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Comment fonctionnent les climatiseurs? – Expliquez que les climatiseurs

dans les voitures

Les climatiseurs de voiture fonctionnent de la même manière que ceux de la maison et du bureau, mais ils sont beaucoup plus petits., La partie refroidisseur (qui comprend un détendeur et un évaporateur) est montée derrière le tableau de bord de la voiture, le dissipateur de chaleur (incorporant un compresseur et un condenseur) est installé près de la calandre de la voiture (où l’air passe lorsque vous conduisez), et les deux choses sont reliées par un circuit de tuyaux à travers lequel le liquide de refroidissement s’écoule lorsque la climatisation est allumée. Contrairement à une unité statique dans un bâtiment, qui est complètement alimentée par l’électricité, l’Unité de compresseur dans une voiture est alimentée par le vilebrequin (entraîné par le moteur, en d’autres termes)., Habituellement, il y a un appareil de chauffage (de sorte que la température de l’habitacle peut être ajustée) et un déshumidificateur (parfois appelé récepteur/séchoir). Tout comme dans la climatisation normale, le liquide de refroidissement fait un cycle entre gaz et liquide, haute et basse pression et haute et basse température.

Illustration: Comment la voiture, la clim fonctionne (simplifié).1) l’évaporateur absorbe la chaleur de l’habitacle, ce qui fait bouillir le liquide de refroidissement à l’intérieur et passe d’un liquide à basse pression à un gaz à basse pression., 2) le liquide de refroidissement s’écoule du compartiment dans le compresseur en emportant la chaleur avec lui. Il pénètre dans le compresseur sous forme de gaz à basse pression et à température relativement basse.3) Le compresseur comprime le liquide de refroidissement de sorte qu’il devient un gaz à haute pression et à haute température.4) le liquide de refroidissement s’écoule dans le condenseur et (surprise, surprise) se condense: il cède sa chaleur à l’atmosphère, il se transforme donc en un liquide haute pression et basse température et s’écoule (via le récepteur/séchoir, non représenté) dans le détendeur.5) le détendeur permet au liquide de refroidissement de se dilater dans un liquide à basse pression.,6) le liquide de refroidissement à basse pression pénètre dans l’évaporateur et le cycle entier se répète. Au fil du temps, la chaleur est aspirée de l’intérieur de l’habitacle vers l’air extérieur, refroidissant la voiture.

comment les climatiseurs peuvent nuire à l’environnement

vous aimez probablement la sensation d’air frais par une journée chaude, mais n’oubliez pas que cette loi a appelé la conservation de l’énergie! Il y a toujours un prix à payer pour obtenir quelque chose de bon dans notre univers., Dans ce cas, le prix est l’énergie que vous devez utiliser pour faire fonctionner l’Unité de climatisation; l’utilisation de l’énergie signifie qu’il y a un impact sur votre poche et sur la planète sous la forme de problèmes environnementaux comme le réchauffement climatique. Les écologistes disent que nous devrions utiliser moins de climatisation, ce qui semble plus facile que dans un climat vraiment chaud., Il est important de se rappeler que la climatisation n’est pas seulement une question de luxe ou de confort: une pièce climatisée peut vous rendre beaucoup plus productif au travail et elle peut également avoir des avantages importants pour la santé; certains médecins de la santé publique ont suggéré que l’utilisation accrue de la climatisation aux États-Unis est l’une des raisons pour lesquelles il y a moins de décès liés à la chaleur qu’en Europe, où la climatisation est moins utilisée., Il est parfois soutenu que si les gens n’ont pas de climatisation, ils sont plus susceptibles d’utiliser des choses comme les ventilateurs électriques, qui fonctionnent de manière très inefficace (réorganiser l’air chaud au lieu de l’enlever et générer de la chaleur avec leurs propres moteurs électriques). Mais les plus grands ventilateurs de bureau électriques (généralement évalués 25-50 watts) utilisent une fraction autant d’électricité que les plus petits climatiseurs (généralement évalués à 750-1000 watts); vous pouvez utiliser environ 20-30 ventilateurs et consommer la même puissance ou moins qu’une unité CA compacte!,

Photo: le trou d’ozone au-dessus de L’Antarctique causé par la pollution par les CFC, principalement par les climatiseurs,les réfrigérateurs et les aérosols. Photo reproduite avec L’aimable autorisation de la NASA sur les communs.

alors, quels sont les dommages environnementaux? Considérons l’énergie première. Chaque fois que vous allumez le climatiseur de votre voiture, vous ajoutez 10 à 20% supplémentaires à votre consommation de carburant (et 10 à 20% supplémentaires au prix que vous payez à la station-service)., À basse vitesse, ouvrir une fenêtre est souvent une meilleure option, mais à des vitesses plus élevées, vous créez une résistance à l’air (traînée) et gaspillez plus d’énergie que vous n’en économisez. À la maison, l « utilisation du climatiseur ajoutera beaucoup à votre facture d » électricité; whenphysicist Tom Murphy a testé sa climatisation scientifiquement, il a trouvé qu « il a utilisé » plus d  » énergie électrique en deux jours que nous dépensons normalement en un mois. »Vous pouvez essayer d’autres stratégies comme ouvrir vos fenêtres toute la nuit, mais les fermer hermétiquement dès le matin et tout au long de la journée pour garder l’air chaud hors de votre maison., Dans les climats très chauds, vous pourriez trouver que vous ne pouvez tout simplement pas vous passer de la climatisation; même ainsi, vous pouvez réduire considérablement combien cela vous coûte (et combien d’énergie vous utilisez) simplement en tournant le thermostat à un réglage légèrement plus élevé.

Les unités de climatisation avaient également un autre effet très nocif sur l’environnement. Jusqu’à la fin du 20ème siècle, la plupart des produits chimiques de refroidissement utilisés connus sous le nom de chlorofluorocarbones (CFC) (ainsi appelés parce qu’ils sont fabriqués à partir deles produits chimiques chlore, fluor et carbone), qui ont également été largement utilisés dans les réfrigérateurs.,Lorsque de vieux Climatiseurs et réfrigérateurs ont été brisés pour la ferraille à la fin de leur vie, les produits chimiques du liquide de refroidissement se sont échappés dans l’atmosphère. Flottant dans la stratosphère (la haute atmosphère), ils ont rapidement endommagé la couche D’ozone de la Terre: la crème solaire naturelle qui aide à nous protéger des rayons ultraviolets nocifs du Soleil. La plupart des climatiseurs modernes évitent les CFC (maintenant interdits dans de nombreux pays en vertu d’un accord mondial appelé protocole de Montréal) et utilisent des produits chimiques de refroidissement alternatifs à la place (généralement des chlorofluorocarbures halogénés ou des HCFC)., Si vous regardez attentivement notre photo du haut, vous pouvez voir que le ventilateur porte une étiquette verte « Ozone friendly », ce qui signifie qu’il n’y a pas de liquides de refroidissement CFC à l’intérieur.

ici pour rester?

aimez-le ou détestez-le, nous ne nous débarrasserons pas de nos climatiseurs de sitôt;aux États-Unis, par exemple, toutes les tendances pointent dans l’autre sens. Selon une enquête menée en 2009 par L’Energy Information Administration (EIA) des États-Unis, 87% des ménages américains disposent désormais de la climatisation, avec une augmentation spectaculaire dans toutes les régions du pays depuis 1980., L’évolution des attentes a contribué à cette tendance:environ 90% des nouvelles maisons sont maintenant équipées de climatisation. Les maisons aisées sont plus susceptibles d’utiliser des systèmes de climatisation centralisés qui refroidissent l’ensemble du bâtiment; les maisons plus pauvres dépendent de plus petites unités de climatisation à base de pièces installées sur les fenêtres ou les murs. Bien que les systèmes centralisés soient largement les plus populaires dans le Sud, le Midwest et l’ouest du pays, les unités basées sur des pièces sont encore beaucoup plus populaires dans le nord-est plus froid., Sans surprise, une étude réalisée en 2017 par L’EIAfound a révélé que la climatisation résidentielle consomme 18% de l’électricité domestique américaine et provoque une augmentation spectaculaire de la consommation pendant les mois d’été.

qui a inventé les climatiseurs?

Photo: l’Un de Willis Carrier climatiseur dessins. Ce diagramme fait partie du brevet américain #675,144 de Carrier, déposé en 1933 et réédité en 1941, que vous trouverez parmi les références ci-dessous. Photo gracieuseté de US Patent and Trademark Office.,

Si vous ne pouviez pas vivre sans votre climatisation, merci Willis Carrier (1876-1950). Il était l’homme qui a lancé ce « truc cool » dans les premières décennies du 20ème siècle. Voici l’un de ses premiers dessins—et notez à quel point il ressemble à mon croquis rapide ci-dessus. Comment ça marche? L’air chaud est aspiré dans une pièce (1), mélangé à de l’air frais (2), conditionné et renvoyé dans la pièce par un ventilateur (3). La chaleur est évacuée par les tuyaux du refroidisseur de réfrigérateur situés au centre du conduit (4), qui sont alimentés et contrôlés par un système de pompes, de compresseurs, de vannes et de thermostats (5).,

refroidisseurs D’Air Par Évaporation

Si vous êtes éteint la climatisation par l’idée de factures électriques coûteuses et de nuire à la planète, les refroidisseurs d’air qui fonctionnent parévaporation sont une autre option à considérer.

le refroidissement par évaporation peut sembler complexe, mais c’est assez familier pour nous tous. Les chiens restent au frais sans climatiseurs juste en tirant la langue et en haletant; les coureurs chauds utilisent un similartrick, transpirant abondamment pour évacuer la chaleur de leur corps., Lorsque liquidel’eau s’évapore et se transforme en vapeur d’eau, elle absorbe la chaleur, connue sous le nom de chaleur latente d’évaporation, qu’elle doit éliminer de quelque chose à proximité (un chien haletant ou un athlète transpirant, peut-être). Mettre cette science à une utilisation pratique, nous pouvons utiliser l’évaporation pour éliminer la chaleur d’une pièce à condition que nous ayons un approvisionnement pratique en eau à proximité.

Les refroidisseurs D’air portables (parfois appelés refroidisseurs d’air évaporatifs ou « refroidisseurs de marais ») ressemblent un peu aux climatiseurs sur roues, mais fonctionnent d’une manière très différente., Lorsqu’un climatiseur fonctionne comme un réfrigérateur, élargissant puis comprimant un produit chimique de refroidissement pour déplacer la chaleur de l’intérieur d’un bâtiment vers l’extérieur, un refroidisseur d’air aspire l’air chaud, le fait passer à travers ou à proximité de l’eau pour le refroidir, puis le renvoie dans la pièce. Il existe deux types subtilement différents de refroidisseur d’air:

  • L’un d’eux fait passer l’air à travers une sorte d ‘ « éponge » remplie d’eau, évaporant des gouttelettes d’eau dans l’air, le refroidissant et le rendant plus humide en même temps., C’est ce qu’on appelle l’évaporation directe parce que l’air et l’eau—ils échangent de la chaleur en entrant en contact direct.
  • dans une configuration légèrement différente, l’air entrant souffle à travers un échangeur de chaleur avec de l’eau froide circulant dans la direction opposée.Ici, l’eau et l’air n’entrent pas en contact, c’est pourquoi c’est appelé évaporation indirecte. L’évaporation indirecte impliquemouvant deux flux de fluide au lieu d’un, qui a besoin d’un ventilateur/pompe supplémentaire,il a donc tendance à utiliser plus d’énergie (Électricité).

Illustration: Comment un refroidisseur par évaporation de travaux., 1) L’air chaud et sec est aspiré par une grille.2) l’air passe à travers un tampon imbibé d’eau froide. 3) une partie de l’eau s’évapore, refroidissant l’air et rendant plus humide. Un ventilateur souffle l’air refroidi et humide dans la pièce. 4) plus d’eau est ajoutée au tampon par un réservoir interne qui nécessite périodiquement un remplissage.

Les refroidisseurs d’Air peuvent être beaucoup moins chers à utiliser que les climatiseurs, mais ils ne refroidissent pas aussi radicalement., Du côté positif, ils sont beaucoup plusportables; du côté négatif, ils ont des réservoirs internes qui ont besoin de remplissage périodique avec de l’eau (et de la glace, si vous le souhaitez, pour améliorer la performance) ou d’accrochage permanent à une alimentation en eau avec une longueur de tuyau d’arrosage. Ils fonctionnent généralement mieux dans les climats chauds et secsoù l’humidité est assez faible (moins d’environ 60%), car une humidité plus faible signifie une évaporation et un refroidissement plus efficaces.,

Contrairement aux climatiseurs, qui fonctionnent mieux lorsque vous gardez les portes et les fenêtres fermées, les refroidisseurs d’air doivent être placés dans un bon flux d’air près d’une fenêtre ouverte (où l’air frais sec entre) et avec une porte ouverte(pour que l’air d’échappement humide s’écoule). Cela a du sens si vous y réfléchissez:l’eau que vous ajoutez au flux d’air « absorbe » la chaleur de la pièce, et si vous expulsez constamment de l’air humide tout en permettant à l’air sec d’entrer à sa place, vous éloignez continuellement la chaleur., Refroidisseurs d’Air par évaporation directe (ajout d’eau) peut également être utilisé comme un humidificateur si,dans ce cas, les portes et les fenêtres doivent être fermées pour permettre à l’humidité de s’accroître.