Le climatiseur dans la voiture : histoire, fonctionnement et conseils

Avec l'arrivée de l’été et des grosses chaleurs, on a tendance à allumer directement son climatiseur. Mais savez vous qu'elles sont les risques et les précautions a prendre avant cela ?

On vous dit tout ce qui faut savoir dessus et comment l'utiliser, mais avant, commençons par un peu d'histoire.


L'histoire de la climatisation dans l'automobile

L'histoire de la climatisation de manière générale, fait remonter à 1875 pour connaitre ses premiers balbutiements. Mais, son histoire officielle commence en 1906 avec le brevet soumis par Willis Carrier, son utilisation était destiné en premier lieu pour les bâtiments. Pour les véhicules, il faut attendre 1933 pour qu'une entreprise de New York propose l'installation de climatiseur sur les véhicules, et comme tous les nouveaux produits, ils étaient coûteux et destinés principalement aux véhicules de luxe.

Six ans plus tard, en 1939, le constructeur automobile américain Packard Motor Car Company propose la climatisation en option sur ses véhicules au prix 274 $ de l'époque (soit 4 800 $ actuel). Un système pas très performant du fait qu'il ne disposait d'aucun bouton de contrôle permettant de l'allumer ou de l'éteindre, et n'y même de régler la température. Le système alimenté par une courroie supplémentaire relié au moteur, recueillait l'air de l'arrière du véhicule pour emmener au devant, pas de quoi satisfaire les premiers clients.

Il faut attendre 1953, pour que Chrysler propose sur son modèle de luxe : l'Imperial, la climatisation de série. Son système est plus performant est utilise le système Airtemp développé par Chrysler. En 40, Cadillac en-boite le pas à Chrysler et propose lui aussi la climatisation sur ces véhicules, mais avec sa propre conception qui se trouvait cependant encombrante puisque située sous le siège passager, elle se désactivée en enlevant la courroie. Le système ce développe par la suite, notamment grâce à Frederick Jones, un mécanicien et inventeur, qui a obtenu plus de 40 brevets de réfrigération pour la climatisation. En Juillet 1940, il a obtenu un brevet pour un dispositif de refroidissement monté sur le toit d'un camion. Peu de temps après, l'invention a été produite pour camions frigorifiques qui transportaient aliments flash-congelés, ce qui était une invention de Clarence Birdseye. Nash Motors Corporation a été le premier fabricant d'un système de ventilation, de chauffage et d'air conditionné intégré. Il se vantait d'avoir un style compact et un prix abordable à 345 $. Les commandes ont été intégré au tableau de bord, une grande avancée pour le confort du pilote. La climatisation se démocratise donc aux USA, en 1969, 50% des véhicules vendus sont équipés de climatisation. Ailleurs dans le monde, la climatisation c'est répondue progressivement selon les pays, les USA étaient à l'avant garde du monde automobile.


Son utilité

La climatisation de véhicule automobile est un système qui permet de refroidir et assainir l'habitacle d'une automobile lorsque la température, ou l'humidité, extérieure est supérieure à celle souhaitée à l’intérieur. La climatisation est couplée avec un système de ventilation et de chauffage.


Les composants et fonctionnement

Le système de climatisation à connu beaucoup d'évolution depuis sa création. Cependant, de nos jours les systèmes de climatisation fonctionne pour la plus part avec les mêmes principes, on retrouve des options de performance et de confort qu'on développera pas ici, on se concentrant sur les bases de son fonctionnement.


Les principaux composants du circuit de climatisation:

  • Compresseur entraîné par le moteur de la voiture.

  • Condenseur.

  • Filtre déshydratant.

  • Détendeur.

  • Évaporateur.

Pour bien comprendre comment tous ces éléments fonctionnent entre eux, il faut tout d'abord, savoir que le principe physique utilisé est celui de la compression / décompression d'un gaz. Quand on le comprime : la température grimpe alors / Quand on le détend (l'inverse de la compression donc) : il se refroidit. Dans le cas de la climatisation, on va profiter de ce phénomène pour obtenir du froid. Hélas, pour avoir du froid il faut d'abord générer de la chaleur (par compression), voyons donc comment les inventeurs ont trouvé une parade pour ne garder que le froid. Le but est alors de pouvoir détendre du gaz sous pression pour obtenir du frais. Cependant, comment avoir ce gaz sous pression ? Tout simplement grâce à un compresseur qui est alimenté par la courroie accessoire (donc par le mouvement du moteur via la poulie Damper, d'où une consommation plus importante quand on utilise la climatisation. Il faut en effet faire marcher le compresseur, ce qui nécessite plus d'effort du moteur.) Hélas, le compresseur va faire monter le gaz en température en le compressant, donc le détendre ne donnera simplement qu'une température tiède ... La technique consiste donc à refroidir ce gaz sous pression avant de le détendre, comme ça on pourra obtenir un froid beaucoup plus "intense". Pour cela, on fait comme avec l'eau du moteur, on fait passer le gaz sous pression dans un radiateur de refroidissement.


En résumé :

  • Je comprime un gaz (grâce à un compresseur) qui se met alors à chauffer. Jusque là on a du chaud, l'inverse de ce que l'on veut ... Mais attendons la suite !

  • Je refroidis ce dernier, il se transforme alors en liquide. Le gaz est donc devenu liquide et surtout, sa température a été réduite (tout en gardant sa pression).

  • On détend ce gaz liquéfié pour obtenir du froid car : gaz détendu/dépressurisé = création de froid = principe physique de base.

  • Maintenant que le froid est obtenu, il suffit de faire passer l'air chaud de l'extérieur à l'endroit où est canalisé le froid, c'est à dire dans l'évaporateur qui devient alors une sorte de "radiateur actif" puisque plus froid que l'air ambiant.

  • Le gaz arrive dans le compresseur

  • Le compresseur le comprime grâce à l'énergie du moteur, d'où une légère surconsommation. On entre alors sur la partie du circuit dite haute pression (entre 15 et 20 bars généralement).

  • Le gaz comprimé arrive dans le condenseur pour être refroidi, ce qui le liquéfie par la même occasion (il est toujours sous haute pression). D'où son nom condenseur pour condensation.

  • Le déshydrateur s'occupe d'enlever l'eau éventuelle dans le gaz afin de préserver le système. De plus, il y a un filtrage des impuretés du gaz liquéfié. Tout gaz impropre pourra nuire à l'ensemble du circuit.

  • Le "détendeur détend" le gaz ce qui fait chuter sa pression et génère du froid (plus ou moins intense selon le degré de décompression). On entre alors dans la partie du circuit dite basse pression (moins de 5 bars).

  • Le gaz refroidi passe dans l'évaporateur qui ressemble à un radiateur.

  • L'air extérieur (amené par un conduit dessiné en gris clair) passe dans l'évaporateur, ce qui le refroidit.

  • L'évaporateur attrape une grande partie de l'humidité (et des poussières) de l'air entrant et évacue cette dernière sous forme d'eau sous le véhicule. Il ne faut donc pas s'inquiéter de voir de l'eau couler sous votre voiture en plein été.


Conseils et entretiens

  • Il est recommandé avant de commencer la saisons des grosses chaleurs, de changer son filtre d'habitacle tout les 20 000 km et/ou tous les ans, et de vérifier l'état des différents composant du système de climatisation chez un professionnel qualifié.

  • Dans la même optique, il faut surveiller le niveau de gaz et faire une recharge dans le cas où il en manquerait, mais avant faut vérifier la cause de la fuite de gaz et la réparer, il faut savoir que le gaz peut être nocive pour l'environnement dans il est lâché dans l'air.

  • Il faut aussi entretenir les canalisations de la ventilation en effectuant un traitement antibactérien tous les ans.

  • Il est généralement recommandé de ne pas tenter de maintenir une température idéale de 21 degrés par temps de canicule. La règle est simple à mémoriser : pas plus de 4 à 5°C d’écart avec la température extérieure. Si la température extérieure est très élevé et vous voulez avoir une température agréable, dans ce cas, diminuer ou augmenter progressivement la température jusqu'à atteindre la température désirée afin d'éviter les chocs thermiques. Autrement dit, lorsque le thermomètre extérieur atteint les 30°C, il ne faut pas tourner la molette de clim au-delà de 25°C. Si dans le cas (par exemple) la température extérieure est de 40 degrés, faites la descendre à 35, puis 30, puis 25 degrés. D'une part l'organisme n'apprécie guère les chocs thermiques de forte amplitude, d'autre part les muqueuses souffriront moins de dessèchement.

  • Autre conseil très efficace, il est recommandé de diriger le flux d'air sur les avant-bras et les parties du corps exposées à l'ensoleillement plutôt que sur le visage. Avant toute chose, soyez patient ! Il faut du temps pour rafraîchir un habitacle longtemps exposé à l'ensoleillement, particulièrement dans un monospace équipé d'un toit vitré. Commencez par bien ventiler avant d'enclencher le climatiseur : rouler toutes vitres baissées durant quelques minutes permettra de rafraîchir la sellerie et aidera les passagers à patienter jusqu'à l'arrivée du "froid". Ensuite, sélectionnez le mode "Auto" et une température de consigne inférieure de 5°C seulement à celle qu'affiche le thermomètre extérieur.

  • Si tant de personnes ont la hantise de la clim et de ses effets (picotement des yeux et de la gorge, éternuements), c'est principalement parce qu'elles persistent à la régler "trop froid". Quelques véhicules de très haut-de-gamme s’attellent toutefois à corriger ces désagréments en associant le climatiseur à des systèmes de purification et d'humidification de l'air.

  • Utilisez la fonction de recyclage quand vous conduisez dans un tunnel.

  • Éteignez le climatiseur un quart d’heure avant d’arriver à destination pour que l’évaporateur sèche complètement, ce qui limitera le risque de croissance des bactéries et champignons.

  • Lorsqu'un véhicule est exposé au soleil directement, en particulier lors des périodes de canicule, les matériaux de la sellerie de l'habitacle peuvent émettre des émanations toxiques d'ou la nécessité de faire renouveler l'air en ouvrant les fenêtre avant de profiter de la clim les vitres fermées.

  • Il est une question qui revient fréquemment chez les automobilistes soucieux d'économie et d'écologie : vaut-il mieux rouler vitres ouvertes ou bien climatiseur enclenché ? La réponse est fournie par les résultats des études publiées par The National Renewable Energy Laboratories que corroborent les essais des constructeurs eux-mêmes : l'usage modéré du climatiseur consomme moins de carburant que le fait de rouler vitres baissées. Encore faut-il s'entendre sur la définition du terme "modéré".

  • Privilégiez les films solaires sur vos vitres. Cela permet de gagner quelques degrés à l’intérieur de l’habitacle et donc de peut-être éviter la climatisation.

  • Si vous avez garé votre voiture dehors en plein soleil et que vous devez prendre la route, vous aurez tendance à mettre la climatisation. Cependant, si vous allumez tout de suite votre climatisation, c’est à ce moment précis que vous allez consommer au maximum ! En effet, le moteur viendra tout juste de démarrer et la climatisation aura du mal à rafraîchir l’habitacle très chaud. Cela amène inévitablement une surconsommation de plus de 30% ! On recommande donc plutôt d’ouvrir en grand les fenêtres au début de votre trajet puis de passer à la climatisation lorsque l’intérieur s’est un peu rafraîchi.


Avantages et inconvénients

  • La climatisation dans la voiture présente de nombreux avantages, en termes de confort et de sécurité. Ainsi, il limite les risques de somnolence liés à la chaleur et l’air est généralement plus propre, parce que les filtres bloquent les particules fines et les allergènes comme le pollen.

  • On estime à 1L de carburant aux 100 km (environ 5%) consommé par le compresseur donc par la climatisation.

  • Les gaz réfrigérants produisent un gros effet de serre et il peut toujours s’en échapper un peu dans le transport, les réparations, etc.

Impacts environnementaux

Selon l'agence française ADEME, la climatisation augmente la consommation de carburant, ainsi que les émissions de gaz à effet de serre, notamment lors des accidents, des incendies de véhicules ou des fuites de fluide frigorigène :

  • En conduite urbaine, un véhicule moyen surconsomme 31 % d’essence (ou 35 % de gazole en plus pour les véhicules Diesel) ;

  • Sur route, la consommation croît d’environ 16 % pour les véhicules à essence et de 20 % pour les Diesel ;

  • Sur l'année, toutes saisons confondues, « les véhicules climatisés consomment en moyenne 5 % de carburant en plus par rapport à ceux qui ne le sont pas » ;

  • Une augmentation des émissions de polluants (CO et NOx) est constatée pour les moteurs à essence, et de NOx et de particules (PM) pour les moteurs Diesel ;

  • Une augmentation des rejets de CO2, qui contribue au réchauffement climatique d'environ 6 à 10 % pour un véhicule moyen, principalement à cause des rejets dans l'atmosphère du fluide frigorigène, en fin de vie du véhicule ou lors des opérations de maintenance ;

  • Même quand il ne fonctionne pas, un système de climatisation perd du fluide frigorigène (R134a) (fuites, maintenance, entretien, accident, incendies, non-récupération en fin de vie du véhicule…), or ce gaz a un effet réchauffant très puissant, 1 300 fois plus puissant que le CO2. Ainsi, un véhicule moyen augmente de 10 à 15 % ses rejets annuels de gaz à effet de serre quand il est climatisé. Sur banc d'essais ce sont les flexibles et les raccords qui se montrent le plus source de fuites de gaz frigorigène, avec des écarts de 1 à 9 sur quatre flexibles étudiés et de 1 à 20 sur plusieurs raccords. Même des composés neufs donnaient lieu à des fuites de 1 à 20 g/an de gaz frigorigène. Les compresseurs testés perdaient également de 0,2 (neuf) à 5 g de fluide (compresseur ayant fonctionné six mois) par an10. Le système complet (donnée 2003) présentait communément des débits de fuite de 10 à 70 g/an. L'ADEME estimait que les améliorations techniques au rythme des années 2000 laisseront quand même fuir 10 % du fluide chaque année en 2010, soit un impact pour la flotte de voitures françaises équivalent à celui d'une émission de 2 Mt d'équivalent-CO2 en 2005, dont 100 kt dus à la non-récupération du fluide en fin de vie du véhicule ou du système de climatisation. Une évaluation prospective publiée en 2003 était 3,6 Mt de CO2 dont 1,6 pour la non récupération en fin de vie en 202010 ;

  • Type de gaz : le fluide frigorigène R134a a remplacé le fluide frigorigène R12 d'après le Protocole de Montréal (l'accord international pour la protection de la couche d'ozone stratosphérique). Dans quelques années, le HCFC R22 suivra le même chemin.

  • Le climatiseur ne produisant pas d'eau, il n'y a donc pas de risque de Légionellose.

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