Climatisation de véhicule automobile

climatiseur d'air des années 1950 sur une voiture américaine

Commande manuelle de climatisation (BMW)

Tableau de bord de climatisation sur un véhicule des années 1970 (Mercedes-Benz W 123)

Tableau de bord d'un système de climatisation automobile (Audi)

Un véhicule automobile est un lieu clos et petit, soumis à un environnement changeant et parfois rigoureux. Il est donc indispensable d'y renouveler très régulièrement l'air et souvent utile d'en réguler la température (hiver froid, canicule estivale..). En supplément des systèmes de ventilation, la climatisation réchauffe ou refroidit l'air intérieur.

Histoire

Après avoir équipé les véhicules nord-américains dans les années 1980, la climatisation automobile s'est ajoutée à la ventilation. Elle s'est introduite dans les années 90 en France pour rapidement se développer (en 2003, 3 véhicules neufs vendus sur 4 en étaient équipés et presque toutes les voitures neuves en 2010, soit un taux comparable aux taux d’équipement observés aux États-Unis et au Japon au début des années 2000. Selon l'ADEME, en comptant les véhicules anciens, en 2020, neuf véhicules sur dix devraient être climatisés, ce qui impacte l'environnement.

Impacts environnementaux

Selon l'ADEME^[1], 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) ^[1];
• Sur route, la consommation croît d’environ 16 % pour les véhicules à essence et de 20 % pour les Diesel ^[1];
• Globalement, toutes saisons confondues, pour tout le parc automobile, la consommation augmente de 5 % ^[1];
• 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) ^[1];
• Une augmentation des rejets de CO2, qui contribue au réchauffement climatique (environ + 5 % CO2/an pour un véhicule moyen) ^[2] ;
• Même quand elle 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 à un effet réchauffant très puissant, 1.300 fois plus puissant que le CO2. Ainsi, un véhicule moyen augmente de 10 à 15 % de ses rejets annuels de gaz à effet de serre quand il est climatisé ^[2]. 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 1à 9 sur 4 flexibles étudiés et de 1 à 20 sur plusieurs raccords. Même des composés neufs donnaient lieu à des fuites de 1 à 20g/an de gaz frigorigène. Les compresseurs testés perdaient également de 0,2 neuf) à 5 gr de fluide (compresseur ayant fonctionné 6 mois) par an ^[3]. le système complet (donnée 2003) présentait communément des débits de fuite de 10 à 70 gr/an ^[3]. 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^[3]. Une évaluation prospective publiée en 2003 était 3,6Mt de CO2 dont 1,6 pour la non récupération en fin de vie en 2020 ^[3].
• 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^[4].

Les contraintes et les solutions

Basses températures

Lorsque les températures sont basses au dehors, la solution est assez simple et la source de chaleur est intégrée à la grande majorité des véhicules automobiles : le moteur thermique fournit beaucoup plus de chaleur qu'il n'en faut généralement. Il suffit de récupérer cette dernière dans un radiateur, qui va réchauffer l'air entrant dans l'habitacle. Le flux d'air entrant peut être engendré par un ventilateur lorsque le véhicule ne se déplace pas ou trop lentement pour créer ce courant d'air.

Hautes températures

Lors de fortes chaleurs et de circulation sous le soleil, un système de rafraîchissement de l'air intérieur peut se révéler un confort non négligeable, surtout pour les longs parcours. Une pompe à chaleur actionnée par le moteur absorbe les calories excédentaires, de l'air entrant ou de l'air intérieur (position recyclage).

Fonctionnement sommaire

• Un compresseur rotatif entraîné par un jeu de poulies, courroie, comprime un fluide caloporteur. La poulie du compresseur est munie d'un embrayage permettant la mise à l'arrêt du compresseur.
• Le fluide passe après compression dans un radiateur situé dans le compartiment moteur afin d'en évacuer le maximum de calories. Le radiateur est muni d'un ventilateur permettant le forçage d'un courant d'air, augmentant ainsi le rendement de l'échangeur.
• Le fluide comprimé et refroidi passe dans l'habitacle, direction un détendeur qui donne directement dans l'évaporateur, le fluide se vaporise alors en absorbant des calories. L'air extérieur ou interne, propulsé par un ventilateur en passant au travers de ce radiateur transmet ses calories au fluide caloporteur, qui retourne au compresseur.
• Le système peut bénéficier d'une régulation plus ou moins sophistiquée, cette dernière assurant un plus grand confort au conducteur et aux passagers.

Avantages et inconvénients

La "clim" est donc un élément de confort de plus en plus souvent installé dans les automobiles modernes d'un certain standing, au même titre que les lève-vitres électriques ou les autoradios. Elle peut être manuelle ou automatique, la commande de marche et les réglages sont situés sur le tableau de bord, accessible du conducteur et souvent du passager avant.

• C'est aussi un élément de sécurité incontestable, grâce à l'apport de confort au conducteur. En outre, en plus de maintenir une température agréable, la climatisation régule le taux d'humidité, ce qui ajoute encore au confort de la température souhaitée.
• L'inconvénient majeur étant une sur-consommation du moteur du véhicule de l'ordre de 10 %. Une solution pour limiter cette sur-consommation est de ne pas imposer une température trop basse. S'il fait 35 degrés à l'extérieur, il ne sert à rien d'en imposer 20 dans la voiture, par exemple 25 degrés permettraient d'avoir un confort relativement important, et limiterait la consommation.
• Autre inconvénient, les fluides utilisés sont des polluants atmosphériques, souvent mal maîtrisés, (fuites, mauvais ou absence de recyclage)
• Il faut toutefois noter que la climatisation automobile est une conséquence de l'adoption de caractéristiques aérodynamiques en amélioration constante : pare-brise plus inclinés, de plus grande surface, idem pour les vitres arrières des véhicules haut-de-gamme. Malgré les vitres athermiques, ces éléments augmentent la température interne de l'habitacle dans d'importantes proportions par rapport aux véhicules des années 1980. Il existe donc une espèce de compensation entre la diminution de consommation due aux carrosseries modernes et l'augmentation de cette consommation, due à la climatisation. Cette compensation peut être globalement favorable ou défavorable selon le type de climat, l'emploi du véhicule (ville ou autoroute), vitesse normale ou élevée ...

Déploiement

Ces systèmes peuvent équiper les automobiles individuelles, les camions, les chars d'assaut. Les conditionneurs d'air sont aujourd'hui très fréquemment installés sur les automoteurs agricoles (tracteurs, moissonneuse-batteuse, ensileuse...)

Voir aussi

Articles connexes

• Climatisation
• Automobile
• Pollution routière

Liens externes

• (fr)
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Bibliographie

• ADEME, « La climatisation automobile - Impact énergétique et environnemental » ref. Ademe 4183 (mai 2003)
• ADEME, « La climatisation automobile - Données et références » ref. Ademe 4343 (mai 2003)
• Stéphane Barbusse, Laurent Gagnepain  ; La climatisation automobile : Impact énergétique et environnement : Données de références, mai 2003, Angers : ADEME

Références

1. ↑ ^{a, b, c, d et e} ADEME: Ce qu'il faut savoir sur la climatisation
2. ↑ ^{a et b} ADEME, La climatisation automobile. On réchauffe la planète, consulté 2011/02/21
3. ↑ ^{a, b, c et d} Stéphane Barbusse, Laurent Gagnepain  ; La climatisation automobile : Impact énergétique et environnement : Données de références, mai 2003, Angers : ADEME, voir paragraphe "Perte de fluides frigorigènes, pages 3 et 4
4. ↑ Erreur de référence : Balise <ref> incorrecte ; aucun texte n’a été fourni pour les références nommées AIR_Liquide.

[1] Conseils pour limiter l'utilisation de la climatisation (éco-conduite). Guide ADEME de la climatisation automobile