Principes et Fonctionnement de la Climatisation Automobile

Ce document résume les principes de base du système de climatisation automobile (UD1).

Objectifs du Système de Climatisation

L'objectif principal est de réduire et contrôler la température, l'humidité et la pureté de l'air dans l'habitacle.

La température idéale dans l'habitacle est d'environ 21°C à 24°C et l'humidité relative entre 40% et 70%. Les systèmes utilisés sont du type appelé cycle frigorifique.

Les objectifs spécifiques sont :

• Obtenir rapidement une température constante et confortable à l'intérieur du véhicule.
• Permettre la sélection d'une gamme de températures pour assurer le confort, en fonction des conditions climatiques extérieures et de la physiologie du conducteur.
• Maintenir une humidité adéquate dans l'habitacle et éviter la condensation sur le pare-brise.

Changements d'État de la Matière

C'est le passage d'une substance d'un état physique à un autre (solide, liquide, gazeux).

Les changements d'état possibles sont :

Fusion

Passage de l'état solide à l'état liquide.

Solidification

Passage de l'état liquide à l'état solide.

Évaporation

Passage de l'état liquide à l'état gazeux (vapeur).

Condensation

Passage de l'état gazeux (vapeur) à l'état liquide.

Sublimation

Transformation directe de l'état solide à l'état gazeux.

Base de Fonctionnement des Systèmes A/C

Les systèmes de climatisation basent leur fonctionnement sur l'échange de chaleur.

Le refroidissement est obtenu grâce aux changements d'état (évaporation et condensation) du fluide frigorigène.

• L'évaporation absorbe la chaleur (produit du froid).
• La condensation libère la chaleur (produit du chaud).

Variables d'État d'un Gaz

Les variables qui déterminent les conditions d'un gaz sont :

• Pression
• Volume
• Température

La variation de ces quantités entraîne une transformation du gaz.

Étapes du Cycle de Production de Froid

Le cycle frigorifique se compose de plusieurs étapes impliquant différents composants :

Le Compresseur

Le fluide frigorigène (vapeur) entre dans le compresseur à basse pression et basse température. Le compresseur augmente sa pression et sa température. Le fluide sort du compresseur à haute pression et haute température (environ 80°C).

Le Condenseur

Le fluide quitte le compresseur et entre dans le condenseur à haute pression et haute température. Dans le condenseur, le fluide gazeux cède sa chaleur à l'air extérieur (aidé par les ventilateurs) et se condense pour devenir liquide à haute pression et température moyenne (environ 50°C).

Le Filtre Déshydrateur

Le fluide liquide passe ensuite par le filtre déshydrateur. Ce composant élimine l'humidité et les impuretés du fluide frigorigène.

Le Détendeur (Valve d'Expansion)

Le fluide liquide arrive au détendeur à haute pression et température moyenne (environ 45°C). Au niveau du détendeur, la pression du fluide chute brusquement (d'environ 12 bar à 3,5 bar), ce qui provoque une baisse de température (environ 5°C) et la vaporisation partielle (environ 20%) du liquide. Le fluide est alors un mélange liquide-vapeur à basse pression et basse température.

L'Évaporateur

Le fluide (mélange liquide-vapeur) entre dans l'évaporateur à basse pression et basse température (environ 5°C). L'air de l'habitacle passe à travers l'évaporateur, où il est refroidi. Le fluide frigorigène, en s'évaporant complètement en absorbant la chaleur de l'air, passe de l'état liquide+vapeur à l'état vapeur à basse pression et basse température (environ 10°C à la sortie de l'évaporateur). L'air refroidi est ensuite soufflé dans l'habitacle.

Résumé du Cycle

Le cycle se déroule comme suit :

Compresseur ˃ Condenseur ˃ Filtre Déshydrateur ˃ Détendeur ˃ Évaporateur ˃ Compresseur

Rôle des Composants Clés

Compresseur

Augmente la pression et la température du fluide frigorigène et le fait circuler dans le circuit.

Condenseur

Permet au fluide frigorigène de céder sa chaleur à l'extérieur et de passer de l'état gazeux à l'état liquide (condensation).

Filtre Déshydrateur

Élimine l'humidité et les impuretés du fluide frigorigène.

Détendeur

Réduit la pression du fluide frigorigène, provoquant une baisse de température et le début de l'évaporation.

Évaporateur

Absorbe la chaleur de l'air de l'habitacle, permettant au fluide frigorigène de s'évaporer complètement et de refroidir l'air soufflé.

Le Fluide Frigorigène

C'est la substance qui circule dans le circuit et permet le transfert de chaleur.

Caractéristiques du Fluide Frigorigène

• Point de congélation bas.
• Point d'ébullition bas.
• Non inflammable (pour le R134a).
• Non corrosif et non oxydant.
• Miscible avec les lubrifiants spécifiques.
• Conforme aux normes environnementales.

Le plus couramment utilisé est le R134a.

Son point d'ébullition est de -26,5°C à pression atmosphérique et son point de congélation est de -101°C.

L'Huile du Compresseur

L'huile lubrifie le compresseur et circule avec le fluide frigorigène.

Caractéristiques de l'Huile

• Ne mousse pas.
• Ne gèle pas.
• Miscible avec le fluide frigorigène.
• Doit être purifiée et séchée pour éviter la formation de glace dans le circuit.

Le type couramment utilisé est l'huile synthétique PAG (Polyalkylène Glycol).

Règles de Manipulation et d'Entretien

• Conserver les conteneurs toujours fermés.
• Éliminer le fluide et l'huile usagés comme des déchets dangereux.
• Ne pas réutiliser l'huile usagée.
• Respecter la date de péremption des produits.
• Ne pas mélanger les huiles minérales et synthétiques.