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7.3 Appareil de climatisation compact individuel

Les appareils de climatisation compacts individuels sont utilisés pour la climatisation de l’air d’une pièce individuelle. Ils sont généralement installés directement dans la pièce concernée. Leur fonction principale est de fournir un refroidissement sensible de l’air ambiant. La déshumidification, le chauffage et le filtrage de l’air ne sont disponibles que dans une mesure limitée, et l’humidification n’est pas possible du tout. Il s’agit donc ici d’« appareils de climatisation partiels » équipés des composants nécessaires. Ceux-ci comprennent un compresseur, un évaporateur, un condensateur à air ou eau refroidie, des ventilateurs ainsi que des éléments de régulation, de commande et de sécurité. Ces appareils sont livrés sous forme d’appareils complètement assemblés et sont donc désignés comme « prêts-à-raccorder ou prêts-à-brancher ».. Sont compris dans ce groupe :

–  Appareils de climatisation sur fenêtre

–  Appareils de climatisation en coffre

–  Appareils de climatisation en armoire

–  Appareils de climatisation répartis  

7.3.1 Appareil de climatisation sur fenêtre

La fig. 7-17 montre un appareil de climatisation sur fenêtre et ses composants. L’appareil est généralement installé dans une ouverture de fenêtre. Cependant, une installation « à travers le mur » est aussi possible. Le rendement de refroidissement de ces appareils se situe environ entre 1 kW et 10 kW. Des batteries de chauffage électrique à faible rendement sont disponibles comme accessoires. Le mélange de l’air extérieur n’est possible que dans une mesure limitée.
Pour les appareils de climatisation sur fenêtre, qui permettent à la fois le refroidissement et le chauffage (appareils à pompes à chaleur), la commutation du refroidissement au chauffage s’effectue à l’aide d’une vanne à quatre voies par l’inversion du sens du flux du réfrigérant. Cela inverse les fonctions entre l’évaporateur et le condensateur.

Fonction :

L’air ambiant est aspiré à l’aide d’un ventilateur. Il est ensuite refroidi et déshumidifié en partie dans l’évaporateur et resoufflé dans la pièce via une grille de soufflage d’air. Il est possible de régler le pourcentage d’air extérieur souhaité à l’aide d’un clapet interne à réglage manuel. Un deuxième ventilateur aspire l’air extérieur pour refroidir le condensateur et le souffle ensuite de nouveau vers l’extérieur.

Le condensat se dégageant de l’air ambiant dans l’évaporateur est soit soufflé vers l’extérieur soit vaporisé dans le condensateur où il s’évapore. Il s’agit donc ici d’une petite installation de refroidissement compact ayant un compresseur entièrement hermétique et un condensateur à air refroidi. La thermodynamique du cycle frigorifique est décrite dans le chapitre 4 « Principes Physiques ».


 

 

fig. 7-17    Appareil de climatisation sur fenêtre

1       Air extérieur
2       Air extrait
3       Air pulsé
4       Air repris
5       Ventilateurs extérieur et de circulation
6       Évaporateur
7       Compresseur
8       Condensateur
9       Vanne d’expansion
10     Conduit du réfrigérant
11     Filtre d’air
12     Grille d’aération
13     Tôle d’égouttage de condensation
14     Boîtier
15     Fenêtre
16     Pièce  

7.3.2  Appareils de climatisation en coffre

La fig. 7-18 montre un appareil de climatisation en coffre et ses composants. L’appareil peut être installé en permanence sous une fenêtre à la place d’un radiateur ou peut être déplacé facilement dans une pièce grâce à des roulettes. Les appareils de climatisation en coffre sont disponibles pour le même rendement que les appareils de climatisation de l’air ambiant , remplissent les mêmes fonctions et ont aussi les mêmes limites.

Les appareils ayant des condensateurs à air froid intégrés ne peuvent être montés que sur un mur extérieur car une ouverture dans le mur est nécessaire pour apporter l’air au condensateur. Par contre, les appareils mobiles ont leur condensateur à air froid placé à l’extérieur avec une connexion de réfrigérant vers le coffre sous forme de tuyaux. Les appareils ayant des condensateurs à eau froide peuvent être installés sur un mur avec des connections d’eau fixes ou peuvent être mobiles en utilisant des tuyaux d’eau.

Des batteries de chauffage électriques ou à eau chaude peuvent être intégrées dans ces appareils comme accessoires. Des appareils de climatisation en coffre qui permettent le refroidissement et le chauffage sont aussi disponibles. La commutation du refroidissement au fonctionnement de la pompe à chaleur s’effectue aussi ici en inversant le flux du réfrigérant à l’aide d’une vanne à 4 voies.

Fig.7-18 Appareil de climatisation en coffre

1   Compresseur du moteur
2   Condensateur
3   Liquéfacteur cuivre-nickel
4   Pressostat haute/basse pression
5   Filtre d’air
6   Évaporateur
7   Thermostat d'ambiance
8   Commande et Régulation
9   Ventilateur
10 Grille d’aération réglable  

7.3.3  Appareils de climatisation en armoire (avec refroidissement)

Comme leur nom le laisse sous-entendre, ces appareils ont tous leur composants montés dans un boîtier en forme d’armoire. Les appareils de climatisation en armoire sont livrés « prêts-à-raccorder » et sont disponibles avec des rendements de refroidissement allant d’environ 10 à 250 kW. Pour des installations simples, ces appareils peuvent être installés soufflant directement dans la pièce à climatiser. Cependant, ils sont généralement installés dans une pièce adjacente et connectés à un réseau de canalisation pour éviter les problèmes de bruit.

Des batteries de chauffage électrique sont disponibles comme accessoires, des humidificateurs peuvent être installés dans les gaines d’air. Le ventilateur est configuré de manière à ce que la pression statique soit capable de surmonter la résistance de l’air d’une canalisation courte à basse vitesse.

Les appareils de climatisation en armoire sont généralement équipés de condensateurs intégrés à eau froide. Des variantes avec des condensateurs à air froid sont aussi disponibles.
Ainsi, le condensateur à air froid n’est pas intégré dans l’armoire, mais situé à l’extérieur comme appareil séparé.

La fig. 7-19 montre le montage fonctionnel de l’appareil. Cela correspond en principe à celui d’un appareil de climatisation en armoire.

fig. 7-19 Montage fonctionnel d’un appareil de climatisation en armoire

1       Air extérieur
2       Air extrait
3       Air pulsé
4       Air repris
5       Ventilateur
6       Évaporateur
7       Compresseur
8       Condensateur
9       Vanne d’expansion
10     Conduit du réfrigérant
11     Boîtier
12     Grille d’aération
13     Clapet d’air 
14     Filtre d’air
15     Batterie de chauffage électrique
16     Mur extérieur
17     Pièce

Application :

De petits appareils de climatisation en armoire peuvent être utilisés avec ou sans canalisations comme appareils d’ambiance individuels. De plus grands appareils desservent généralement un groupe de pièces. Les cas d’application typiques sont les bureaux, les magasins, etc.

Avec un montage spécifique, de tels appareils de climatisation en armoire peuvent aussi être utilisés pour la déshumidification dans les piscines. Dans cette configuration, l’air repris est d’abord refroidi ou déshumidifié dans l’évaporateur direct et réchauffé ensuite dans le condensateur intégré à air froid.

7.3.4 Appareils de climatisation répartis

La fig. 7-20 montre le montage fonctionnel d’un appareil de climatisation réparti avec ses composants. Un appareil de climatisation réparti est subdivisé en deux appareils. L’un d’eux est un appareil de refroidissement comprenant un compresseur et un condensateur à air froid. L’autre est un appareil de traitement de l’air, comprenant un ventilateur à air repris et la batterie de refroidissement à évaporateur direct. L’appareil de refroidissement peut être monté dans un local technique ou en extérieur. L’appareil de traitement de l’air peut être installé comme un appareil d’ambiance individuel dans une pièce ou comme le dispositif de refroidissement central dans les canalisations du bâtiment. Les deux appareils sont reliés l’un à l’autre par des tuyaux de réfrigérant.

Le montage fonctionnel d’un appareil de climatisation réparti comprend principalement un circuit de réfrigérant avec compresseur, condensateur à air froid, vanne d’expansion et refroidisseur d'air à évaporateur direct. Il est possible d’ajouter dans l’appareil d’air repris un réchauffeur d’air comme batterie chaude si le refroidisseur d’air doit aussi servir à la déshumidification de l’air.

Les appareils de climatisation répartis sont fabriqués avec un rendement de refroidissement d’environ 10 à 500 kW.

Fig.7-20 Montage d’un appareil de climatisation réparti

1       Air extérieur (arrivée d’air)
2       Air extrait (sortie d’air)
3       Air pulsé
4       Air repris
5       Pièce
6       Évaporateur
7       Compresseur
8       Condensateur
9       Vanne d’expansion
10     Conduit du réfrigérant
11     Appareil du condenseur
12     Ventilo-convecteurs
13     Grille d’aération
14     Filtre d’air