Un condenseur à air est un composant utilisé dans de nombreux systèmes de climatisation. Plus largement, il s’agit d’une étape des cycles de pompe à chaleur et de réfrigération qui échangent de la chaleur. Dans un climatiseur typique, un fluide appelé réfrigérant circule entre l’espace intérieur et l’air extérieur. Le condenseur à air est une partie de ce chemin, et il sert à transférer la chaleur du réfrigérant vers l’atmosphère extérieure. On l’appelle un condenseur car le réfrigérant se condense, ou change de phase de gaz à liquide, au cours de cette étape.
Toute matière, y compris les liquides et les gaz, transporte une certaine quantité d’énergie thermique à l’intérieur. Chaque fois que la chaleur est utilisée pour élever la température d’une substance, la chaleur est stockée dans la substance. De même, chaque fois qu’une substance change de phase, comme du gaz au liquide, de la chaleur est soit libérée, soit absorbée. Par conséquent, la chaleur interne d’un réfrigérant peut être utilisée pour évacuer la chaleur d’un espace intérieur vers l’environnement extérieur. Faire passer le réfrigérant du gaz au liquide peut permettre à cette chaleur interne d’être transférée du réfrigérant à l’air extérieur.
Les climatiseurs utilisent une différence de pression entre les différentes parties du circuit de circulation du réfrigérant pour maintenir le fluide en mouvement et lui permettre de changer de phase. Ce différentiel de pression est créé à l’aide d’un compresseur d’air alimenté soit par l’électricité, soit, dans un véhicule, par un moteur à combustion. Le réfrigérant haute pression, qui est principalement de la vapeur à ce stade du cycle, est ensuite poussé à travers un tube en contact thermique avec l’environnement extérieur. Un ventilateur peut être utilisé pour s’assurer que l’air extérieur frais passe par le tube rempli de réfrigérant.
À ce stade, le réfrigérant pénètre dans le condenseur à air. Les fluides à des pressions plus élevées ont tendance à avoir un point d’ébullition/condensation à des températures plus basses. Les climatiseurs utilisent cette propriété pour transférer la chaleur du réfrigérant vers l’environnement extérieur, même si l’air extérieur est déjà très chaud. Le condenseur à air, par conséquent, fonctionne pour condenser la vapeur de réfrigérant en liquide, libérant ainsi de la chaleur. La chaleur dégagée lors des changements de phase gaz-liquide est appelée enthalpie de vaporisation.
Pour terminer le cycle de climatisation, le réfrigérant principalement liquide passe par un point d’étranglement appelé détendeur. Cette vanne contient la haute pression du condenseur à air et permet une nouvelle zone de basse pression. La région à basse pression a un composant analogue au condenseur à air, sauf que le réfrigérant s’évapore au lieu de se condenser. En conséquence, cette évaporation absorbe plutôt qu’elle ne libère de la chaleur. L’évaporateur qui aspire la chaleur de l’air est ce qui rend l’air d’un climatiseur froid.