thumb|Module extérieur d'un climatiseur à air. thumb|Module extérieur de climatiseur sur un toit. thumb|Climatiseur intégré au plafond.
La climatisation est la technique qui consiste à modifier, contrôler et réguler les conditions climatiques (température, humidité, niveau de poussières) d’un intérieur pour des raisons de confort (automobile, bureaux, maisons individuelles) ou pour des raisons techniques (laboratoires médicaux, locaux de fabrication de composants électroniques, blocs opératoires, salles informatiques). Par métonymie, la climatisation est aussi appelée l'air climatisé, notamment au CanadaFiche de la Vitrine linguistique. Consultée le 2026-06-27.
Les paramètres modifiés, contrôlés ou régulés sont : la température de l'air, selon la saison, le cas échéant (chauffage ou refroidissement) ; le degré d'hygrométrie de l'air (humidification ou déshumidification) ; la qualité de l'air intérieur : odeur, empoussièrement.
Certaines des techniques utilisées sont anciennes et d'autres moins (invention du réfrigérateur au par exemple) ; les systèmes modernes tendent à les associer dans un même appareil dit climatiseur réversible (réfrigération l'été et chauffage l'hiver).
En 2018, selon l'Agence internationale de l'énergie, les climatiseurs et ventilateurs électriques consomment déjà environ un cinquième de l'électricité totale des bâtiments dans le monde, soit 10 % de la consommation totale d'électricité, et on s'attend à une forte augmentation d'ici à 2050 où à ce rythme, la réfrigération de locaux pourrait devenir la première source de consommation d'électricité.
Histoire
Des grottes ou des endroits particulièrement froids (ruisseaux de montagne, glacier) sont utilisés pour conserver les aliments, voire des blocs de glace durant plusieurs mois..
Dès le des systèmes naturels de rafraîchissement, obtenus par ruissellement d'eau, provoquant ainsi par évaporation une diminution de la température d'air. Du temps de , la glace était transportée, depuis les glaciers, protégée par une couche isolante de paille.
À la fin du , des réseaux de climatisation sont créés avec des blocs de glace intégrés à même les réseaux avec ventilation forcée. Avant l'invention des réfrigérateurs, on stockait dans une glacière la glace (par exemple, découpée l'hiver sur les étangs). Il s'agissait d'un trou fermé par un couvercle isolant dans lequel on alternait des couches de paille, ou de sciure de bois, et de glace. Comme l'air froid descend et que la chaleur monte, l'orifice de remplissage se situant en haut, la température basse se maintenait et une partie de la glace, ainsi stockée, se conservait jusqu'à l'été. La notion de confort d'été est encore bien ancienne avec des conceptions architecturales privilégiant des courants d'air et protégeant de la chaleur les zones en ensoleillement direct.
En 1755, l’Écossais William Cullen obtient un peu de glace en introduisant de la vapeur d’eau sous une « cloche à vide »Voir le diagramme de phase de l'eau dans l'article « Point triple » pour comprendre l'incidence de la pression sur le point de congélation.Analyse Thermodynamique du Tube Ranque , université de Lorraine, ..
Jacobs Perkins fait des recherches en réfrigération et brevète, en 1834, un système frigorifique à compression de vapeur. Le fluide utilisé était l'éther éthylique. Une nouvelle tentative d'utilisation industrielle de la réfrigération daterait de 1851 lorsque James Harrison, imprimeur écossais émigré en Australie, achète une entreprise de presse. Alors qu'il nettoie des caractères à l'éther, il remarque que le liquide refroidit fortement le métal en s'évaporant. Harrison a l'idée de comprimer l'éther gazeux avec une pompe pour le transformer en liquide, puis de laisser l'éther liquide revenir à l'état gazeux en provoquant un refroidissement. Il met ce système en œuvre dans une brasserie australienne où le gaz froid d'éther est pompé dans des tuyaux qui circulent dans le bâtiment. Harrison utilise le même principe pour fabriquer de la glace en faisant passer dans de l'eau les tuyaux refroidis par l'éther gazeux. Mais il fait faillite en 1860, car la glace naturelle qu'on importe alors par bateau d'Amérique reste moins chère.
Un peu plus tard, la technologie avançant, on se met à fabriquer des systèmes simples de refroidissement fonctionnant avec des compresseurs à piston (comme les réfrigérateurs actuels), principalement dans les transports maritimes, ces derniers fonctionnaient avec de l'éther qui fut remplacé par la suite par de l'ammoniac qui permet d'obtenir un meilleur rendement.
En 1857, Ferdinand Carré invente le réfrigérateur à eau et ammoniac. Il fait breveter son invention aux États-Unis et à l'Exposition universelle de 1862.. Celle-ci n'a pas de succès pour le marché domestique, mais trouve son succès dans les brasseries, pour maintenir les boissons au frais. Le réfrigérateur pouvait produire entre 12 et de glace, selon les modèles..
La climatisation moderne a été inventée par Willis H. Carrier en 1902 avec un système de réfrigération centrifuge doté d’un compresseur central permettant d'en réduire la taille (il ne sera dévoilé au public qu'en 1925 quand M. Carrier persuade la Paramount de l'installer lors de la construction de la salle de spectacle à . La légende dit que les blockbusters de l'été datent de cette époque, car les New-Yorkais, dès lors, s'installeront dans les salles de cinéma climatisées durant les chaudes journées d’été)..
En 2017, selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), environ de climatiseurs fonctionnaient dans le monde, dont 50 % environ aux États-Unis et en Chine.
Du fait du réchauffement climatique et du développement économique, le parc des climatiseurs augmente : environ d'unités sont vendues en 2017 (trois fois plus qu'en 1990), dont d'unités en Chine, alors qu'en Inde 4 % seulement des foyers sont équipés. Près de d'énergie ont servi à rafraîchir des logements et bureaux, à la réfrigération d’aliments et de médicaments. Cela compte pour 3 à 4 % de la consommation finale d'énergie, selon Toby Peters de l'Université de Birmingham., 10 % de la consommation électrique mondiale en 2018 selon l'AIE.. Les climatiseurs et ventilateurs électriques consomment ainsi environ un cinquième de l'électricité totale des bâtiments dans le monde, et on s’attend à une forte augmentation d’ici à 2050 où à ce rythme la réfrigération de locaux pourrait devenir la première source de consommation d’électricité Air conditioning use emerges as one of the key drivers of global electricity-demand growth, Agence internationale de l'énergie, 15 mai 2018..
En France, les pics de consommation électrique sont hivernaux, et dus essentiellement au chauffage électrique. Le besoin de chauffage devient presque nul en été, ce qui permet d'entretenir les centrales en été (quand l'eau de refroidissement est moins disponible). Mais, dans un nombre croissant de pays, les pics de consommation sont estivaux, induits par les climatiseurs, devenant préoccupant pour les futurs réseaux électriques, d'autant que la demande en climatisation devrait « exploser dans les prochaines décennies » selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), ce qui pourrait accroître la consommation d’énergie utilisée pour la réfrigération et climatisation d'environ 90 % d’ici à 2050, selon l’Université de Birmingham lors du premier congrès mondial dédié au « » ().
Fonctionnement et utilisation
La climatisation offre un confort thermique quand la température extérieure est basse ou élevée. En intersaisons, le besoin de climatisation varie, en lien avec les apports externes (solaire notamment) et internes (nombre important d'occupants, appareils électriques tels que l'éclairage, la micro-informatique).
Un même système (pompe à chaleur réversible, d'une taille adaptée à l'usage) permet de chauffer ou réfrigérer les locaux selon le besoin. Le confort en hygrométrie est de plus en plus pris en compte pour apporter une humidité ambiante contrôlée par les actions d'humidification et de déshumidification, enclenchées par un hygrostat.
Systèmes thumb|Principe de fonctionnement d'un climatiseur. thumb|Exemple d'une centrale de traitement d'air. Le principe de fonctionnement d'un climatiseur est expliqué sur le schéma suivant.
Un système de climatisation doit non seulement contrer les charges thermiques et hydriques d'un local, mais il doit aussi assurer la qualité de l'air par le renouvellement d'air neuf hygiénique (maintien de la teneur en et des odeurs à un niveau acceptable défini par les normes en vigueur), et la filtration de l'air soufflé. Les charges thermiques sont les apports ou les déperditions de chaleur externes et internes qui sont exprimés en kilowatts [kW] ; Les charges hydriques sont généralement des apports d'humidité internes exprimés quant à eux en kilowatts [kW] ou en kilogrammes par heure (débit massique).
La filtration peut se faire par , le renouvellement par extraction forcée de l’air hors du local ou par introduction forcée d'air neuf (air extérieur) dans le local, par renouvellement partiel de l'air ambiant vicié (à l'aide d'un caisson de mélange), ou par un filtre à poussière, éventuellement associé à un filtre à charbon actif.
Typologie des systèmes Le domaine du génie climatique comprend trois catégories de systèmes : les centrales unizones (voir exemple ci-dessus), les centrales multizones, les systèmes autonomes, .
Renouvellement d'air Le renouvellement de l'air d'un local peut se faire à l'aide de différents systèmes : l'air neuf (aux conditions extérieures) est mélangé avec une partie de l'air repris du local par le biais d'un caisson de mélange (voir schéma ci-contre) ; l'air neuf est préparé aux conditions spécifiques du local (température, hygrométrie) par une autre centrale, appelée généralement « centrale de traitement d'air neuf ».
Systèmes tout air Dans ce type de système, afin d'éviter que l'air extérieur ne vienne polluer celui du local, on augmente légèrement la pression intérieure par rapport à la pression atmosphérique. L'intérêt du caisson de mélange est de réaliser d'importantes économies d'énergie (respect de l'environnement).
On a donc dans ce cas un débit massique d'air soufflé supérieur au débit massique d'air repris. Ce type de procédé est généralement utilisé dans les bureaux, les salles de cinéma
Systèmes utilisés en recyclage total Dans un système de recyclage total, le renouvellement d'air neuf est obtenu soit par un système de ventilation mécanique contrôlée où le mélange d'air s'effectue directement dans le local, soit l'air neuf est préparé dans une centrale dite « centrale d'air neuf ». Cet air est directement soufflé aux conditions intérieures du local. Un circuit d'air neuf particulier assure le renouvellement d'air neuf, et on a un débit d'air rejeté égal au débit d'air neuf apporté.
Système fonctionnant en tout air neuf Dans ce type de procédé, il n'y a pas de recyclage de l'air du local. En fonction du type de local, il sera soit en surpression afin d'éviter toute pollution de l'air intérieur (blocs opératoires, laboratoires de produits pharmaceutiques), soit à la pression atmosphérique.
L'inconvénient de ce type d'installation est qu'il est générateur de puissances thermiques très élevées, donc peu économiques. Toutefois, afin de diminuer les coûts énergétiques, on peut installer un récupérateur de chaleur (à plaques par exemple) sur ces centrales.
Système fonctionnant avec récupérateur d'énergie En mode « froid » l'air neuf (qui vient de l'extérieur) plus chaud cède une partie de sa chaleur (un échangeur n'est pas parfait) à l'air usé à travers un échangeur (air/air) ce qui lui permet d'abaisser sa température et ainsi économiser l'énergie à fournir au système de climatisation.