La chaleur est une énergie qui peut être transférée d’un corps à un autre, simplement par la différence de température existant entre eux. L’écoulement normal de cette énergie s’effectue toujours dans la nature du corps chaud vers le corps froid. Quand la température des deux corps est identique il n'y a pas déplacement de chaleur.
Principes fondamentaux de la thermodynamique
La réfrigération ou la climatisation , c’est la capacité de maintenir une substance, un corps à une température plus faible en lui enlevant de la chaleur.
L’effet de refroidissement est en somme une soustraction de la chaleur.
Le principe de la climatisation et de toutes machines produisant du froid ou du chaud à partir de fluide est le "changement d’état ".
Un exemple, l’eau chauffée a une température de cent degrés ( à la pression atmosphérique) se transforme en vapeur, que l’on peut utiliser dans de nombreuses applications, il y a changement d’état, transformation d’un liquide en vapeur. Pendant cette transformation de l'énergie ( chaleur) est échangée entre l'eau et l'air environnant.
Un autre exemple de phénomène d'absorption d'énergie lors d'un changement d'état, plaçons un glaçon sur une surface plus chaude. Le glaçon va fondre petit à petit. Durant le processus de changement d'état, de solide à liquide, l'eau absorbera une certaine quantité d'énergie ou de chaleur et si on mesure la température de la surface celle-ci sera bien plus froide qu'au départ. Il y a bien transfert de chaleur entre deux éléments de température différentes.
Le circuit frigorifique
Le transfert du froid vers le chaud ne peut se faire de manière spontanée, c'est le premier principe de la thermodynamique (énoncé par Clausius)? il faut donc utiliser une machine ou des réactions chimiques pour permettre cet écoulement du froid vers le chaud .
Le principe pour faire du froid est basé sur le changement d'état nous l'avons vu. La plus utilisée que tout le monde connait c'est-à-dire aspiration d'un fluide, compression, élévation de sa température, puis refoulement à l'état gazeux, condensation à l'état liquide et évaporation.
Ce système( frigorifique) se compose au minimum de quatre éléments:
- Compresseur
- Condenseur
- Organe de détente
- Evaporateur
Quatre éléments pour 4 étapes !
- Le réfrigérant sous forme de vapeur froide et à basse pression entre dans le compresseur. Le compresseur comprime le fluide frigorigène, à haute température et haute pression. La compression permet de maintenir une pression différentielle dans le circuit frigorifique, ce qui induit une circulation du fluide dans l’installation.
- Le réfrigérant charger d’énergie entre dans le condenseur, c’est le premier échangeur. Un deuxième fluide de l’air, de l’eau à température plus basse que le fluide frigorifique, absorbe l’énergie (chaleur) de ce dernier par différence de température. La température du réfrigérant diminue petit à petit pour atteindre la température de changement d’état (vapeur/liquide).
- Le fluide arrive à l’organe de détente en liquide sous refroidi. Le détendeur va abaisser brusquement la pression et détendre partiellement le liquide. Cet organe régule automatiquement le remplissage de l’évaporateur en fonction de la température du fluide à la sortie de l’évaporateur.
- Puis on utilise un second échangeur de chaleur, l’évaporateur. Le fluide étant notoirement plus froid que le médium utilisé (air ou eau), il va absorber l’énergie ou la chaleur toujours par différence de température. Le fluide atteindra alors la température d’évaporation et changera d’état (liquide/vapeur).
Il existe un deuxième principe celui-là complètement chimique l'absorption et la désorption d'un fluide réfrigérant dans un liquide le tout porté à ébullition par une source extérieure (résistance électrique, brûleur gaz, solaire, etc.). Ces deux principes sont réversibles.
Voyons plus en détail comment fonctionne Le circuit frigorifique.... !!
