La technologie à portée de main : la climatisation

Je suis toujours étonné que la technologie puisse totalement anéantir les industries. Bien sûr, certaines personnes gagnent leur vie en faisant des fers à cheval, par exemple, mais la demande pour eux est bien inférieure à ce qu’elle aurait été lorsque les chevaux étaient le mode de transport normal. Mais même ainsi, les gens fabriquent encore des fers à cheval. Mais pensez à l’entreprise de récolte de glace. Jamais entendu parler? Il s’avère qu’avant la réfrigération, il y avait une énorme activité consistant à déplacer la glace d’où elle se trouvait naturellement vers d’autres endroits et à la stocker, généralement sous terre avec beaucoup d’isolation. Pour autant que je sache, cette entreprise – y compris l’homme de glace du quartier – a totalement disparu maintenant, à l’exception de quelques expositions historiques. Nous tenons pour acquis la réfrigération et la climatisation, mais il n’y a pas si longtemps, la glace était un luxe et votre propre répit de la chaleur était un ventilateur.

Refroidissement précoce

L’histoire commence un peu plus tôt que prévu. Dans les années 1840, le médecin John Gorrie s’inquiétait des « méfaits des températures élevées ». Son hôpital en Floride importait de la glace en utilisant le commerce de glace susmentionné et ce n’était pas bon marché ni très efficace.

Sans se laisser décourager, il a développé une machine qui utilisait un cheval, une roue hydraulique, de la vapeur ou de l’énergie éolienne pour entraîner un compresseur afin de créer de la glace. Il a obtenu un brevet en 1851, mais il n’a pas réussi avant la mort de son bailleur de fonds. En fait, Oliver Evans a eu l’idée en 1805 mais n’a jamais construit une machine fonctionnelle. Jacob Perkins a breveté le premier refroidisseur à compression en 1834, encore une fois avec peu d’utilisation pratique.

Lorsque le président américain Garfield a été abattu, les ingénieurs de la Marine ont construit une glacière en utilisant des chiffons imbibés d’eau glacée pour refroidir la chambre d’hôpital du président de 20 degrés. Étant donné que le président mortellement blessé a survécu 80 jours après la fusillade, nous supposons qu’il a apprécié le confort.

Carrier et la connexion hollywoodienne

Willis Carrier (domaine public)

Nous devons la climatisation moderne à l’impression de magazines. Un éditeur de magazine à Brooklyn avait une telle humidité que leurs pages se froissaient. Ce n’était pas seulement inesthétique, mais cela créait des problèmes avec le processus d’impression. Un ingénieur du nom de Willis Carrier – toujours un nom dans le secteur de la climatisation – travaillait pour la Buffalo Forge Company et fut chargé de résoudre le problème en 1902.

Son invention a éliminé l’humidité de l’air mais, en conséquence, elle a également refroidi l’air. Des brevets ont suivi et l’appareil a également trouvé une utilisation dans l’industrie textile. Finalement, Carrier et six autres ingénieurs quitteraient Buffalo et formeraient une société appelée Carrier.

Ce serait pourtant dans les années 1920, avant que le grand public ne commence à s’initier à la climatisation, grâce au lieu le plus improbable : les salles de cinéma.

Les cinémas ont modifié leurs systèmes de chauffage pour souffler de l’air froid, ce qui a conduit les clients au sol à avoir les pieds froids et ceux sur le balcon à avoir trop chaud. En 1922, Carrier installa un système bien conçu au Metropolitan de Los Angeles. Cependant, ces premiers systèmes étaient sujets à l’échec, donc plus tard cette année-là, Carrier a introduit un système centrifuge utilisé pour la première fois dans le Rivoli à New York.

La climatisation dans les cinémas a augmenté les affaires, car les gens dans la chaleur dépenseraient volontiers de l’argent pour s’asseoir dans un cinéma frais pendant quelques heures, quel que soit le film à l’affiche. Ils pourraient même acheter un verre ou du pop-corn.

À la maison

Ces premiers climatiseurs étaient gros et chers. Ils ont également utilisé des réfrigérants inflammables. Quoi qu’il en soit, Frigidaire a introduit une unité en deux pièces destinée à un usage domestique en 1929. En 1930, General Electric avait une conception tout-en-un.

Unité de fenêtre vers 1955 (Domaine public)

C’était à peu près à l’époque où General Motors développait les chlorofluorocarbures, un liquide de refroidissement ininflammable qui allait malheureusement endommager la couche d’ozone de la Terre.

Les unités de fenêtre coûteuses sont apparues en 1932 mais ne sont pas devenues populaires. Une unité de fenêtre abordable n’est apparue qu’en 1947. Aujourd’hui, aux États-Unis, 85 % des maisons ont une sorte de climatisation. Le chauffage et le refroidissement représentent environ 48 % de la consommation d’énergie des États-Unis.

L’histoire intérieure

Alors, comment ça marche? Lorsqu’un liquide se transforme en gaz, il absorbe de la chaleur. L’astuce consiste alors à comprimer un gaz en un liquide, puis à le laisser se transformer en gaz. La compression génère bien sûr de la chaleur, qui est échangée grâce à des ventilateurs soufflant sur les serpentins du condenseur.

Idéalement, cette chaleur est mise hors de la zone pour refroidir. Pour un meuble fenêtre, il sort par l’arrière par exemple. C’est aussi l’une des raisons pour lesquelles les unités portables ont un tuyau que vous devez suspendre à une porte ou à une fenêtre.

Le gaz traverse le système jusqu’aux serpentins de l’évaporateur où il absorbe la chaleur de l’air ambiant. Le refroidissement de l’air provoque également de la condensation et chaque climatiseur doit éliminer l’eau d’une manière ou d’une autre. Gardez à l’esprit que l’appareil d’origine de Carrier était destiné à déshumidifier.

Un détendeur sépare le côté haute pression (liquide) du côté basse pression (gaz). La vanne ne laisse passer qu’un tout petit peu de réfrigérant à la fois, ce qui empêche la pression de s’égaliser des deux côtés de la vanne. Le réfrigérant liquide soudainement dans un environnement à plus basse pression, se dilate en un gaz et c’est ce qui provoque le refroidissement.

Bien sûr, il existe des variantes. Les fans peuvent être des souffleurs. Certaines grosses unités refroidissent l’eau qui est envoyée ailleurs, mais les principes sont les mêmes. Les réfrigérateurs sont, sans surprise, très similaires, bien que certains d’entre eux utilisent une méthode différente pour dilater le gaz et, bien sûr, ne refroidissent qu’un espace clos avec peu ou pas de flux d’air extérieur.

L’avenir

Avec la climatisation utilisant autant d’énergie, il n’est pas difficile d’imaginer que les gens continuent d’essayer de trouver des moyens plus efficaces pour se rafraîchir. Le refroidissement géothermique repose sur le fait que le sous-sol est relativement frais, vous pouvez donc échanger de la chaleur avec la Terre, ce qui la rend plus fraîche lorsque votre maison est chaude et plus chaude lorsque votre maison est fraîche. Il s’agit d’un type de pompe à chaleur, et certaines pompes à chaleur ne sont guère plus que des climatiseurs qui peuvent commuter leur côté froid et leur côté chaud via une vanne d’inversion. Ces pompes à chaleur tirent la chaleur de l’air, ce qui signifie que lorsqu’il fait très froid dehors, elles ne fonctionnent pas aussi bien qu’un appareil de chauffage traditionnel.

Vous vous souvenez du climatiseur du président Garfield ? Les temps modernes ont rendu cette idée quelque peu réalisable à nouveau. En raison de la demande, il est souvent possible d’acheter de l’électricité à moindre coût à des périodes de faible demande. Pour profiter du moindre coût, les immeubles de bureaux peuvent geler l’eau la nuit lorsqu’ils sont fermés, puis utiliser cette glace pour refroidir le bâtiment pendant la journée. Cela nécessite bien sûr beaucoup d’eau et est parfois complété par une climatisation traditionnelle. Lorsque les prix de l’électricité augmenteront, peut-être que la récolte de glace comme dans la vidéo ci-dessous fera un retour. Probablement pas.

Bien sûr, vous pouvez toujours bricoler. Nous avons vu un gars qui construit des climatiseurs à partir de tout ce qu’il trouve, ou vous pourriez construire votre propre refroidisseur de glace à petite échelle.

Image de bannière « Climatiseurs – Résumé » par zeevveez est sous licence avec CC BY 2.0.

Image miniature « Climatiseur » par jthetzel est sous licence avec CC BY 2.0.