Recherche:Pastech/241-1 Climatisation

La climatisation est un système technique de refroidissement de l'air ambiant d'une pièce, d'un bâtiment ou bien d'un local. Elle permet à la fois de veiller au confort thermique du corps humain, mais aussi de réguler la température d'une pièce dans le cadre d'applications techniques et industrielles (usines, centres informatiques...). Un système de climatisation ne va pas seulement modifier les conditions thermiques et climatiques d'un espace, mais va aussi filtrer l'air et permettre le maintient d'une bonne hygrométrie. Depuis l'invention des systèmes de climatisation actuels au XX^e siècle, les climatiseurs sont de plus en plus présents dans nos quotidiens, voire indispensables, et leur demande ne cesse d'augmenter avec la mondialisation et les niveaux de vie qui s'accroissent. Du fait de la place actuelle de la climatisation dans notre société et de son impact sur nos modes de vies, nous pouvons même dire qu'il est né de la climatisation un paradigme. Ainsi, avec ce projet de recherches, nous avons essayé de comprendre la naissance de ce paradigme, à travers ses différentes trajectoires historiques, sociologiques, économiques et techniques.

L'émergence d'une nouvelle technique

Antiquité

Le souci de maîtriser les températures intérieures n’est pas un problème contemporain. En effet, les premières traces de systèmes de climatisation datent de la Rome antique. À cette époque, les citoyens aisés tiraient parti du remarquable système d’aqueducs afin de faire circuler de l’eau fraîche dans les murs des foyers^[1]. Par ailleurs les Romains pouvaient aussi creuser des tunnels souterrains, apportant dans leur maison de l’air extérieur à une température proche de 10°C.

D’autre part, les Égyptiens ont eux aussi développé des moyens afin de profiter de la fraîcheur. Ils plaçaient à travers leurs fenêtres des cannes de roseaux sur lesquelles de l’eau ruisselait. Grâce à ce système, l’air provenant de l’extérieur perdait une partie de sa chaleur en forçant l’évaporation de l’eau.

De plus, dans d’autres pays du monde ont vu le jour des systèmes ressemblant plus à nos systèmes actuels. C'est le cas du premier ventilateur de plafond, qui est apparu en 180 avant J.C. durant la dynastie des Han en Chine. Ce ventilateur de plafond était rotatif et manuel.

Moyen Âge

Malgré l’image du Moyen Âge comme un combat incessant contre le froid, la recherche de l’air frais a continué dans certaines contrées. Il faut noter que les premiers écrits sur les éventails datent de la dynastie chinoise Jin (265-420).

Durant le même siècle (III^e siècle), l’empereur Elagabalus passe à l’étape supérieure. Il aurait, selon la légende, importé à dos d'ânes une quantité fulgurante de neige des montagnes au sein du jardin de sa villa^[2].

Un autre système de climatisation a été découvert durant une campagne de fouilles menée par une équipe de recherche slovaquo-koweitienne sur le site d’Al-Qusur au Koweït à partir de 2004^[4]. Cette construction fut datée du Moyen Âge et plus précisément entre le VII^ème et le IX^ème siècle. Ce système est un élément architectural du monde arabo-musulman. C’est un climatiseur, de construction artisanale, qui est connu sous le nom de tour à vent ou « badgir ». Il s’agit d’un moyen de refroidissement simple mais efficace, démontrant l’ingéniosité de l’époque. Il fonctionne grâce à une légère différence de pression entre le sommet et la base de la tour. En effet, l’air chaud s’engouffre au sein de la partie supérieure et celui-ci monte tandis que l’air froid descend grâce à cette différence de pression. Ce système permettait de refroidir efficacement les habitats et jardins grâce à un ensemble de canaux. Ce genre de construction a perduré jusqu’à l’époque contemporaine au sein du monde arabo-musulman.

XVIII^e siècle

Durant la fin du XVIII^ème siècle, au cours de la révolution industrielle, l’air frais recommence modestement à intéresser ; de nouveaux systèmes voient ainsi le jour. Par exemple, la glace, découpée sur les lacs, rivières ou étangs durant l’hiver, pouvait être emmagasinée sous des couches de paille ou de sciure de bois afin de servir de source de réfrigération et donc de climatisation. Ce système a par la suite été amélioré avec une ventilation forcée permettant de distribuer l’air froid provenant de la glace, et créant ainsi un réseau de climatisation.

XIX^e siècle

C’est au cours du XIX^ème siècle que vont apparaître les premières machines frigorifiques à compression de fluide, à la logique identique de nos systèmes de climatisation actuels. Ce siècle, représentatif de la révolution industrielle (aux États-Unis, milieu du XIX^ème siècle), est caractérisé par le passage d'une société à dominance agricole et artisanale à une société commerciale et industrielle dont l'idéologie est technicienne et rationaliste. On peut ainsi mettre en évidence le changement de position : on ne cherche plus de l’air frais par le biais direct de la nature mais à travers l’émergence de la technique.

Les réfrigérateurs vont voir le jour dans un premier temps, amenant au fur et à mesure des années au développement des climatiseurs. C’est ainsi que Jacob Perkins (ingénieur mécanicien et physicien américain, immigré en Angleterre) va breveter la première machine de réfrigération à compression mécanique en 1834, utilisant comme réfrigérant l’éther. En 1842, le premier système de réfrigération à fabriquer de la glace va être mis au point par John Gorrie, physicien américain. Il sera considéré par de nombreuses personnes comme le père de la réfrigération et de l’air climatisé. Par la suite, l’ingénieur français Ferdinand Carré se fera connaître grâce au développement de son réfrigérateur à absorption en 1859. Ce système utilisait l’eau comme absorbant et l’ammoniac comme réfrigérant. Durant ce siècle, des moyens de refroidir sont testés, développés et brevetés. On invente et apprend à maitriser des moyens pour créer du froid.

Le système d’air climatisé a lui été imaginé dès 1842 par un médecin et inventeur déjà évoqué précédemment, John Gorrie^[5]. Il voyait dans l’air climatisé un moyen de combattre certaines maladies frappant les habitants du sud des États-Unis. L'une des maladies très répandue à cette époque était la malaria. Pour John Gorrie, c'était les « vapeurs » des eaux fétides des marécages et la chaleur ambiante qui étaient responsables des nombreux cas de malaria. Il était ainsi persuadé que les températures élevées et un environnement humide étaient responsables de la détérioration physique et mentale des patients. Il se donne ainsi pour but de sauver la vie des patients mourants en réduisant la température des chambres d’hôpital. Il imagine alors un système assez rudimentaire de climatisation dans le même ordre d’idée qu’au XVIII^ème siècle. Il crée un mécanisme de ventilation qui permet de brasser l’air depuis des blocs de glace importés durant l’hiver depuis des lacs proches de Boston. Deux ans plus tard, en 1844, se rendant compte que ce système est trop contraignant, il s’attèle à développer une machine à air conditionné, ne nécessitant plus l'utilisation des blocs de glace. Au sein d’un article intitulé "Sur la prévention de la malaria", il décrit « une machine pour la ventilation et le rafraîchissement de l'air tropical [...] qui consiste essentiellement en un système de pompes à double effet - l'une pour la condensation, et l'autre pour la raréfaction de l'air - ainsi qu'une chambre ou un réceptacle pour l'air condensé ». En 1848, suite à ses premiers essais et confiant envers son travail, John Gorrie fait une demande de brevet. Cependant, les journaux locaux ne reconnaissent pas ses efforts et ses hypothèses. Les journalistes l’attaquent, allant jusqu'à le qualifier de "cinglé qui pense pouvoir fabriquer de la glace avec sa machine, comme Dieu tout puissant" (Le New York Globe). Par la suite, la campagne de déferlement ayant été forte, les soutiens financiers du médecin décident d’abandonner son idée. John Gorrie reçoit tout de même trois ans plus tard le brevet n°8080 pour "la première machine utilisée pour une réfrigération et un air conditionné créés mécaniquement". Le système était, à cette époque, fabriqué en bois et équipé d’un moteur à vapeur qui permettait de condenser puis de porter l’air jusqu'à ce que de la glace soit créée. Cependant, Gorrie mourut en 1855 sans avoir vendu une seule de ses machines. Ironie de l’histoire, l’ensemble de ses efforts était basé sur l’hypothèse que les fortes températures et l’humidité de l’air étaient responsables du paludisme. En réalité, ce ne sont pas les causes de cette maladie. Cependant les vecteurs de transmission de la malaria sont les moustiques qui mourraient bel et bien si la température était trop froide. Ce système aurait donc pu être efficace pour limiter la transmission de la maladie.

Durant la fin du XIX^ème siècle, les systèmes d’air climatisé commencent à intéresser réellement les ingénieurs, pour la plupart états-uniens. La découverte et le développement de l‘électricité entre la fin du XIX^ème et le début du XX^èmesiècle ont apporté une réelle poussée dans la progression des systèmes de climatisation et ont rendu possible par exemple l’invention des ventilateurs oscillants durant la fin du XIX^ème siècle.

Par ailleurs, avant 1929, les gaz utilisés ne sont pas vraiment la première priorité des inventeurs. C’est pourquoi, les gaz pouvant être utilisés (SO₂, H₃Cl, CO₂, C₂H₅Cl, NH₃) sont dangereux pour l’Homme, très inflammables ou nécessitent d’être à grande pression.

Les débuts timides de l’utilisation

Invention

C’est durant le XX^ème siècle, en 1902 précisément, que sera inventé le système de climatisation moderne par l’ingénieur américain Willis H.Carrier^[6]. Cette invention sera par ailleurs brevetée en 1906. Cette machine possédait un mécanisme permettant de faire circuler de l’air à travers des serpentins contenant un fluide frigorigène. L'objectif de ce système n'était pas de répondre à un confort humain mais d’assécher l’air au sein des imprimeries, l’humidité étant extrêmement gênante pour le séchage du papier, surtout durant les périodes de canicule. Au fil des années, l’ingénieur perfectionne son invention : il y intègre, au cours des années 1920, un compresseur central permettant de réduire sa taille et remplace l’ammoniac par du dichloroéthylène, plus efficace et moins dangereux. Ce système ne sera dévoilé qu’en 1925 au grand public lorsque que M.Carrier réussira à convaincre la Paramount d’installer un de ces systèmes lors de la construction de la salle de spectacle Rivoli Theater à Times Square. Ce moyen de climatisation fera ensuite son apparition au sein des grands magasins, hôtels et surtout salles de cinéma. Cet accès à l’air frais durant les chaudes journées d’été aurait entrainé une ruée vers les salles de cinéma équipées d'un système de climatisation. Avant cette innovation,celles-ci étaient de véritables fournaises en été, ce qui obligeait les propriétaires à fermer leurs établissements. Le cinéma est ainsi passé d'un endroit à éviter au lieu idéal pour échapper à la chaleur.

Le développement de cette technologie fut rapide puisque dans les années 1930, l’air conditionné conquit la plupart des grands magasins, les trains, les bureaux. Ce système a fortement permis d'augmenter la productivité des travailleurs durant les périodes de canicule. Une étude montrée aux directeurs d'usines à cette époque explique que la productivité d'un ouvrier augmente de 24% lorsque le lieu de travail est climatisé^[7]. Tandis que l'argument sanitaire n'atteignait pas les directeurs, celui de la rentabilité les poussa à investir dans des systèmes de climatisation, qui se développent dans les usines du pays.

Principe thermodynamique

Un système de climatisation à détente directe fonctionne sur le principe de la machine frigorifique. Le but du système est de récupérer de la chaleur d'une source appelée source froide et de la transférer vers une source dite chaude. Pour un système classique, dans une habitation en été par exemple, la source froide correspond à l'air ambiant de la pièce à climatiser et la source chaude à l'air extérieur. Comme le transfert de chaleur n'est pas spontané, on doit ajouter de l'énergie au système, souvent électrique à l'aide d'une pompe et d'un compresseur.

Pour effectuer ce transfert de chaleur, on fait circuler un fluide dit frigorigène dans un circuit fermé. Ce fluide effectue ainsi un cycle thermodynamique. À l'aide d'un détendeur, d'un compresseur et d'échanges de chaleur avec les sources, le fluide passe par différents états de pression, de température et de phase (liquide, gaz). A l'évaporateur, le fluide s'évapore au contact de la source froide car elle lui transfert de la chaleur. Ainsi, la source froide perd en énergie et se voit refroidie. La température du fluide augmente donc et passe le point d'ébullition. Ce fluide est ensuite compressé par un compresseur, augmentant sa pression. De même au contact de la source chaude, le fluide transfert de la chaleur à la source chaude, ce qui l'amène à se condenser pour repasser à l'état liquide (via le condenseur). Enfin, le fluide passe dans un détendeur afin de diminuer sa pression.

Performance d'une installation et bilan énergétique

Pour qualifier la performance d'une machine frigorifique, on utilise le Coefficient de Performance (COP) que l'on formule ainsi :

$COP={\frac {{\acute {E}}nergie\,utile}{{\acute {E}}nergie\,d{\acute {e}}pens{\acute {e}}e}}={\frac {\left\vert Q\right\vert }{W}}$ , avec $Q$ la quantité de chaleur qui est issue de la pièce à climatiser et $W$ l'énergie utilisée par le compresseur, équivalent à une pompe.

On peut également l'exprimer à l'aide des températures de l'air extérieur $T_{1}$ et de la pièce climatisée $T_{2}$ : $COP={\frac {T_{2}}{T_{1}-T_{2}}}$ .

Le COP est supérieur à 1, c'est-à-dire que l'on produit plus d'énergie utile à climatiser la pièce que l'on en a dépensée pour faire fonctionner notre système. Cependant on rejette aussi de l'énergie dégradée à l'extérieur sous forme de chaleur^[9].

Bilan thermique d’un local^[10]

Pour déterminer la puissance d'une installation climatisante, il faut prendre en compte et réaliser un bilan thermique de la pièce ou du bâtiment à climatiser. Les charges thermiques d'un local sont composées de charges internes et externes au bâtiment.

Les charges externes sont de deux types : radiatives et conductives. Les charges externes radiatives représentent l'apport de chaleur dû au rayonnement solaire, auquel les surfaces externes du bâtiment sont exposées. Elles dépendent principalement de l'inertie thermique des matériaux constituant les surfaces exposées et de l'intensité des rayonnements. Les charges externes conductives correspondent au fait qu'il y a une différence de température entre l'intérieur et l'extérieur du local. Du fait de la conduction à travers les parois du bâtiment, il y a des apports de chaleur l'été et des pertes de chaleur l'hiver.

Les charges internes sont dues aux charges sensibles et latentes : les charges sensibles sont liées à l'apport de chaleur des occupants, des éclairages, de l'électroménager (ou machines), et les charges latentes aux apports d'humidité par les occupants (transpiration, expiration) et aux évaporations (salles de bain, cuisines).

Un développement inégal suivant les pays et secteurs

Les États-Unis, berceau de la climatisation : naissance d'un paradigme

L'évolution de ce marché

Quelques décennies après leur invention, la Deuxième Guerre mondiale va ralentir la progression de la commercialisation des systèmes de climatisation. Cependant, ce ralentissement ne sera que temporaire puisque dès le début des années 1950, la climatisation fera son entrée au sein des résidences privées et des commerces, en parallèle des Trente Glorieuses. L’industrie automobile va elle aussi développer cette technologie à la même époque. Cette progression restera cependant propre aux États-Unis. En effet, le développement de cette technologie au sein d’autres pays se fera plus tardivement. De même, le secteur résidentiel ne sera conquis par la climatisation que dans un deuxième temps. En 1965, seuls 10% des foyers américains en étaient équipés (selon Carrier Corporation)^[11], tandis qu'en 2007 cette part était de 86%.

L’Europe, d’abord réticente, importera ce système à partir des années 1970 et connaîtra des débuts compliqués, suite en partie au choc pétrolier. Cependant, à la fin des années 1980, la climatisation connaîtra une expansion importante avec l’apparition au sein du marché européen des constructeurs japonais. Par ailleurs, l’essentiel du continent africain et de l’Asie du sud n’ont toujours pas accès à cette technologie.

En Arizona, état du Sud Ouest des États-Unis célèbre pour son Grand Canyon, la loi oblige le propriétaire à fournir aux locataires un accès à un climatiseur, au même titre qu’un accès à l’eau potable, au gaz ou à l’électricité. Dans certaines régions de cet état, les températures peuvent dépasser les 40°C en été. La climatisation semble donc indispensable.

Jusqu'au milieu du XX^ème siècle, le sud du pays était peu exploité. Les américains avaient plutôt tendance à partir vers le nord car la Sun Belt, qui correspond à la moitié sud du territoire américain, présentait des régions beaucoup trop chaudes et invivables. L'été, les températures dépassent fréquemment les 40°C et le fort taux d'humidité rend l'air irrespirable. L'apparition et la démocratisation de la climatisation ont permis aux villes comme Las Vegas ou Miami de se développer pour atteindre leur statut actuel.

La climatisation aurait également joué un rôle dans l'élection du président Ronald Reagan en 1980. Les états de la Sun Belt, initialement démocrates, ont vu leur population changer, avec la migration de retraités relativement fortunés, votant pour le Parti Républicain. Ainsi, plusieurs états comme la Floride, l'Arizona ou le Texas ont basculé à droite, au profit du candidat Reagan qui remporta l'élection^[7].

De plus, une étude^[12] concernant les effets de la chaleur sur la natalité aux Etats-Unis (ainsi qu'en Allemagne et en Australie) depuis 1931 montre que 8 à 10 mois après les périodes de forte chaleur sans climatisation, une chute du taux de naissance est observée. À partir des années 1970, les différences ne sont plus aussi évidentes : une des raisons principales est la hausse de l'accès de la population à la climatisation, ce qui permet aux habitants de se livrer à leurs pratiques sexuelles même quand la température extérieure est élevée. Réciproquement, le taux de mortalité causé par la chaleur a fortement diminué avec l'apparition de la climatisation. Chez les personnes âgées, cela fait naître un sentiment de sécurité et de confort face aux canicules qui deviennent de plus en plus nombreuses non seulement aux Etats-Unis mais dans le monde entier.

Les facteurs

Plusieurs aspects expliquent cet engouement pour la climatisation dans les habitations des Américains. Tout d'abord, les usines et bureaux ont commencé à se doter de systèmes de refroidissement à air conditionné car des études avançaient que les employés étaient plus productifs lorsque leur lieu de travail était climatisé (comme vu précédemment). Les américains se sont donc petit à petit habitués à ce que leur environnement garde une température constamment fraîche, que ce soit sur leur lieu de travail, dans les transports, les cinémas et bien sûr dans leur logement.

Contrairement aux Européens qui ont tendance à adapter la température de leurs lieux de vie en fonction de la température ambiante (pièces plus froides en hiver et plus chaudes en été), les Américains ont tendance à garder une température fraîche toute l'année. Selon une étude publiée en 2013 dans le magazine de vulgarisation scientifique American Scientist^[13], la température de consigne serait de 21°C, quelle que soit la température extérieure. Cette habitude explique ainsi la dépendance à la climatisation, sans laquelle un tel mode de vie est impensable en été. Elle favorise également la fréquentation des lieux publics fermés climatisés comme les restaurants, les bars, les centres commerciaux ou les musées, et incite ainsi à davantage consommer, socialiser et enrichir sa culture. Parallèlement, la climatisation est une raison de plus de vouloir rester chez soi lors des périodes de forte chaleur. Selon une étude réalisée par Nielsen^[14], le temps moyen passé devant la télévision aux Etats-Unis a connu une forte croissance depuis 1949, avec une légère baisse récente due au remplacement progressif de la télévision par d'autres technologies comme le smartphone, la tablette ou l'ordinateur. La climatisation (ainsi que de nombreux autres facteurs, dont l'évolution d'internet et des réseaux sociaux) encourage donc à rester confortablement chez soi plutôt que de sortir et devoir subir même momentanément la chaleur extérieure. Ironiquement, même internet a besoin de climatisation pour fonctionner, les serveurs devant être refroidis afin de rester à une température adaptée et d'éviter leur surchauffe (quoique d'autres méthodes existent pour assurer cela). En Europe et dans les pays où la climatisation n'a pas cette même place conséquente comme aux Etats-Unis, ce sont surtout vers les lieux publics climatisés, les plages ou les piscines que se dirigent les habitants pour rester au frais et combattre la chaleur.

Un secteur automobile en pleine expansion aux États-Unis

L'évolution de ce marché

Entre 1880 et 1930, les calèches à chevaux ont peu à peu laissé place à l’automobile. Celle-ci va, au cours des années, se développer et s’améliorer afin d’être plus efficace et de répondre à un besoin de confort grandissant. Logiquement, la climatisation va faire son entrée au sein du milieu automobile. La première voiture climatisée est attribuée à John Hammam et C&C Kelvinator en 1930 à Houston. Le système installé était un monobloc situé à l’arrière du véhicule. Plus tard, en 1939, comme pour la climatisation domestique, cette technologie sera dans un premier temps considérée comme un produit de luxe. Ainsi, Packard Bell fera entrer sur le marché la climatisation en option, uniquement au sein des véhicules haut de gamme. Cependant, la technologie peu maîtrisée de la climatisation dégrade le confort recherché par la clientèle. De plus, la Deuxième Guerre mondiale et la période de post dépression vont enterrer cette idée en 1941. C’est pourquoi, suite à cette période, des entreprises telles que Packard Bell vont développer de nouveaux systèmes de climatisation pour les automobiles, ressemblant de plus en plus à nos systèmes actuels. L'apparition de nouvelles innovations, comme la mise en place de glaces teintées par Général Motors en 1950, vont permettre d'augmenter la performance de la climatisation.

Tout comme pour la climatisation résidentielle et domiciliaire, les années de l'après-guerre vont permettre à la climatisation automobile d’évoluer à travers sa technique, particulièrement aux États-Unis, et de commencer doucement à s’exporter dans le monde. En 1960, environ 20% des voitures aux États-Unis sont équipées de systèmes de climatisation d’après le National Academy of Engineering^[16]. Ce pourcentage variait bien sûr suivant les états et leur climat. Ainsi, toujours d’après le National Academy of Engineering^[16], 80% des automobiles du sud-ouest des États-Unis, région particulièrement chaude, en sont équipées. Les systèmes évoluent et les premiers climatiseurs automatisés apparaissent en 1980. Le développement continue pendant plusieurs années, mais difficilement en dehors des États-Unis.

Dès 1975, alors que seulement 4% des véhicules européens en sont équipés, trois quarts des véhicules américains possèdent une climatisation^[17]. En 1995, ce sont 90% des véhicules américains qui sont équipés contre 20% des européens^[18].

La fin du XX^ème siècle voit le taux de systèmes de climatisation dans les véhicules neufs français s'envoler. Entre 1990 et 1997, ce taux est multiplié par deux, atteignant 45%. En 2000, ce sont 62 % des véhicules neufs qui sont climatisés et près de 75% en 2003.

Les facteurs

L'ensemble des données explicitées précédemment reflète la volonté d'une continuité du confort. En effet, la voiture est un moyen de transport qui nous permet de nous rendre d'un lieu à un autre. On a pu remarquer qu'une grande partie de ces lieux s'équipe de systèmes de climatisations. La voiture, au même titre que les bus ou les trains, représente le lien entre ces lieux et la présence de la climatisation au sein de ces liaisons marque le souhait d'avoir une continuité de l'accès à l'air frais. La population des pays développés exige ainsi de plus en plus un accès à l'air climatisé sans interruption, même si le climat de ces zones géographiques ne l'exige pas toujours. La climatisation s'installe ainsi petit à petit jusque même dans les moyens de transport. Sa présence devient tellement forte voire indispensable pour les individus, qu'on pourrait même dire qu'un second paradigme lié au précédent se développe selon lequel il est indispensable d'équiper tous les moyens de transport de la climatisation. L'utilisation de la climatisation est de plus, bien souvent abusive. En effet, pour des trajets courts la climatisation n'a pas le temps de devenir efficace, et elle augmente inutilement la consommation du véhicule. A cela viennent s'ajouter les pertes énormes liées à une utilisation en présence de fenêtres ouvertes ou de portes qui s'ouvrent régulièrement (bus, trains...). Une voiture avec air conditionné consomme plus d’énergie, et les émissions de CO₂, de particules ainsi que de l'ensemble des autres substances nocives sont aussi plus élevées. Malgré le déficit énergétique que peut représenter ce système, la climatisation au sein des transports est aujourd'hui, dans les pays développés, une norme et est considérée parfois injustement comme un besoin. Cette accentuation des exigences en termes de climatisation incarne le changement de mentalité des populations en parallèle de la hausse du niveau de vie. La climatisation n'est plus considérée comme un luxe mais comme une nécessité. Aussi, une voiture neuve non équipée est aujourd'hui très rare et il serait même impensable de vendre un tel véhicule. Elle fait donc désormais partie intégrante du véhicule, au même titre que l'autoradio, les vitres électriques ou la fermeture centralisée des portes. Ainsi, même si on ne souhaite pas climatiser l'habitacle de sa voiture durant les trajets, l'achat d'un véhicule ne possédant pas la climatisation rend sa revente très difficile, voire impossible. L'argument économique explique donc le taux actuel de 100% d'équipement en climatisation : la climatisation ne coûte pas forcément beaucoup plus cher car il s'agit d'un élément essentiel.

Cette nouvelle manière de penser et cette volonté d'avoir un confort permanent est un facteur majeur dans l'évolution prodigieuse de la climatisation automobile.

L'accès à la climatisation dans le monde : un privilège

L'accès à la climatisation dans le monde est très inégal. Parmi les 2,8 milliards d'habitants des zones géographiques les plus chaudes du monde, seulement 8% possèdent aujourd'hui une climatisation. Moins de 25% des habitats de l'Inde, de l'Afrique du Sud, de l'Indonésie, du Brésil et du Mexique sont équipés de la climatisation, contre 90% aux États-Unis et au Japon^[19]. Nous pouvons notamment expliquer cela par le fait que les systèmes de climatisation ne sont pas forcément accessibles à tous à cause de leur prix à l'achat, mais aussi de la consommation d'énergie liée et qu'il faut donc également payer. Enfin, de tels systèmes requièrent un accès à l'électricité ; il faut donc en être équipé. En 2018, on estime que 15% de la population mondiale n'y a pas accès^[20]. Si la climatisation relève d'une simple question de confort dans certaines zones géographiques où le climat est tempéré et supportable, elle relève plus d'une question vitale dans les régions du monde où le climat est le plus extrême pour le corps humain. Très souvent, les populations qui sont les plus exposées à la chaleur et à des climats extrêmes ont le moins accès à la climatisation. Avoir une climatisation relève bien souvent de facteurs économiques : quand un individu ne possède que très peu de moyens, sa priorité va être de subvenir à ses besoins fondamentaux. La notion même de confort thermique est alors très différente d'une zone géographique à l'autre et d'une personne à l'autre.

Évolution des modes de vie : l'émergence de nouveaux systèmes due à une demande toujours plus élevée à l’échelle mondiale

Les différents systèmes actuels de climatisation^[21]^[22]

Il existe de nombreux types de systèmes de climatisation, qui prennent en compte le besoin que l'on a, leur implantation au sein d'un bâtiment ou du type d'infrastructure. En effet, un particulier n'aura pas les mêmes besoins en climatisation qu'une zone d'activité secondaire ou bien tertiaire. Ces systèmes de climatisation fonctionnent tous sur le même principe thermodynamique évoqué précédemment, mais diffèrent par leurs terminaux de refroidissement, leurs implantations dans l'espace du bâtiment, et leurs vecteurs de refroidissement (air ou eau). Ces systèmes de climatisation doivent rafraîchir les pièces ou locaux concernés et permettre de bonnes conditions climatiques, tout en veillant à maintenir un taux d'humidité correct et une bonne qualité de l'air. Notons que dans le cas des systèmes de climatisation réversibles, il est possible de refroidir le local ou la pièce en question en été et de le réchauffer en hiver. On peut alors distinguer principales familles de systèmes de climatisation et de rafraîchissement :

les systèmes à détente directe,
les systèmes tout air,
les systèmes tout eau,
les systèmes de Pompes à Chaleur (PAC) réversibles.

Systèmes à détente directe

Le système à détente directe est le système de climatisation majoritairement utilisé.

Évolution externe des systèmes à détente directe

On remarque une évolution des systèmes au cours des années ayant pour but de répondre à une hausse de la demande et des exigences. Les systèmes à détente directe sont caractérisés par leur capacité à prélever directement l'air intérieur de l'espace où l'on doit faire baisser la température et à le refroidir, mais également par le fait qu'ils sont capables de rejeter directement l'air chaud induit par le système vers l'extérieur du local. Pour cela, cet air est refroidi en contact de l'évaporateur, un transfert de chaleur a lieu de l'air vers le fluide frigorigène. Après compression du fluide frigorigène, un transfert de chaleur a lieu au niveau du condenseur, du fluide frigorigène vers l'air extérieur au local à refroidir. Ainsi, l'air refroidi correspond à l'air qu'on souhaite refroidir et l'air chaud induit par le système thermodynamique est rejeté en dehors de la pièce à traiter.

Ces différents systèmes détaillés ci-dessous sont :

le monobloc
le Window
le monosplit
le multisplit
le DRV
le DRV hybride

Les premiers blocs utilisés pour les systèmes de climatisation à détente directe sont des Windows (figure 1), datant des années 1970-1980. Ce sont des blocs extrêmement bruyants et qui nécessitent un accès direct sur l’extérieur. Ces systèmes sont composés d'une unique unité qui regroupe l'ensemble des constituants du système thermodynamique, et d'un tuyau qui évacue l'air chaud vers l'extérieur (pour le monobloc). Il est important de noter que ce tuyau doit être disposé dans l'entrebâillement d'une fenêtre ou d'une porte afin de rejeter correctement l'air chaud vers l'extérieur de la pièce. Cette technologie a pour but de répondre à un besoin et non à un confort, étant donné la gêne et les contraintes qui en découlent.

Afin de répondre à une question de confort, le monosplit (figure 2) sera par la suite développé. L’avantage non négligeable de ce système est qu’il est divisé en deux, avec une partie située à l’extérieur, qui rejette l'air chaud et qui comprend le compresseur bruyant et une unité à l’intérieur qui diffuse l’air frais. Ce système ne possède ainsi pas les deux défauts majeurs du Window, à savoir le bruit et la nécessité d’un accès direct sur l’extérieur de la pièce.

Pour satisfaire le besoin grandissant de climatisation, le multisplit (figure 3) a été développé. Le système est similaire au monosplit. La différence étant comme son nom l’indique une efficacité démultipliée. En effet, elle est constituée d’une unité extérieure qui est elle-même reliée à plusieurs unités intérieures. On peut ainsi voir les multiples câbles et liaisons frigorifiques qui sont reliés aux unités intérieures.

Toujours dans l'optique de répondre à un besoin croissant, le DRV (à débit de réfrigérant variable) (figure 4) a été développé. En effet, le multi split ne peut être connecté qu'à 6 unités contrairement au DRV qui peut en accueillir jusqu'à 50. De plus, sur le mutlisplit, il y a une saison entre le groupe extérieur et chaque unité intérieure (figure 3) alors qu'en DRV il y a une canalisation principale avec des dérivations. Ce genre de système est utilisé pour de grands espaces (supermarchés, centre commerciaux...).

Ensuite, un nouveau système a été développé et continue de l'être, permettant de répondre à une plus grande puissance et d'être meilleur pour l’environnement : le DRV hybride. Au sein du boitier de ce système se situe en plus du séparateur deux échangeurs fréon/eau, un pour le chaud et l’autre pour le froid, ainsi que deux pompes de circulation (pour le chaud et froid). De l’eau va circuler au sein de ces échangeurs permettant ainsi de réduire de 40% la quantité de fluide nécessaire (fluide possible : 410 ou R32). En associant l’utilisation de R32 et la diminution de la quantité de fluide, ce système se présente comme avantageux en termes d’environnement par rapport aux autres systèmes existants.

L’unité intérieure peut avoir différents aspects :

les unités dites "cassette",
les unités murales,
les unités gainables,
les unités mobiles,
les unités dites "console".

Dans le domaine tertiaire, la forme la plus développée est la cassette (figure 6) : en France, elle date d’il y a environ 25 ans. Ce système nécessite d’avoir un faux plafond (la taille de la cassette fait la taille d’une plaque de faux plafond 600X600 cm²) assez haut puisque la cassette remonte d’environ 25 cm au sein de celui-ci. Le seul aspect visible est une grille.

Le deuxième type d’unité aussi très développé est le mural (figure 5). Il est surtout développé au sein des climatiseurs résidentiels. Le mural ne nécessite pas de plafond particulièrement haut, cependant l’aspect visible est moins discret. Ces deux systèmes ont aussi l’avantage de permettre un accès facile au filtre pour tout nettoyage.

Un troisième type d’unité intérieure est le gainable. Ce système s’adapte au besoin tertiaire comme au besoin individuel. L’ensemble du système est situé au sein des combles et seules deux grilles débouchent sur la salle à climatiser afin de prélever et recracher l’air. Ce système est extrêmement discret, cependant il demande un accès difficile aux combles afin de nettoyer le filtre ou en cas de problème.

Les unités mobiles sont idéales pour les petites surfaces et sont déplaçables facilement. Néanmoins, le rendement de ces unités est assez faible et ne conviendra que pour les petits espaces, notamment pour les particuliers.

Les unités consoles s'installent contre un mur ou bien peuvent être encastrées dans le sol.

Évolution interne des systèmes

Au début du développement des systèmes multi split, le compresseur a toujours été un compresseur à piston fixe impliquant une puissance diffusée de 0 ou 100%. Les japonais ont ainsi développé les compresseurs inverteurs à puissance variable. Ceux-ci datent d’environ 20 à 30 ans en France. Cette technologie permet aux climatiseurs de s’adapter aux besoins du local. On peut ainsi choisir de produire et donc de consommer moitié moins de puissance si cela suffit pour répondre aux besoins. Par ailleurs, différents protocoles et normes vont voir le jour afin de répondre aux nouvelles problématiques (environnement, santé...).

Systèmes tout air

En plus de refroidir un espace clos, les systèmes tout air ont pour but d'assainir l'air de l'espace en question. L'air pris en charge est renouvelé et refroidi par ces systèmes, puis est ensuite distribué depuis une unité centrale vers les différentes pièces à l'aide de gaines. Ce système est bien adapté pour les particuliers, et est assez discret car seules les grilles d'entrée et de reprise de l'air sont visibles dans les pièces. Les systèmes tout air peuvent aussi correspondre à des systèmes de climatiseurs réversibles et de Pompes à Chaleur (PAC), ou bien pour des systèmes dits "Roof-Top". Ces systèmes dits "Roof-Top" sont d'ailleurs utilisés pour les grands espaces publics tels que les centres commerciaux, les cinémas, les supermarchés.

Systèmes tout eau

Les systèmes tout eau ou eau/eau sont utilisés pour les grands espaces du secteur tertiaire et secondaire, notamment dans les usines, les industries ou les bureaux. Ils sont aussi utilisés dans les hôtels, mais ne sont pas adaptés pour les particuliers. Pour ce système, de l'eau est refroidie par le système thermodynamique (par l'évaporateur), puis distribuée via un réseau interne au bâtiment, dans les différentes pièces afin de les refroidir de façon locale. Néanmoins, ces systèmes ne prennent pas en compte l'assainissement et le renouvellement de l'air, ils ne font que le refroidir. Ainsi, ils sont couplés à des systèmes de renouvellement d'air. Ces systèmes tout eau peuvent aussi être utilisés pour réchauffer les pièces en réchauffant cette fois-ci l'eau en question.

Les systèmes de Pompes à Chaleur réversibles

Certains systèmes de climatisation sont des PAC (Pompes à Chaleur) réversibles. C'est-à-dire que leur système thermodynamique est adapté de telle sorte qu'il peut rafraîchir l'été et chauffer l'hiver. Ainsi, il peut fonctionner en machine frigorifique l'été (ce qui nous intéresse ici) et en chauffage l'hiver. Ces systèmes peuvent être sous différentes formes :

fonctionnement en aérothermie (air extérieur/eau),
fonctionnement grâce à la géothermie, qui consiste à capter la chaleur présente dans le sol, par forage, captage vertical, ou par captage sur nappe phréatique,
fonctionnement hygrothermique, en prélevant la chaleur d'un cours d'eau, d'une nappe ou d'une source.

Développement des fluides frigorigènes

Définition et propriétés

Comme vu précédemment, les systèmes réfrigérants ont besoin d'un fluide, aussi appelé réfrigérant, à faire circuler pour faire fonctionner le système. Ce fluide peut être de l'eau par exemple, mais celui-ci est peu efficace. Beaucoup de fluides peuvent servir mais pour définir un bon fluide frigorigène, on fait référence à une liste de critères^[25] :

chaleur latente de vaporisation élevée,
point d'ébullition sous pression atmosphérique satisfaisant les conditions de fonctionnement,
faible rapport de compression,
faible volume massique de la vapeur saturée pour l'utilisation de conduits à tailles réduites,
température critique élevée,
pas d'action sur le lubrifiant utilisé pour le fonctionnement,
composition chimique stable,
pas d'action sur les métaux composant le circuit,
non inflammable et non explosif en mélange avec l'air,
sans effet sur la santé des personnes, les denrées à conserver,
sans odeur ou n'ayant qu'une faible odeur désagréable,
fuites faciles à détecter et à localiser par méthode visuelle,
pas d'affinité pour les constituants de l'atmosphère,
coût peu élevé et approvisionnement facile.

Notons cependant qu'aucun fluide ne remplit la totalité de ces critères.

Nomenclature

Plutôt que d'appeler les réfrigérants par leur nom ou leur formule brute, une nomenclature spécifique est utilisée. Ce numéro de code commence toujours par la lettre R suivie de 2 à 5 chiffres liés à la molécule. Par exemple, le R744 correspond au dioxyde de carbone. On peut parfois trouver une lettre à la fin du code, comme pour le R600a (isobutane) par exemple^[26].

Catégories

On peut lister les réfrigérants avec la liste suivante selon les molécules^[27] :

les dérivés halogènes : ils sont non toxiques et ininflammables, présentent des risques réduits en cas de fuites et sont compatibles avec les huiles pour compresseur. Ce sont les fluides frigorigènes les plus employés mais aussi majoritairement responsables du trou dans la couche d'ozone. On fait la distinction entre les HydroFluoroCarbures (HFC), les ChloroFluoroCarbures (CFC), les PerFluoroCarbures (PFC) et les HydroChloroFluoroCarbures (HCFC). Depuis 1987 et la mise en place du protocole de Montréal, les HFC ont totalement remplacé les CFC et les HCFC puisque leur utilisation est désormais interdite.
les hydrocarbures : ce sont de très bon réfrigérants mais inflammables et explosifs. On retrouve principalement le R290 (propane). Il est utilisé en pétrochimie en très grande majorité.
le R744 (dioxyde de carbone) : c'est un très bon réfrigérant mais très inflammable et explosif. Il n'est utilisable qu'à basse pression seulement car sa température critique est basse. C'est aussi le principal responsable de l'effet de serre.
l'eau (R718) : c'est le tout premier fluide frigorigène historiquement, parfaitement sûr pour l'Homme. Son point triple est à 0°C et sa température critique très élevée. Il est utilisé pour les pompes à chaleur à haute température.

Impact environnemental double

La plupart des gaz utilisés sont des gaz à effet de serre. Leur potentiel de réchauffement climatique (ou indice GWP) est très élevé. Ainsi, les HFC sont jusqu'à 11700 fois plus impactant que le dioxyde de carbone, et les PFC jusqu'à 9200 fois. Cependant, la durée de vie d'un gaz dans l'atmosphère (DPA) varie beaucoup entre les différentes molécules. En effet, le CO₂ a une durée de vie de 5 siècles dans l'atmosphère tandis qu'un gaz frigorigène ne survit que 20 ans au maximum. Il faut donc bien prendre en compte les émissions, bien plus faibles pour les réfrigérants^[27].

Les fluides comme les CFC et les HCFC ont un impact double, car ils sont aussi responsables du trou dans la couche d'ozone à cause du chlore qu'ils contiennent^[28].

Ce double impact est détaillé dans la partie Impact environnemental.

Protocole de Montréal

Avant 1929, les gaz utilisés ne sont pas vraiment la première priorité des inventeurs. C’est pourquoi, les gaz pouvant être utilisés (SO2, H3Cl, CO2, C2H5Cl, NH3) sont dangereux pour l’Homme, très combustibles ou nécessite d’être à grande pression.Conscient du problème, en 1929 Thomas Midgley Jr et son équipe parviennent à produire la première molécule de CCl2F2, plus connu sous le nom de R12. Cette idée continua d’être exploitée jusqu’à que le R12 et le R11 commence à être fabriqué industriellement en 1932 par la société DuPont de Nemours sous le nom de fréon.

À partir des années 1990, la législation internationale concernant les fluides frigorigènes a été de plus en plus stricte. Le premier tournant de l’histoire fut le protocole de Montréal.

Signé en 1987 puis entré en vigueur le 1^er janvier 1989, 29 pays^[29], en plus de la communauté européenne, ont signé, suite à la convention de Vienne sur la protection de la couche d’ozone, un accord multilatéral sur l’environnement au sujet de la couche d’ozone.

Le protocole est fait suivant la vision selon laquelle le calendrier d’élimination des substances appauvrissant la couche d’ozone peut être modifié compte tenu des évaluations scientifiques et techniques. C’est donc après de telles évaluations que le calendrier du protocole a été modifié pour accélérer la cadence des éliminations des substances. Il a également été introduit de nouveaux types de réglementations et l’ajout de nouvelles substances à la suite de celles réglementées. À ce jour, l’ensemble des états reconnus par l’ONU et l’Union européenne ont ratifié le protocole et ses amendements.

Protocole de Kyoto/Doha

Signé en 1997, ce protocole est aussi un accord international, signé à ce jour par 184 états. Il vient compléter la convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques adoptée durant le sommet de la Terre au Brésil en 1992. Son entrée en vigueur si tardive (2005) est due à la ratification tardive des états (un minimum de 55 ratifications de pays développés étaient nécessaire pour l’entrée en vigueur car cela représentait 55% des émissions mondiales de gaz à effet de serre en 1990). L’objectif du protocole est la réduction de minimum 5% des émissions de six gaz à effet de serre (méthane, protoxyde d’azote, dioxyde de carbone et trois substituts des chlorofluorocarbones) en 2012 en comparaison des niveaux de 1990. En général, les signataires ont atteint les objectifs (réduction supérieure à 15%).

En 2012, durant le sommet de Doha, une seconde période d’engagement du protocole a été fixée et s’étend de 2013 à fin 2020. Il regroupe 37 pays industrialisés qui s’engagent à avoir réduit pour le 31 décembre 2020 leurs émissions de 18 %^[30].

Ce protocole reste le seul accord international imposant des objectifs contraignants et l’assurance que ces objectifs soient atteints.

En revanche, concernant cette deuxième période, de nombreux états dont les émissions sont importantes n’ont pas voulu de nouveaux engagements afin de protéger leur économie. C'est le cas du Canada (grande économie dans l’industrie pétrolière), du Japon (voulant remplacer ces centrales nucléaires par des centrales à charbon) ou encore de la Russie. Ils n’ont donc plus l’autorisation de vendre de surplus de crédits AAU et ne peuvent plus échanger de droits d’émission.

Situation actuelle à l’échelle mondiale

Climatisation résidentielle

Les unités extérieures montrent la proportion de climatiseurs présents au sein d'un immeuble^[31]

Comme indiqué précédemment, la climatisation est arrivée bien plus tard en Europe et en Asie qu’aux États-Unis. Elle s’est introduite en France seulement dans les années 1990. En 2017 selon l’AIE (Agence internationale de l'énergie)^[32], 1,6 milliard de climatiseurs fonctionnaient dans le monde, dont 50 % environ aux États-Unis. Ce nombre continue encore d’augmenter, avec environ 135 millions d'unités vendues en 2017 (trois fois plus qu'en 1990), dont 53 millions d'unités en Chine .En revanche en Inde, seulement 4 % des foyers sont équipés. Près de 3 900 TWh^[33] d'énergie ont servi à rafraîchir des logements et bureaux, à la réfrigération d’aliments et de médicaments, etc. C'est environ 3 à 4 % de la consommation finale d'énergie selon Toby Peters de l'Université de Birmingham et 10% de la consommation électrique mondiale selon l’AIE. Selon une étude de l’US Energy Information and Administration (EIA)^[34], près de 87% des américains possèdent un climatiseur dans leur foyer.

Dans les années 1960, 10 % des foyers américains étaient équipés de climatiseurs^[35] tandis qu’en 2019, on estime cette proportion à 90 %^[36]. La climatisation est devenue un véritable paradigme là-bas, posant certains problèmes de santé et de consommation d’énergie.

En 2019, 60 % des foyers chinois possédaient un climatiseur^[37], ce qui représente un tiers des climatiseurs dans le monde. Le marché chinois de la climatisation subit 12 % d’augmentation chaque année depuis le début du siècle^[37].

Arguments de vente

Arguments vantant l’installation

De nombreux arguments sont utilisés pour faire vendre ces climatiseurs.

D’une part, la climatisation permettrait de purifier l’air de la pièce dans laquelle elle est installée^[38]. Selon une étude de l’ANSES^[39] ( l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail) publiée en 2014, près de vingt mille personnes décéderaient chaque année à cause de la pollution intérieure de leur logement. Cette pollution a diverses origines, du monoxyde de carbone au benzène en passant par les particules fines ou la fumée de tabac. Selon les fabricants de climatisations résidentielles, leurs systèmes permettent d’éliminer cette pollution intérieure et donc de sauver des vies.

En effet, de nombreux appareils sont équipés de systèmes de filtration d’air : certains filtrent uniquement les grosses particules (filtre mécanique écran), d’autres les plus fines et les bactéries (filtre électrostatique) et d’autres éliminent les mauvaises odeurs (filtre à charbon actif)^[40]. Ainsi, d’après le site de Mitsubishi Electrics^[41], "les filtres les plus efficaces peuvent capter jusqu’à 99% des bactéries, 94% des poils de chat, 98% du pollen, 99 % des particules de virus et 88% de la poussière et des acariens". Un entretien rigoureux est cependant nécessaire, sous peine de produire l’effet inverse ; si un filtre est encrassé, il diffusera dans toute la pièce les particules captées auparavant. De plus, il ne s’agit pas d’une solution miracle ; l’aération quotidienne et la ventilation sont recommandées par les autorités sanitaires^[42], et il faut avant tout faire attention aux produits et appareils utilisés dons notre habitation.

Les climatiseurs actuels permettent également de déshumidifier l’air de notre pièce. En effet, pour notre confort, le taux d’humidité de l’air doit être compris entre 40 % et 60 %^[43]^[44]. Au-delà, des moisissures et des complications de santé peuvent apparaître. Pour cela, différents principes de déshumidification sont inclus dans les climatiseurs : abaissement de la température impliquant la condensation des molécules d’eau, présence d’absorbants solides ou liquides^[43]. Cette déshumidification est tout aussi importante que la diminution de la température dans certaines zones du globe ; lorsque le taux d’humidité atteint les 80 %, comme c’est le cas dans certaines régions d’Asie, les températures peuvent être mortelles dès 35°C, du fait de l’impossibilité du corps à suer pour se réguler^[45].

L’économie d’énergie est un autre argument avancé par les vendeurs de systèmes de climatisation^[46]. Les systèmes récents consommeraient moins que les systèmes anciens de chauffage, d’où l’avantage d’opter pour un système de climatisation réversible. Les nouvelles fonctionnalités telles que la programmation ou la détection de personnes permettent par ailleurs d’optimiser la durée de fonctionnement. Cependant, le remplacement de notre ancien système par celui-ci rajoute de l’utilisation en été, alors qu’un chauffage n’est actif qu’en hiver. De plus, les capteurs et autres programmes pour l’optimisation nécessitent des matériaux rares et le stockage de données, ce qui consomme de nombreuses ressources. Il faut donc se méfier de l’apparence « verte » d’un appareil.

Aussi, certains lieux nécessitent la présence de climatiseurs individuels, qui auront pour but d'abaisser la température de locaux dont l’activité demande une température contrôlée (locaux informatiques, data center, laboratoire etc…).

Enfin, de nombreux fabricants de climatiseurs n'hésitent pas à mettre en avant le design et l'aspect esthétique de leurs climatiseurs. Ils vantent le côté à la fois haut de gamme^[47] des climatiseurs et discret mais aussi le fait qu'ils s'adaptent pour tous les intérieurs, avec une gamme assez large de produits. Cet argument de vente a pour but de mettre en avant bien-sûr les produits vendus par la marque mais aussi de montrer qu'un climatiseur n'est pas encombrant et dérangeant visuellement.

Arguments vis-à-vis de la santé

Face à l’ensemble des effets indésirables connus, est-ce qu’abandonner la climatisation serait la solution la plus raisonnable pour la santé de chacun ? Il ne faut pas diaboliser cette technologie, la nécessité étant de savoir comment la gérer correctement. La plupart des impacts évoqués précédemment peuvent être évités ou du moins limités en n’ayant pas une utilisation excessive des systèmes de climatisation. Par ailleurs, dans certaines situations, la climatisation ne répond pas seulement à une demande de confort mais à un réel besoin. Par exemple, les personnes âgées ont une santé fragile (la régulation de leur température corporelle par la transpiration fonctionne moins bien et ils ressentent moins le besoin de boire) et leur organisme craint les canicules, comme on a pu le voir durant les fortes chaleurs de 2003. Une climatisation peut donc être nécessaire pour eux (justement réglée) afin d’éviter à leur corps de souffrir de la chaleur et de s’épuiser. De plus, dans certaines zones du monde, le taux d’humidité est extrêmement élevé et l’air est difficilement respirable sans système de climatisation qui déshumidifie l’air. Avec le changement et réchauffement climatique, ces zones deviennent de plus en plus humides et ce besoin de déshumidification, tout comme le besoin de protéger les personnes fragiles, va augmenter.

Par ailleurs, dans certains lieux comme les laboratoires ou les hôpitaux, les systèmes de climatisation représentent un besoin bel et bien réel pour la bonne santé et la véracité des résultats.

Enfin, la chaleur en tant de canicule peut s'avérer être extrêmement désagréable, même dans les pays n'ayant pas un climat particulièrement rude^[48]. Comme évoqué précédemment, l'utilisation de la climatisation sur le lieu de travail est donc reconnue comme favorisant la productivité en créant des conditions confortables^[49].En effet, l'Institut National de Recherche et de Sécurité fixe la limite à 33°C. Au-delà de cette température, "travailler présente des dangers pour la santé", affirme l'INRS. Cet institut indique de plus qu'au-delà de 33°C, la productivité au travail s'effondre de 85 %. Cependant, régler un système de climatisation reste laborieux entre la notion de confort, les risques pour la santé et les besoins d'une température différente entre les femmes et les hommes (dû à la différence de taille et au rapport entre masse graisseuse et masse musculaire). De manière générale, que ce soit sur le sommeil ou la fatigue quotidienne, la climatisation peut apporter un environnement de vie plus agréable et moins lourd sur l'organisme. Cependant, comme la plupart des technologies, le problème apparait lorsque son utilisation est abusive, ce qui peut être souvent le cas.

Les aides proposées

Certains programmes de l’état ou d’organismes placés sous sa tutelle proposent des aides financières pour l’achat de climatiseurs réversibles. En effet, si ces appareils vous permettent de faire des économies d’énergie lors du chauffage de votre logement, et suivant le montant de vos revenus, vous pouvez bénéficier de certaines réductions^[50]. L’Anah, Agence Nationale pour l’Habitat, propose deux programmes d’aides, Habiter Mieux Sérénité et Habiter Mieux Agilité, avec pour objectif d’optimiser la performance énergétique des logements. Outre les travaux d’isolation, l’installation d’une climatisation réversible – faisant également chauffage – peut être accompagnée si elle est correctement justifiée (remplaçant une ancienne chaudière peu efficace par exemple)^[51].

Les Certificats d’Économies d’Énergie, ou CEE, ont été créés en 2006 par l’État afin de réaliser des économies d’énergie^[52]. Ces certificats sont délivrés aux fournisseurs d’électricité, de gaz, de fioul et de carburants, qui ont l’obligation d’en posséder. Pour cela, ils doivent entre autres inciter leurs clients à investir dans des appareils plus économes, en mettant en place certaines primes. L’installation d’un climatiseur réversible, souvent moins gourmand en ressources qu’un chauffage traditionnel, permet ainsi de bénéficier d’une réduction des frais, car elle permettra au vendeur de récupérer des CEE auprès de l’État. La loi de transition énergétique a fait évoluer l’attribution de ces certificats, introduisant des CEE précarité destinés aux ménages les plus modestes, les encourageant à changer de système de chauffage pour réaliser des économies financières et d’énergie^[53].

Climatisation automobile, presque généralisée

Le développement de la climatisation au sein des automobiles continuera en s’ouvrant de plus en plus au monde. Les États-Unis ont été les pionniers dans l’installation de systèmes de climatisation dans les voitures^[56]. En 2003, trois véhicules neufs sur quatre vendus en étaient équipés sur le marché français. Suite à une évolution grandissante, ce chiffre a atteint neuf sur dix en 2010. C’est comparable aux taux d’équipement observés aux États- Unis et au Japon depuis quelques années.

Cette évolution modifie donc très rapidement le parc automobile français, européen et même mondial. En 2010, deux véhicules circulant en France sur trois étaient équipés d’une climatisation. En 2019, cette proportion était estimée à neuf véhicules sur dix.

Aujourd’hui en France, près de 100 % des véhicules neufs vendus sont climatisés^[57]. En tenant compte des voitures plus anciennes non équipées, ce serait environ 90 % des véhicules qui seraient climatisés dans le pays^[58].

Le confort de la climatisation ne s’arrête plus seulement aux automobiles. Camions et cabines de tracteur, même au sein des fermes, ont aujourd'hui souvent l'air conditionné. De plus, la construction des véhicules est aussi maintenant pensée pour assurer une bonne performance de la climatisation, avec par exemple vitres teintées, une meilleure isolation etc.

Selon l’ADEME^[59], la progression permanente de la commercialisation des véhicules équipés de climatisation risque cependant d’affecter l’environnement à cause des fuites de fluides frigorigènes et de l’augmentation de la consommation pour faire fonctionner le système.

Arguments de vente

Un des arguments avancés pour promouvoir la climatisation automobile explique que la climatisation consommerait moins que de rouler les vitres ouvertes. Certaines études arrivent à cette conclusion, comme celle publiée par Dekra, spécialiste européen du contrôle technique^[60], en 2010, qui montrait que "sur un trajet 100% autoroute simulant un départ en vacances, il apparaît qu'avec une température extérieure inférieure à 22 degrés, "l'utilisation de la climatisation consomme moins d'essence que le roulage les quatre vitres ouvertes" avec un écart de 1,9%"^[61]. D’autres études tendent également à prouver qu’au-delà d’une certaine vitesse (environ 100km/h), la traînée provoquée par les vitres ouvertes pour rafraîchir l’habitacle consomme plus que si la climatisation était activée^[62]. Toutefois, les résultats annoncés par ces études, difficilement trouvables, doivent être nuancés. Ces études sont discutables car la consommation dépend, en plus de la vitesse, de la forme du véhicule, de la température sélectionnée et de la performance du système de refroidissement. Selon un rapport de l’Ademe publié en 2018, l’utilisation de la climatisation sur route et autoroute entraînerait en moyenne une surconsommation de carburant d’environ 0,4 l/100 km. En revanche, toutes les études s’accordent à dire qu’à faible vitesse (déplacements en ville, sur les routes départementales, sur les périphériques…), la climatisation consomme bien plus de carburant que les vitres ouvertes.

Néanmoins, lors d’embouteillages ou d’épisodes de pollution, la fonctionnalité « recyclage de l’air » de la climatisation permet de ne pas respirer les fumées des pots d’échappement, ce qui serait le cas si les fenêtres étaient ouvertes. Selon l’Ademe, la filtration réalisée par ces systèmes permet de réduire jusqu’à 90 % la quantité de particules fines et de poussières introduite dans l’habitacle, et donc potentiellement ingérée^[63].

Enfin, la climatisation permet un gain de sécurité grâce à l’air sec diffusé qui permet de désembuer rapidement les surfaces vitrées nécessaires à la conduite (et particulièrement le pare-brise). Le conducteur sera d’ailleurs plus attentif et concentré si la température est agréable et qu’il n’a pas le souffle de l’air provenant des fenêtres ouvertes^[64].

Situation des autobus et cars

En 2005, seulement 10 % des autobus et autocars possédaient la climatisation. Ce taux à fortement augmenté, même si une part non négligeable de bus citadins restent non climatisés, les cars de voyages l’étant pratiquement tous.

Le plus grand défi des constructeurs de bus est d’assurer une égale répartition de l’air frais dans l’habitacle. Pour cela, il existe trois principales installations. Le système le plus répandu fonctionne avec de l’air frais et de l’air recyclé, l’air chaud étant aspiré par le toit et l’air frais soufflé contre les vitres. Même s’il est le plus efficace, c’est de loin celui qui consomme le plus, avec une surconsommation de carburant de 25 à 30 %, suivant la charge du véhicule. Le système fonctionnant uniquement avec de l’air recyclé entraîne une surconsommation de 17 % et celui basé sur l’utilisation exclusive d’air neuf, avec des évaporateurs sur le toit, une augmentation de cette consommation de 11 %. Le confort de l’usager reste néanmoins moyen, car l’air frais est inégalement réparti, un meilleur refroidissement ayant lieu à l’avant et près des vitres^[65].

Acteurs majeurs

Le secteur de la climatisation automobile possède également ses propres acteurs, se partageant un marché en plein essor. En 1995, des accords de coopération sont signés entre le groupe Valéo, fabricant de pièces automobiles, et Siemens, spécialiste du secteur de l’énergie^[66]. Deux sociétés sont créées, dont Valéo Climatisation, dont l’objectif est de "répondre à la demande croissante du marché de la climatisation automobile en Europe" d’après Libération^[67].

Valéo Climatisation doit partager le marché avec Sanden, présent depuis 1975 et actuel numéro deux du marché des compresseurs de climatisation automobile^[68]. En 2001, le constructeur japonais détenait 45 % du marché européen, appuyé par une usine de fabrication en Bretagne^[69]. Deux autres sociétés tentent également de s’implanter sur le marché européen, l’américain Aptiv, anciennement Delphi, et le japonais Calsonic.

Taux d'équipement dans les différents pays

Après la Chine et les États-Unis, c’est un autre géant asiatique qui s’insère dans le classement des pays les plus équipés en climatiseurs : le Japon. D’après l’IEA^[70], ce pays aurait installé en 2019 plus de 148 millions de climatiseurs sur l’ensemble de son territoire, chiffre assez faible devant les 569 millions de la Chine et les 374 millions des États-Unis, mais qui reste important pour une population et une superficie largement inférieures à celles des deux puissances. Cependant, avec son grand pouvoir économique et ses températures estivales qui ne cessent d’augmenter, ce taux d’équipement devrait augmenter dans les prochaines années. Tout comme aux États-Unis, environ 90%^[71] de la population japonaise a accès à la climatisation chez elle, mais les pratiques sont différentes : les Japonais favorisent l’utilisation des systèmes de climatisation mini-split qui peuvent être individuellement contrôlés, contrairement aux systèmes de climatisation centrale largement répandus aux États-Unis, qui permettent de maintenir une même température dans toutes les pièces d’une maison ou d’un édifice, et qui s’avèrent plus énergivores et moins efficaces.

L’Union Européenne fait suite dans le classement, avec un chiffre total combiné de 97 millions d’unités installées dans l’ensemble de ses pays membres. Pourtant, de nombreuses canicules ont pu être observées ces dernières années, avec des températures qui deviennent de plus en plus insupportables pendant l’été, et ce même dans les pays du Nord-Est où les températures sont généralement plus froides^[72]. Cette différence de taux d’équipement ne peut s'expliquer par une différence démographique, car l’Union Européenne compte en tout plus d’habitants que les États-Unis. Il est évident que l’Europe n’a pas connu la même croissance que des pays comme la Chine ou les États-Unis en matière de climatisation. En France par exemple, moins de 5% des foyers sont climatisés^[73]. La chaleur est combattue par la méthode la plus simple : ouvrir ses fenêtres le soir et fermer ses volets pendant la journée. Les ventes de ventilateurs ont également connu une forte croissance ces dernières années.

Afin d’expliquer ce taux d’équipement en climatiseurs relativement faible des pays de l’Union Européenne, il faut mentionner les perceptions culturelles différentes des européens par rapport au reste du monde. Dans des villes asiatiques où les climatiseurs font presque partie du paysage, il est normal de rencontrer en se baladant des murs chargés de climatiseurs, installés à l’extérieur de chaque maison et de chaque bâtiment, à la vue de tous. En Europe, il est extrêmement rare de faire face à ce genre de paysage, qui est considéré comme particulièrement laid par les Européens. De même, certaines contraintes architecturales font qu’il n’est pas possible d’installer des climatiseurs sur certains édifices. A Paris par exemple, de nombreux bâtiments datent de plusieurs siècles et sont classés comme des monuments^[73]. Il serait alors inconcevable d’envisager l’installation de climatiseurs sur ces immeubles, non seulement à cause du rendu inesthétique que cela donnerait, mais aussi du fait du coût très élevé de toutes les réparations, des altérations de façades et des autorisations à prendre auprès de la mairie que cela impliquerait. De nombreux européens semblent également prendre conscience de l’impact écologique et de la consommation énergétique des climatiseurs, et n'ignorent pas le fait que leur utilisation ne fera qu’empirer les problèmes de chaleur liés au réchauffement climatique.

Enfin, ce sont la Corée du Sud avec 59 millions de climatiseurs installés, le Moyen-Orient avec 47 millions, et des pays émergents où les ventes de climatiseurs commencent à exploser comme le Brésil, l’Inde, le Mexique et l’Indonésie, qui suivent dans le classement. Au Moyen-Orient notamment, la climatisation a longtemps été présente pour combattre la chaleur infernale, mais les températures ne font qu’augmenter avec les années et peuvent atteindre aujourd'hui les 50°C : la climatisation devient donc une nécessité plutôt qu’un confort.

Étude de cas : le marché résidentiel français, un essor récent

Évolution du marché

La canicule de 2003 a été un élément déclencheur dans l’installation de climatiseurs dans les foyers français. Cet été-là en France, les températures atteignaient les 40°C dans

tout l’hexagone, provoquant plusieurs milliers de morts, principalement chez les personnes âgées. Cet épisode météorologique provoqua également de violents feux de forêt dans le sud du pays, et les autorités furent vivement critiquées pour leur gestion de ce phénomène^[76]. Suite à cela, de nombreux ménages décident d’installer un système de climatisation en prévision des futurs étés caniculaires. Certains établissements comme les EHPAD ou encore les hôpitaux investissent également. Selon le syndicat ClimInfo, une hausse de 30 % à 40 % des ventes de climatisations a été enregistrée les années suivantes^[77].

Entre 2004 et 2018, le nombre de ventes de DRV a été multiplié par trois dans le secteur tertiaire, avec une augmentation de plusieurs dizaines de pourcents chaque année.

Depuis les années 2000, on observe une croissance annuelle de ce marché d’environ 3,5 %, avec un bond en 2004 suite à l’épisode caniculaire.

En revanche, les ventes de splits suivent moins cette tendance, enregistrant successivement des hausses et des baisses.

En 2019, on estime que 5 % des foyers français étaient équipés de systèmes de climatisation, ce qui reste très faible par rapport à d’autres pays^[78].

Acteurs de ce nouveau marché

En France, de nombreux acteurs se partagent le marché de la climatisation domestique, chacun ayant ses spécificités^[79].

Les leaders du marché, Daikin et Mitsubishi Electrics, se distinguent de par leur ancienneté et la fiabilité de leurs produits. Créées respectivement en 1924 et 1921 et spécialisées dans le domaine du génie climatique, ces deux entreprises japonaises sont aujourd’hui présentes mondialement sur ce marché^[80]. Mitsubishi a intégré le marché français dès 1991^[81]. Toshiba fait également partie des géants du secteur, avec plusieurs innovations qui lui ont permis de s’implanter durablement dans ce marché^[82].

Des poids-lourds du secteur high-tech comme Samsung ou LG se lancent également dans la vente de climatiseurs connectés, afin de satisfaire les nouveaux besoins. Ils arrivent sur le marché bien plus tard que les pionniers japonais, lorsque la demande explose.

D’autres géants technologiques comme Fujitsu General ou Panasonic sont également bien implantés dans le secteur, proposant des produits plus accessibles que ceux proposés par les leaders japonais.

L’entreprise Carrier, du nom de l’inventeur du climatiseur, est aujourd’hui présentée comme le plus grand fabricant mondial de systèmes de climatisation. Intégrée au groupe United Technologies, elle a installé ses climatiseurs dans plusieurs lieux emblématiques comme la Maison Blanche à Washington ou l’opéra de Sydney. De plus, c’est la seule firme possédant une usine en France, les autres systèmes étant fabriqués en Asie ou dans d’autres pays européens^[83].

Les impacts négatifs de la climatisation : quelles solutions ?

Des impacts considérables

Nous sommes témoins à la fois du développement de la climatisation au fur-et-à mesure des années, mais aussi de la construction d'un paradigme fort dans notre société. La climatisation concerne aujourd'hui tous les secteurs, les particuliers comme les secteurs de l'industrie, secondaires et tertiaires. En un siècle la climatisation a gagné la place qu'elle occupe actuellement dans nos vies. Si la climatisation s'est autant diffusée et développée avec toujours plus d'ampleur, c'est qu'elle répond particulièrement bien au besoin de rafraichissement. Cependant, il ne faut pas négliger ses répercussions sur la santé, mais aussi sur l'environnement et au niveau énergétique. Il semblerait alors que le paradigme sur la climatisation qui s'est bâti soit menacé.

Un développement effréné et illimité

L'exemple du Qatar est représentatif d'une limite floue entre extravagance et nécessité de tout climatiser. Le pays accueillera en 2022 la coupe du monde de football, pendant sa saison hivernale en raison des conditions climatiques désertiques. Pionnier dans l’exportation mondial de gaz liquide, le pays a vu sa température moyenne accroître de 2°C depuis la période préindustrielle^[84], chiffre qui ne cesse d’augmenter depuis ces trente dernières années. Cette augmentation résulte de l’explosion des constructions dans sa capitale Doha et ses alentours, créant de nombreux puits de chaleur. L’évolution de la température de ce pays est un baromètre de ce qui attend le reste du monde à l’avenir. A l’intérieur du nouveau stade de football Al-Janoub, la température indique régulièrement en plein été 45°C à l’ombre. Même si pendant l’hiver les conditions climatiques sont plus satisfaisantes (moyenne de 27°C pouvant aller jusqu’à 35°C), sous chacun des 40 000 sièges du stade se cache une petite grille de sortie d’aération diffusant de l’air froid, ce qui permet de rafraîchir les spectateurs, et par la suite les joueurs. En plus des stades de football et des habitations, le Qatar climatise également ses trottoirs et ses marchés de plein air, pour que les habitants et touristes ne suffoquent pas. Sans ces rafraîchissements artificiels, la vie à l’extérieur ne serait supportable. L’utilisation des climatiseurs contribue fortement au réchauffement climatique, ce qui accroit le besoin de climatisation ; nous entrons ainsi dans un cercle vicieux. Un coût financier entre en compte du fait de leur utilisation quasi-permanente, mais celui-ci est minimisable à la vue de la richesse du pays.

Fin septembre 2019 se sont tenus les mondiaux d’athlétisme. Durant les épreuves longues distances dont la marche athlétique, près de la moitié des coureurs ont abandonné pour cause de malaise. L’épreuve fut organisée en pleine nuit, pour être dans les minima de chaleur dans une journée de vingt-quatre heures en cette saison.

Pour les épreuves en stade, malgré le peu de spectateurs, les systèmes de climatisations ont fonctionné jour et nuit pour permettre d’avoir une température supportable afin d’avoir un bon déroulement des épreuves dans un stade à ciel ouvert^[85].

Le pays privilégie ainsi son confort, sans prendre en compte les conséquences de celui-ci.

L'étude de cas du Qatar montre la démesure qui peut exister vis-à-vis de l'utilisation de la climatisation. Une technologie n'est jamais mauvaise en soit, c'est son utilisation qui peut l'être. L'une des six lois de Kranzberg^[86] (historien américain du XX^ème ) sur la technologie est "La technologie n’est ni bonne ni mauvaise, elle est ce que les hommes en font". Les systèmes de climatisation permettent certes de rendre certaines zones géographiques un peu plus vivables mais est-ce raisonnable de construire une ville au sein d'un désert sous prétexte que la climatisation apporte de l'air frais ?

Des effets sur la santé pouvant être néfastes

Lors des fortes chaleurs, la climatisation est assez souvent allumée par réflexe afin de créer une température environnante plus agréable. Le problème majeur qui peut apparaître est la différence de température. En effet, lorsque que nous passons du milieu extérieur à un lieu climatisé, le corps subit un changement de température brutal. Lorsque la température environnant notre corps est élevée, notre organisme réagit, ainsi les vaisseaux sanguins de la gorge et du nez se dilatent afin de permettre au corps d’expulser l’excès de chaleur. Au contraire lorsque le corps subit des températures plus froides, ces vaisseaux se contractent. Le passage brutal de températures hautes à des températures faibles entraine des inflammations et des irritations des muqueuses. En conséquence, toutes les bactéries arrivent plus facilement à impacter le corps humain. C’est pourquoi, la climatisation est responsable d’angines, de rhinites, ou d’autres maladies respiratoires. Par ailleurs, cette différence brutale de températures peut créer un choc thermique ayant pour conséquence sur des personnes à la santé fragile des pertes de connaissance voire des arrêts respiratoires dans les cas les plus extrêmes. En effet, notre organisme ne comprend pas cette grande amplitude thermique et en réponse les organes réagissent afin de se défendre. Ce problème peut être atténué en limitant les températures imposées par le système de climatisation (5°C à 6°C en dessous de la température extérieure au maximum). Cependant, la climatisation est souvent réglée beaucoup trop forte pour le corps humain, particulièrement dans les lieux publics.

Par ailleurs, la climatisation ne fait pas que refroidir l’air, il l’assèche aussi. Cet assèchement de l’air que nous respirons contribue à la fragilisation des muqueuses (nez, gorge, bouche). De plus, l’air que nous respirons ne contenant plus d’humidité et la température ambiante fraiche peuvent amener à une déshydratation. En effet, le corps ressent moins le besoin de s’hydrater alors que l’hydratation reste bien évidemment nécessaire.

Enfin, le problème majeur, particulièrement dans le domiciliaire, est l’entretien du système de climatisation. En effet, si les filtres au sein du système ne sont pas nettoyés régulièrement, ce qui est souvent le cas, les poussières bloquées dedans entrainent une propagation d’un air possiblement pollué et de mauvaise qualité.

Dans des cas beaucoup plus rares mais non négligeables, la climatisation peut être responsable d’infections sévères. Le cas le plus connu est la Legionella pneumophilia (légionelle) en 1976. Cette bactérie est responsable de pneumonies extrêmement sévères. Elle s’est propagée via le système de climatisation lors d’un congrès de l’American Legion. Au total, sur 220 participants, 34 sont décédés à cause de cette bactérie. La légionelle a tendance à se développer entre 30°C et 40°C, majoritairement dans les eaux stagnantes et les dépôts de calcaire. Étant donné que pour refroidir l’air ambiant le climatiseur condense l’humidité de l’air, il existe au sein du système de climatisation un bac de récupération de cette eau, pouvant devenir stagnante si celui-ci n’est pas vidé régulièrement. Ainsi, la légionelle colonise souvent les réseaux d’eau et notamment ceux des climatiseurs.

Impact énergétique

Climatisation résidentielle

La climatisation est une technologie gourmande en électricité. En effet, elle représente aujourd’hui 10 % de la demande mondiale d’électricité. Cette part varie suivant les pays, atteignant des chiffres impressionnants dans les territoires les plus demandeurs^[87].

Aux États-Unis, 23 % de la production d’électricité est dédiée aujourd’hui aux climatiseurs^[88]. En Arabie Saoudite, cette proportion est hallucinante, atteignant les 73 %^[89]. En France, seulement 2 % de la consommation d’électricité sont consacrés à la climatisation^[88].

Au Qatar, les climatisations sont installées dans la rue pour combattre la chaleur insupportable due au réchauffement climatique (voir l'étude de cas précédente).

Climatisation automobile

Tandis qu’elle n’était au départ qu’une option, la climatisation fait désormais partie intégrante de la voiture, au même titre que tous les autres éléments essentiels au fonctionnement du véhicule. Cette généralisation traduit un changement d’habitudes pour un meilleur confort, mais n’est pas sans conséquences sur la qualité de l’air. En effet, l’utilisation de ce système implique une augmentation de la consommation de carburant, et donc de rejets de gaz à effets de serre, particules fines^[90]. Selon l’Ademe, sur une année, les voitures climatisées voient leur consommation de carburant augmenter de 2 à 5 % par rapport à celles non équipées. En moyenne, la climatisation fait augmenter cette consommation de 2l/100km en ville et de 0,4l/100km sur autoroute en 2017^[91].

Par ailleurs, plus la température souhaitée dans l’habitacle est basse et plus la consommation de carburant augmente. Il est donc recommandé de ne pas régler la température de consigne en-dessous de 4 à 5°C par rapport à la température extérieure, pour ne pas faire exploser la consommation de carburant et les rejets de particules polluantes^[91].

Impact environnemental

Les systèmes de climatisation contribuent au réchauffement climatique en causant des rejets de gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère terrestre. On peut distinguer entre les émissions directes et les émissions indirectes de GES.

Un gaz à effet de serre est caractérisé par son potentiel de réchauffement global (GWP pour global warming potential en anglais) le plus souvent calculé sur une période de 100 ans (GWP₁₀₀). Il s'agit du rapport entre la contribution d'un GES au réchauffement climatique et celle du CO₂ tel que défini dans le troisième rapport du GIEC^[92]. La contribution au réchauffement climatique est calculé grâce au forçage radiatif (W/m²), c'est-à-dire la différence entre l'énergie radiative reçue et l'énergie radiative émise. Le GWP dépend de l'efficacité radiative, qui dépend elle-même de la concentration de gaz dans l'atmosphère, et de la dégradation du gaz dans le temps. Il est important de noté que le GWP d'un gaz dépend de la période temporelle considérée. Ainsi le GWP sur 20 ans du méthane est de 72 alors que sur une période de 100 ans il est de 25, en effet le méthane à une durée de vie dans l'atmosphère estimée à 20 ans.

Émissions directes de gaz à effet de serre

Les fluides frigorigènes utilisées dans les systèmes de climatisation sont des gaz à effet de serre très puissants. Lors du remplissage initial du système, de son utilisation ou de son traitement en fin de cycle de vie, mais aussi lors d’autres événements, une partie de ces gaz s’échappent vers l’atmosphère. Ce processus est inévitable.

Impact environnemental (ODP et GWP) des fluides frigorigènes les plus courants
Gaz frigorigène	Composition	Catégorie	Potentiel de déplétion ozonique (ODP)^[93]	Potentiel de réchauffement global sur 100 ans (GWP₁₀₀)^[94]
R-11	CCl3F	CFC	1	4660
R-12	CCL2F2	CFC	0,73	10200
R-22	HCF2Cl	HCFC	0,034	1760
R-123	C2HF3Cl2	HCFC	0,01	79
R-134a	C2H2F4	HFC	0	1300
R-410A	50 % CH2F2 50 % CHF2CF3	HFC	0	1924
R-407C	23 % CH2F2 25 % CF3CHF2 52 % CF3CH2F	HFC	0	1624
R-32	CH2F2	HFC	0	677
R-290	CH3CH2CH3	non fluoré	0	3
R-744	CO2	non fluoré	0	1

Émissions indirectes de gaz à effet de serre

Les systèmes de climatisation consommant de grandes quantités d’énergie électrique, ils sont la source indirecte des rejets de CO₂ engendrée par les carburants fossiles (gaz, charbon, pétrole) utilisés pour la génération d’électricité.

Bien que les fluides frigorigènes tels que les hydrofluorocarbures (HFC) ont des pouvoirs de réchauffement bien supérieur à celui du CO₂, ce sont les émissions indirectes de CO₂ qui ont le plus grand impact sur le réchauffement climatique.

Autres sources d’impact environnemental

Les fluides frigorigènes CFC et HCFC ont également un impact négatif sur la couche d’ozone. Cet impact est mesuré grâce au potentiel de déplétion ozonique (ODP pour ozone depletion potential en anglais).

Impact sur l’environnement urbain

Impact visuel

La climatisation possède des impacts sur l'environnement urbain. Il y a tout d'abord un impact esthétique. En effet, sur n'importe quel sytème de climatisation, un boitier externe doit être placé pour les rejets. Ce boitier est souvent assez grand et se retrouve couramment à un grand nombre sur les bâtiments. L'ensemble de ces boitiers constituent une véritable pollution visuelle. Dans certaines régions, comme à Hong Kong ou Singapour, où un grand nombre de personnes habite dans des endroits très restreints, une climatisation est nécessaire pour chaque famille (pour réduire la chaleur mais surtout l'humidité due au nombre de personnes). En conséquence, les immeubles affichent des murs recouverts de boitiers externes. On voit, en conséquence un marketing s'étendre autour de cette problématique avec un développement de boitiers externes à une taille réduite ou encore la mise en vente d'accessoires tels que des "caches clim". De plus, une pollution visuelle peut aussi être présente au sein des bâtiments. En effet, tout comme les boitiers externes, les boitiers internes sont nécessaires. De même, une fois la technologie acquise, un marketing va émerger et se développer autour de cet objectif d'esthétique en créant des produits épurés au design moderne et attrayant. Ce marché vise particulièrement la climatisation résidentielle où performance et esthétique sont compatibles.

Impact sur les îlots de chaleur urbains

Face au réchauffement climatique et aux multiples vagues de chaleur le besoin de faire baisser les températures devient de plus en plus important. L’utilisation de systèmes de refroidissements, incluant les systèmes de climatisation, pour refroidir ou maintenir la température constante ne fait qu’augmenter. Cependant ces systèmes présentent un paradoxe : ils permettent certes de refroidir l’air intérieur mais vont contribuer à l’augmentation de la température de l’air extérieur et notamment en ville. On parle d’îlots de chaleur urbains (ce sont des élévations localisées des températures diurnes mais également nocturnes enregistrées en milieu urbain par rapport aux zones rurales ou forestières voisines ou par rapport aux températures moyennes régionales). Cela peut être expliqué par le fait qu’au cours de l’utilisation d’un système de refroidissement ce dernier va rejeter de la chaleur sous forme d’air chaud (système dit “sec”) ou de vapeur d’eau (système dit “humide”) dans les rues. Il est important de noter que les systèmes secs ont un impact plus élevé sur l’augmentation de la température.

Au cours du projet CLIM²^[96] en novembre 2010 le CNRM-GAME, le CNAM-LGP2ES (EA21) et Climespace (GDF SUEZ) ont reproduit la canicule de 2003 avec le modèle atmosphériques MESO-NH [Lafore et al. 1998; Stein et al. 2000]. À partir de cette reproduction ils ont pu montrer que les rejets de chaleurs des systèmes de refroidissement (secs et humides) provoquent une augmentation de la température nocturne de 0,25°C à 1°C par rapport à un cas de référence sans climatisation. Ils ont également montrer que si l’ensemble des rejets se faisait uniquement sous forme d’air chaud (forme sèche) l’impact serait beaucoup plus important avec une augmentation de la température nocturne de 0,5°C à 3°C par rapport au même cas de référence que précédemment.

Ainsi l’utilisation de la climatisation s’ajoutant à tous les autres systèmes de refroidissement augmente la température des rues et augmente le besoin de sa propre utilisation pour combattre l’ilot de chaleur.

Quelles possibilités pour les réduire ?

Les systèmes techniques alternatifs concurrents, une meilleure option ?

La variété de systèmes de climatisation est assez dense, et ont tous pour but premier de rafraîchir l'air d'une pièce ou d'un espace clos. Il existe aussi beaucoup de systèmes concurrents à ces systèmes de climatisation, qui vont avoir le même objectif mais en n'utilisant pas le même système thermodynamique. Il existe par exemple :

les Rafraichisseurs d’Air Évaporatif (RAE)^[97], aussi appelés rafraichisseurs adiabatiques, qui sont des systèmes refroidissant l'air par évaporation de l'eau. En effet lors de son évaporation l'eau utilise une certaine quantité d'énergie sous forme de chaleur pour s'évaporer. Il est adapté pour les zones géographiques au climat aride et très sec puisqu'il augmente le niveau d'humidité relative de la pièce.
la climatisation solaire^[21], qui est utilisée avec des dispositifs à absorption ou bien de climatisation par évaporation.
les puits canadiens ou provençaux^[21], qui sont des systèmes utilisant la géothermie de surface.
la thalassothermie (ou géothermie marine)^[98] , qui consiste en un système de pompage de l'eau de mer ou de l'océan, ensuite mise en contact avec une boucle d'eau douce via un échangeur. L'eau douce permet ensuite de refroidir les bâtiments, tandis que l'eau de mer pompée est ensuite rejetée en mer.

La législation et les normes mises en place : une solution ?

La climatisation pose de nombreux problèmes au niveau des nuisances sonores et au niveau environnemental, notamment à cause de l’utilisation de fluides frigorigènes. C’est pour cela que des règles internationales, européennes et françaises concernant la fabrication, l’utilisation et l’entretien de la climatisation ont été mises en place.

Législation européenne : règlement F-Gaz

Le règlement européen F-Gaz prend effet depuis le 1^er janvier 2015. Il porte sur certains fluides frigorigènes et les gaz à effet de serre fluorés. Ce règlement établit les règles relatives à l’utilisation de ces fluides et gaz, incluant leur confinement, récupération et destruction. L’objectif à long terme est de réduire leur utilisation et pour certains d’en interdire leur usage. D’ici 2030 les utilisateurs et fabricants se voient imposer un calendrier instaurant la diminution de l’utilisation de ces gaz avant leur interdiction. Cette échéance lointaine permet également la réflexion à de nouvelles solutions. Concernant les chlorofluorocarbures, leur production et utilisation a déjà été interdite (depuis le 1^er juillet 2016). Cependant, les équipements sans recharge, dont le circuit est hermétique, n’ont pas été visés par cette échéance.

Depuis 2010, il n’est plus possible de recharger une installation utilisant des HCFC. Un contrôle des fuites est devenu obligatoire avec la périodicité dépendant de la charge de l’installation en CO₂. Les industriels se doivent de proposer des produits avec des PRG (Pouvoir de Réchauffement Global) de plus en plus bas.

Législation française

Règles imposées aux fabricants

Directive européenne des équipements sous pression (DESP)^[99]

Les équipements sous pression doivent tout d’abord suivre la DESP, dont la version en vigueur est la directive 2014/68/UE du Parlement européen et du conseil du 15 mai 2014. Elle fixe les règles de sécurité et les exigences concernant la pression des fluides frigorigènes dans le climatiseur et la résistance du climatiseur à la pression de ces fluides. Cette directive s’applique uniquement aux climatiseurs possédant un fluide ayant une pression de service PS (pression maximale admissible selon la Directive 200 97/23/CE) supérieure à 4 bars.

En fonction des caractéristiques du fluide (type de fluide), à savoir volume ou DN (dimension nominale, le diamètre pour les tuyaux par exemple) et pression maximale admissible de l’ensemble (côté du circuit frigorifique), les équipements sous pression sont classés selon 4 catégories : I, II, III et IV.

Selon la catégorie de risque du climatiseur, les visites périodiques devront être espacées de 40 mois pour un climatiseur de catégorie II et III ou de 24 mois pour un climatiseur de catégorie IV.

La conformité à ces exigences se traduit par un marquage CE, autorisant une libre circulation du bien en Europe.

NF EN 378-1^[100]

Cette norme européenne traite des exigences concernant la sécurité et l’environnement relatives à la conception, la fabrication, la construction, l'installation, le fonctionnement, la maintenance, la réparation et la mise au rebut des systèmes et appareils frigorifiques en relation avec l'environnement local et l'environnement en général. Elle ne traite cependant pas le sujet de la destruction finale des fluides frigorigènes.

Son principal but est de protéger les personnes, les biens et l’environnement en réduisant les dangers liés aux caractéristiques physiques et chimiques des fluides frigorigènes, mais aussi de ceux liés aux pressions et températures qui peuvent s’avérer très élevées durant les cycles frigorifiques du climatiseur.

Les fluides frigorigènes qui sont utilisés dans la vie de tous les jours sont plus lourds que l’air, ce qui crée un risque de formation de poches de vapeurs lourdes et stagnantes de ces fluides. Il est ainsi nécessaire de mettre en place des bouches d’aération et des ouvertures de refoulement afin d’éviter tout risque lorsque ces fluides (notamment s’ils possèdent des propriétés destructives) s’échappent du système frigorifique du climatiseur.

Le choix des fluides frigorigènes est très important et doit être effectué minutieusement en tenant compte de leur influence sur l’environnement en général, notamment en étudiant le potentiel d’appauvrissement de la couche d’ozone (ODP) et le potentiel de réchauffement planétaire (GWP). Ce choix doit également prendre en compte les effets des fluides sur l’environnement local.

Les performances environnementales doivent également être évaluées en réalisant une étude sur le cycle de vie du climatiseur. Comme les changements climatiques deviennent de plus en plus importants aujourd’hui, on utilise donc comme base l’approche relative à l’impact total sur l’effet de serre. Afin d’évaluer ces impacts environnementaux, de nombreux facteurs sont à prendre en compte comme l’emplacement du climatiseur, son efficacité énergétique, sa fréquence de fonctionnement, les méthodes de contrôle (qui seront définies dans les paragraphes suivants), le type de fluide frigorigène utilisé dans le climatiseur, leur éventuelle fuite etc.

Règles concernant l’inspection

Décrets n° 2010-349 du 31 mars 2010^[101], n° 2018-126 du 22 février 2018^[102] et arrêté du 16 avril 2010^[103]

Ces textes de loi imposent une inspection périodique des systèmes de climatisation et des pompes à chaleur réversibles d'une puissance frigorifique nominale supérieure à 12 kilowatts afin d’améliorer l’efficacité énergétique des systèmes.

Cette inspection se compose de :

l’inspection documentaire, c’est-à-dire une collecte et une vérification des documents et des informations (sans visite du système de climatisation),
l’évaluation (au cours de l’inspection du système de climatisation) du rendement du système et de son dimensionnement par rapport aux exigences en matière de refroidissement du bâtiment,
la fourniture des recommandations nécessaires portant sur le bon usage du système en place,
les améliorations possibles de l’installation,
l’intérêt éventuel du remplacement de système de climatisation ou d’autres solutions éventuelles.

Au cours de l’inspection du système de climatisation sont vérifiés l’équipement de climatisation, le dispositif de rejet de chaleur, le réseau de distribution de fluides, l’équipement extérieur de rejet de chaleur, les unités intérieures, les systèmes d’aliénation d’air des locaux traités, les systèmes d'alimentation d'air des centrales de traitement de l'air et les conduits, les entrées d'air neuf et la régulation. Pour résumer, cette inspection concerne tous les éléments accessibles du système de climatisation.

Cette inspection périodique doit être effectuée au moins une fois tous les cinq ans. Cependant, pour les sites dont l'activité est couverte par un système de management de l'énergie certifié conforme à la norme NF EN ISO 50001 par un organisme accrédité, cette inspection doit être effectuée au moins une fois tous les dix ans. Néanmoins, si un remplacement et/ou l’installation d’un système de climatisation (ou d’une pompe à chaleur réversible) est effectué(e), la première inspection devra alors se faire au cours de l’année civile suivant le remplacement ou l’installation au plus tard.

L’inspecteur est une personne dont les compétences ont été certifiées par un organisme accrédité selon la norme NF EN ISO / CEI 17024. Il doit remettre un rapport dans un délai de maximum un mois suivant sa visite au commanditaire de l’inspection et ce dernier doit le conserver et le tenir à disposition des agents pendant dix ans.

NF EN ISO 50001^[104]

Le but de cette norme est de permettre à n’importe quel organisme d’améliorer de manière continue sa performance énergétique, c’est-à-dire l’efficacité, les usages et la consommation énergétiques des systèmes de climatisation. L’objectif est de faire face à l’épuisement des ressources énergétiques et de réduire la production de gaz à effet de serre.Pour cela elle fixe les exigences à appliquer aux usages et à la consommation énergétiques ainsi qu’au mesurage, à la documentation et au reporting, à la conception du système, aux achats d’équipements, aux processus et au personnel qui contribuent à la performance énergétique.

Elle est applicable quelle que soit la quantité, l’usage et les types d’énergie utilisés par le système de climatisation.

Cette norme est applicable à tous les fabricants de systèmes de climatisation qui dans le cadre d’exigence de cette norme ont :

élaboré une politique pour une utilisation plus efficace de l’énergie,
fixé des cibles et des objectifs pour mettre en œuvre la politique,
utilisé des données pour mieux cerner l’usage et la consommation énergétiques et prendre des décisions relatives,
mesuré les résultat,
examiné l’efficacité de la politique,
amélioré en continu le management de l’énergie.

Pour attester des ces mises en place et donc du respect de cette norme, les fabricants doivent réaliser une auto-évaluation et une auto-déclaration de conformité ou faire appel à un organisme externe afin d’obtenir une certification du système de management de l’énergie.

Contrôle d’étanchéité périodique des climatiseurs

Arrêté du 29 février 2016^[105]

Le propriétaire du système de climatisation doit faire réaliser par un opérateur titulaire de l'attestation de capacité les contrôles d'étanchéité périodiques prévus à l'article R. 543-79 du code de l'environnement et à l'article 4 du règlement (UE) n° 517/2014 par une des méthodes de mesures directes ou indirectes.

Il existe différentes méthodes pour mesurer de manière directe l’étanchéité d’un système de climatisation :

– déplacement d'un détecteur mesureur ou d'un détecteur électronique en tout point de l'équipement qui présente un risque de fuite. Le détecteur est adapté au fluide frigorigène contenu dans l'équipement à contrôler ;

– application d'un produit moussant ou d'eau savonneuse à condition que l'ensemble des éléments de l'équipement soit accessible ;

– introduction d'un fluide fluorescent dans le circuit pour repérage à la lampe UV.

Pour mesurer de manière indirecte l’étanchéité d’un système de climatisation, l’opérateur réalise un contrôle manuel et visuel de l’appareil basé sur la pression, la température, le courant du compresseur, les niveaux de liquides (niveau de fluides frigorifiques) et le volume de la quantité rechargée.

Parfois ce contrôle n’est pas réalisé par un opérateur car certains systèmes de climatisation peuvent être équipés d’un système permanent de détection de fuite qui analyse au moins un paramètre entre la pression, la température, le courant du compresseur, les niveaux de liquides et le volume de la quantité rechargée. Ce système permanent de détection de fuite est relié à une alarme informant l'exploitant de tout défaut d'étanchéité détecté. Ils sont vérifiés au moins une fois tous les douze mois afin de garantir l'exactitude des informations fournies.

Toutes suspections de fuite de fluide frigorigène donne lieu à une recherche de fuite. Cette recherche est réalisée par méthode de mesure directe dans un délai de douze heures si la charge de l'équipement est supérieure ou égale à 500 tonnes équivalent CO₂ ou dans un délai de vingt-quatre heures dans les autres cas.

Quand il est établi à l'issue du contrôle d'étanchéité que l'équipement ne présente pas de fuites, l'opérateur appose sur l'équipement la marque de contrôle d’étanchéité constituée d’un macaron de contrôle bleu. Cette nouvelle vignette est substituée à la précédente et indique la date limite de validité du contrôle d'étanchéité. Si le contrôle d'étanchéité n'est pas renouvelé avant cette date, le système de climatisation ne pourra être rechargé en fluide frigorigène.

Lorsque des fuites sont constatées lors du contrôle d'étanchéité ou du contrôle de maintenance du système et que l'opérateur ne peut réparer le système au cours de ce contrôle, il appose sur l'équipement la marque signalant un défaut d’étanchéité constituée d’un macaron de contrôle rouge. Après le contrôle d’étanchéité, des mesures doivent être mises en œuvre dans un délai maximal de quatre jours pour faire cesser la fuite ou mettre à l’arrêt le système et le faire vidanger par un professionnel. Le système de climatisation pourra être remis en marche uniquement après sa réparation.

L'existence d'une législation (normes, décrets, traités, arrêtés et directives) est nécessaire afin de définir des exigences et des recommandations à la société. En effet, cette dernière à besoin d'être encadrée et conseillée dans son comportement et son utilisation de certains appareils afin qu’elle puisse se protéger et protéger son environnement au mieux.

Le futur de la climatisation

Les systèmes de climatisation classiques actuels représentent 10% de la consommation en électricité au niveau mondial, d'après un rapport de l'IEA (International Energy Agency) de mai 2018^[19]. Avec l'augmentation du nombre d'habitants dans le monde, la mondialisation et l'augmentation de la qualité de vie dans les pays du Sud, la demande en systèmes de climatisation ne cesse d'augmenter. D'ici 2050, le nombre de climatiseurs va augmenter de 1,6 milliards à 5,6 milliards^[19]. Il est alors aujourd'hui plus que nécessaire d'augmenter l'efficacité des systèmes de climatisation classiques, mais aussi de développer et de démocratiser des systèmes alternatifs. La climatisation fait partie d'un des plus gros enjeux actuels et pour le futur, qu'il faut absolument relever. Les consommateurs de climatiseurs n'achètent pas tellement les systèmes de climatisation les plus efficaces, et en plus de cela, ceux-ci sont très souvent très énergivores, et participent paradoxalement au réchauffement des espaces. Encourager le développement de climatiseurs efficaces et investir dans ceux-ci, c'est réduire de moitié la demande en énergie et ainsi que les émissions diverses. Encourager les gouvernements à mettre en place des normes plus drastiques concernant l'efficacité de ces systèmes, c'est diminuer leurs impacts et leur demande en électricité, d'après le directeur exécutif de l'IEA Fatih Birol^[19].

Cependant, ce n'est qu'une solution du problème. Pour faire face à cet enjeu critique, il serait peut-être aussi intéressant de mettre en place des solutions de rafraîchissement de l'air qui soient durables tout en étant efficaces et sobres énergétiquement, mais aussi de repenser le rafraîchissement de l'air dans son ensemble, et nos rapports avec la climatisation. Dans ce cas, il s'agirait alors peut-être d'assister à un changement de paradigme quant au refroidissement des espaces.

Une nécessité de mettre en place des alternatives durables

Il existe une multitude d'alternatives durables et moins impactantes que les systèmes de climatisation classiques. Ces alternatives durables ne sont pas vraiment, cette fois-ci, des concurrents mais plutôt des systèmes qui repensent le rafraîchissement de l’air d’une façon différente, en l'envisageant sous un autre angle. La frontière entre ces alternatives durables et les systèmes concurrents à la climatisation est assez poreuse, et ainsi certains systèmes concurrents s'adaptent totalement dans cette logique de sobriété énergétique et de durabilité. Le dénominateur commun des systèmes de climatisation actuels est un système thermodynamique qui prélève de l’air, pour ensuite être refroidi et rejeté. C’est bien différent d’un système alternatif qui va repenser le souci de climatiser, refroidir un endroit à la racine et se poser des questions différentes : comment la mise en place de certaines structures peut avoir un impact sur justement le rafraîchissement des espaces ? Dans ce cas il ne s’agit plus d’une solution technique à proprement parler pour satisfaire le besoin de rafraîchir l’espace, mais plutôt d’une réorganisation de l’espace. Par exemple, concevoir les bâtiments et les infrastructures de manière à les isoler correctement, favoriser une bonne inertie thermique (le bâtiment garde la chaleur en hiver et isole le bâtiment de l’air chaud en été), ou repenser leur architecture (préférer des bâtiments bas plutôt que des tours très hautes et vitrées), peuvent être une solution. Les bâtiments et habitats passifs sont d'ailleurs des bâtiments pensés de façon globale, selon leur situation géographique et climatique, dans une logique de sobriété énergétique. Ces bâtiments garantissent un confort à leur habitant tout en limitant leur consommation énergétique et leurs impacts. Certains matériaux comme les MCP (Matériaux à changement de Phase)^[108], qui stockent la chaleur pour la restituer ensuite, permettent une bonne isolation thermique des habitats, et limitent voire suppriment le besoin d'un climatiseur. Des revêtements utilisant l'effet PCDR (passive daytime radiative cooling), qui réémettent les rayons solaires dans une plage de longueur d'onde qui n'est pas absorbée par l'atmosphère, sont aussi en étude et en développement^[109] : ils éviteraient et limiteraient ainsi les besoins en climatisation des bâtiments. Aussi, favoriser la végétalisation des espaces urbains, notamment sur les toits et les façades des bâtiments, permet à la fois de créer des micro-climats dans les villes, en favorisant une amélioration hygrothermique de celles-ci, mais aussi de mieux isoler thermiquement les bâtiments^[110]. La réhabilitation thermique des bâtiments s'inscrivant dans la transition énergétique peut aussi être une solution^[111]. Repenser nos espaces de vies, nos villes, l'organisation de l'espace de façon globale semble ainsi être une des solutions pour le rafraîchissement des espaces, dans une logique de sobriété énergétique.

La mise en place de telles alternatives devrait se faire avec un changement de notre rapport à la climatisation, et de façon plus générale d'un changement de paradigme.

Vers un changement de paradigme ?

La climatisation est devenue en quelques années un élément indispensable pour de nombreux habitants du monde. En France, durant la dernière décennie, la climatisation s'est retrouvée partout : dans les habitations, les transports, les lieux publics. Nous assistons là à la création d'une sorte de "bulle climatisée". Les individus se déplacent d'un point A climatisé à un point B climatisé, en utilisant un moyen de transport lui aussi climatisé. Pour certains, passer l'été sans climatisation est devenu inconcevable. La climatisation est même devenue indispensable à la survie de certains individus, notamment dans les régions du monde où le climat extrême n'est pas adapté aux besoins physiologiques du corps humain, ou bien pour les personnes âgées ou les malades. En France, la climatisation relève d'une question de confort héritée de la période des Trente Glorieuses, où justement le confort s'est lui-même démocratisé. De ce fait, depuis les années 1970, la notion même de confort thermique a évolué en France^[111]. Bien que de plus en plus démocratisée dans le monde, la climatisation reste cependant inaccessible pour certaines populations et personnes, du fait de son coût. Bien souvent, ce sont des populations vivant dans des lieux où le climat est extrême et donc où la demande est la plus forte et nécessaire, mais où les moyens ne sont pas suffisants pour acquérir de tels systèmes. Ce changement de paradigme s'adresserait ainsi plutôt aux populations ayant accès à la climatisation et y ayant recours. Dans ce cas, il serait ainsi intéressant de questionner et changer le rapport des individus à la climatisation, et même carrément à la technique. Remettre en question et faire évoluer la notion même de confort semble ainsi primordial pour cet éventuel changement de paradigme. Quand cela est possible, lorsque les conditions climatiques le permettent, peut-être faudrait-il accepter de perdre un peu en confort, et d'appliquer des méthodes de climatisation alternatives, ou tout simplement d'opter pour des vêtements moins chauds, de limiter nos déplacements et activités non nécessaires. Écouter les besoins thermiques de son corps est alors important, pour ne pas abuser de ces systèmes. Réfléchir à deux fois avant d'appuyer sur le bouton de la climatisation, pour accepter de perdre en facilité commence déjà par questionner notre rapport à la climatisation.

Seulement, il est possible que les alternatives durables et les changements de comportement vis-à-vis de la climatisation ne suffisent pas dans les zones géographiques où le climat est trop extrême, ou qu'ils ne soient tout simplement pas possibles. Aussi, on peut émettre l'hypothèse que dans plusieurs années, avoir recours à la climatisation et à ces alternatives ne soit tout simplement plus efficace. Dans ces deux cas, peut-être qu'il faut et qu'il faudra alors envisager un exode ou une migration climatique, ce qui pose alors une multitude de questions sociétales, économiques, politiques et techniques. Évidemment, ces cas extrêmes peuvent être évités. En effet, d'après le rapport Groundswell réalisé par la Banque Mondiale en 2018^[112], le nombre de migrants climatiques en interne pourrait être fortement réduit de 80% si des concertations et des mesures internationales efficaces sont mises en place d'ici 2050.

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[84] Steven Mufson, publié le 16 octobre 2019. Facing unbearable heat, Qatar has begun to air-condition the outdoors(Face à une chaleur insupportable, le Qatar a commencé à climatiser l'extérieur). Sur le site du Washington Post. Consulté le 30 avril 2020. https://www.washingtonpost.com/graphics/2019/world/climate-environment/climate-change-qatar-air-conditioning-outdoors/

[85] Christian Chesnot, publié le 7 octobre 2019, Au Qatar, des Mondiaux d’athlétisme controversés. Sur le site de France Inter. Consulté le 30 avril 2020. https://www.franceinter.fr/qatar-des-mondiaux-d-athletisme-controverses

[86] (en) « Melvin Kranzberg », dans Wikipedia, 31 mars 2020 (lire en ligne)

[87] LE BILLON Véronique. Pourquoi le boom de la « clim » inquiète [en ligne]. Les Echos, 2018. Disponible sur : https://www.lesechos.fr/2018/05/pourquoi-le-boom-de-la-clim-inquiete-991096 (consulté le 27.02.2020).

[:7-88] 88,0 et ^88,1 SEBI Camille. Boom de la climatisation : des pistes pour éviter la surchauffe planétaire [en ligne]. The Conversation, 2019. Disponible sur : https://theconversation.com/boom-de-la-climatisation-des-pistes-pour-eviter-la-surchauffe-planetaire-119960 (consulté le 16.03.2020).

[89] DELUZARCHE Céline. Dans ce pays, 70 % de l’électricité est engloutie par la climatisation [en ligne]. Ouest-France, 2019. Disponible sur : https://www.ouest-france.fr/leditiondusoir/data/50625/reader/reader.html#!preferred/1/package/50625/pub/73425/page/5 (consulté le 27.02.2020).

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[98] Sophie Fabrégat. “Les verrous ont été levés sur la thalassothermie” sur Actu environnement. Disponible sur : https://www.actu-environnement.com/ae/news/thalassothermie-dalkia-serge-burtin-mediterranee-rechauffer-refroidir-batiments-eau-mer-30204.php4 consulté le 30/04/2020

[99] rective 2014/68/UE du Parlement européen et du Conseil du 15 mai 2014 relative à l’harmonisation des législations des États membres concernant la mise à disposition sur le marché des équipements sous pression. J.O.U.E. n° L189 du 27 juin 2014 page 164.[1]

[100] AFNOR. Systèmes frigorifiques et pompes à chaleur. Exigences de sécurité et d’environnement. Partie 1 : exigences de base, définitions, classification et critères de choix. NF EN 378-1. Paris : AFNOR, 2017, 78 p.[2]

[101] MINISTÈRE DE L’ÉCOLOGIE, DE L’ÉNERGIE, DU DÉVELOPPEMENT DURABLE ET DE LA MER, EN CHARGE DES TECHNOLOGIES VERTES ET DES NÉGOCIATIONS SUR LE CLIMAT. Décret n° 2010-349 du 31 mars 2010 relatif à l’inspection des systèmes de climatisation et des pompes à chaleur réversibles. Journal Officiel, n°0078 du 2 avril 2010, texte 1 sur 170.[3]

[102] MINISTÈRE DE LA TRANSITION ÉCOLOGIQUE ET SOLIDAIRE.Décret no 2018-126 du 22 février 2018 relatif à l’inspection des systèmes de climatisation et des pompes à chaleur réversibles. Journal Officiel, n°0046 du 24 février 2018, texte 9 sur 142.[4]

[103] MINISTÈRE DE L’ÉCOLOGIE, DE L’ÉNERGIE, DU DÉVELOPPEMENT DURABLE ET DE LA MER, EN CHARGE DES TECHNOLOGIES VERTES ET DES NÉGOCIATIONS SUR LE CLIMAT. Arrêté NOR: DEVE1009420A du 16 avril 2010 relatif à l’inspection périodique des systèmes de climatisation et des pompes à chaleur réversibles dont la puissance frigorifique est supérieure à 12 kilowatts. Journal Officiel, n°0098 du 27 avril 2010,texte 12 sur 123.[5]

[104] AFNOR. Systèmes de management de l'énergie - Exigences et recommandations de mise en oeuvre. NF EN ISO 50001. Paris: AFNOR, 2018, 46 p.[6]

[105] MINISTÈRE DE L'ENVIRONNEMENT, DE L'ÉNERGIE ET DE LA MER, EN CHARGE DES RELATIONS INTERNATIONALES SUR LE CLIMAT. Arrêté NOR: DEVP1604751A du 29 février 2016 relatif à certains fluides frigorigènes et aux gaz à effet de serre fluorés. Journal Officiel, n°0059 du 10 mars 2016, texte 6 sur 99.[7]

[106] Passive House scheme 1 multilingual. Michka B

[107] 20080708_Chicago_City_Hall_Green_Roof.JPG: TonyTheTiger

[108] Pascale MAES. "Pour une climatisation passive des bâtiments : les matériaux à changement de phase." Techniques de l'ingénieur [en ligne] 2012. Disponible sur : https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/pour-une-climatisation-passive-des-batiments-les-materiaux-a-changement-de-phase-6881/. Consulté le 30/04/2020

[109] Arnaud MOIGN. "Une peinture permettant un refroidissement passif pour éviter la climatisation" Techniques de l'ingénieur. [en ligne] 2019. Disponible sur : https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/une-peinture-permettant-un-refroidissement-passif-pour-se-passer-dair-conditionne-dans-les-batiments-64176/ Consulté le 30/04/2020

[110] Pascale MAES "Les toitures végétalisées" Techniques de l'ingénieur [en ligne] 2011. Réf : TBA1930. Disponible sur : https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/archives-th12/archives-techniques-du-batiment-l-enveloppe-du-batiment-tiaebt2/archive-1/les-toitures-vegetalisees-tba1930/les-toitures-vegetalisees-introduction-sl8981613.html Consulté le 30/04/2020

[:1-111] 111,0 et ^111,1 BRISEPIERRE. Analyse sociologique de la consommation d’énergie dans les bâtiments résidentiels et tertiaires. ADEME. Décembre 2013. 51 p

[112] Kumari Rigaud, Kanta, Alex de Sherbinin et al. Groundswell : se préparer aux migrations climatiques internes. Washington : Banque mondiale. 2018. 20p

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L'émergence d'une nouvelle technique

Antiquité

Moyen Âge

XVIIIe siècle

XIXe siècle

Les débuts timides de l’utilisation

Invention

Principe thermodynamique

Performance d'une installation et bilan énergétique

Bilan thermique d’un local[10]

Un développement inégal suivant les pays et secteurs

Les États-Unis, berceau de la climatisation : naissance d'un paradigme

L'évolution de ce marché

Les facteurs

Un secteur automobile en pleine expansion aux États-Unis

L'évolution de ce marché

Les facteurs

L'accès à la climatisation dans le monde : un privilège

Évolution des modes de vie : l'émergence de nouveaux systèmes due à une demande toujours plus élevée à l’échelle mondiale

Les différents systèmes actuels de climatisation[21][22]

Systèmes à détente directe

Évolution externe des systèmes à détente directe

Évolution interne des systèmes

Systèmes tout air

Systèmes tout eau

Les systèmes de Pompes à Chaleur réversibles

Développement des fluides frigorigènes

Définition et propriétés

Nomenclature

Catégories

Impact environnemental double

Protocole de Montréal

Protocole de Kyoto/Doha

Situation actuelle à l’échelle mondiale

Climatisation résidentielle

Arguments de vente

Arguments vantant l’installation

Arguments vis-à-vis de la santé

Les aides proposées

Climatisation automobile, presque généralisée

Arguments de vente

Situation des autobus et cars

Acteurs majeurs

Taux d'équipement dans les différents pays

Étude de cas : le marché résidentiel français, un essor récent

Évolution du marché

Acteurs de ce nouveau marché

Les impacts négatifs de la climatisation : quelles solutions ?

Des impacts considérables

Un développement effréné et illimité

Des effets sur la santé pouvant être néfastes

Impact énergétique

Climatisation résidentielle

Climatisation automobile

Impact environnemental

Émissions directes de gaz à effet de serre

Émissions indirectes de gaz à effet de serre

Autres sources d’impact environnemental

Impact sur l’environnement urbain

Impact visuel

Impact sur les îlots de chaleur urbains

Quelles possibilités pour les réduire ?

Les systèmes techniques alternatifs concurrents, une meilleure option ?

La législation et les normes mises en place : une solution ?

Législation européenne : règlement F-Gaz

Législation française

Règles imposées aux fabricants

Règles concernant l’inspection

Contrôle d’étanchéité périodique des climatiseurs

Le futur de la climatisation

Une nécessité de mettre en place des alternatives durables

Vers un changement de paradigme ?

Sources et références

XVIII^e siècle

XIX^e siècle

Bilan thermique d’un local^[10]

Les différents systèmes actuels de climatisation^[21]^[22]