How does an air conditioner actually work? - Anna Rothschild

Traducteur: Claire Ghyselen Relecteur: eric vautier

Typically, with any piece of technology, you get out what you put in.

Typiquement, quelle que soit la technologie,

les sortants sont équivalents aux entrants.

Pump one unit of energy into an electric toaster

Injectez une unité d'énergie dans un grille-pain électrique

and you get about one out in the form of heat.

et vous en obtenez une sous forme de chaleur.

That’s just the first law of thermodynamics:

C’est la première loi de la thermodynamique :

energy has to be conserved.

l'énergie doit être conservée.

But there's a piece of technology called a heat pump,

Mais il existe une technologie appelée pompe à chaleur,

where for every bit of energy you put in, you get 3 to 5 times as much heat out.

qui permet d’obtenir 3 à 5 fois plus de chaleur

pour chaque quantité d’énergie injectée.

What wizardry is this?

Quelle est la formule magique ?

Heat pumps have been hailed as a climate-friendly heating solution

Les pompes à chaleur sont saluées car plus respectueuses du climat

to traditional heaters,

que les chauffages traditionnels

most of which operate by burning fossil fuels.

fonctionnant principalement avec des hydrocarbures.

So much so that in 2021,

À tel point qu’en 2021,

heating buildings was responsible for about 10%

le chauffage des bâtiments était responsable d’environ 10 %

of global energy-related CO2 emissions.

des émissions mondiales de CO2 liées à l’énergie.

Heat pumps reduce emissions in two ways—

Les pompes à chaleur réduisent les émissions de deux façons.

first, they run on electricity,

Elles fonctionnent à l’électricité, donc consomment moins d’hydrocarbures

meaning less fossil fuel use as grids make the switch to renewable energy.

avec la transition verte des réseaux.

And second, they're more efficient than their counterparts,

Ensuite, elles sont plus efficaces que leurs homologues,

using less energy to produce the same amount of heat.

car moins d’énergivores pour produire la même quantité de chaleur.

Where a typical oil or gas boiler is, at best, about 90% efficient,

Quand une chaudière à mazout ou à gaz est, au mieux, efficace à environ 90 %,

some heat pumps can achieve 500% efficiency.

certaines pompes à chaleur peuvent atteindre un rendement de 500 %.

Heat pumps rely on the same technology as air conditioners.

Les pompes à chaleur fonctionnent comme les climatiseurs.

And in fact, they often double as air conditioners,

En fait, elles font souvent office de climatiseurs :

heating your home in the winter and cooling it in the summer.

elles chauffent votre maison l’hiver et la rafraîchissent l’été.

How? Air conditioners take heat from your home and move it outside.

Comment ? Les climatiseurs véhiculent la chaleur de l’intérieur vers l’extérieur.

To do so, they harness the second law of thermodynamics.

Pour ce faire, ils exploitent la deuxième loi de la thermodynamique.

That’s the one that says that heat will always move from a hotter object

Celle qui dit que la chaleur passera toujours d’un objet plus chaud

to a colder one.

à un objet plus froid.

When you turn on your A/C,

Quand on allume la climatisation,

a fan blows the hot air from your home over coils

un ventilateur souffle l’air chaud de la maison sur des serpentins

containing a substance called a refrigerant.

contenant une substance appelée réfrigérant,

A refrigerant’s molecules turn to gas at relatively low temperatures,

dont les molécules se transforment en gaz à des températures relativement basses.

so as it collects thermal energy from the hot air in your home, it boils.

Ainsi, quand il collecte l’énergie thermique de l’air chaud, il bout.

Then, it passes into a compressor,

Ensuite, il passe dans un compresseur,

which pushes the gas molecules closer together,

qui rapproche les molécules de gaz les unes des autres,

heating them up even more.

les réchauffant encore plus.

Now that gas is hot— way hotter than the outside air.

Ce gaz devient bien plus chaud que l’air extérieur.

So when a fan blows over the refrigerant,

Donc, quand un ventilateur souffle sur le réfrigérant,

thermal energy transfers to the comparatively cold air outside.

l’énergie thermique est transférée dans l’air extérieur, relativement plus froid.

As the refrigerant releases heat, it starts to liquefy.

Lorsque le réfrigérant dégage de la chaleur, il commence à se liquéfier.

It goes through an expansion valve, which decreases the pressure,

Il passe par un détendeur thermique qui fait baisser la pression,

causing it to get even colder.

et le refroidit encore plus.

Now, it’s ready to pick up more heat from your house and start the cycle again.

Il est prêt à capter plus de chaleur intérieure et à recommencer le cycle.

In winter, heat pumps work exactly the same way.

En hiver, les pompes à chaleur fonctionnent de la même manière.

But this time they pick up heat from outside and move it into your home.

Mais elles captent la chaleur extérieure et la transfèrent dans nos maisons.

Of course, it’s sometimes freezing outside when you want to use your heater.

Certes, il fait froid dehors, c’est pour ça que l’on veut chauffer.

But the air doesn’t need to be warm—

Mais l'air n'a pas besoin d'être chaud,

it just needs to be warmer than the refrigerant to transfer its heat.

il doit juste être plus chaud que le réfrigérant pour transférer sa chaleur.

All this sounds great, but for now there are some drawbacks to this technology.

Tout ça semble bien,

mais pour l’instant, cette technologie n’est pas sans inconvénient.

First, refrigerants can be potent greenhouse gases.

D’abord, les réfrigérants sont parfois de puissants gaz à effet de serre.

Hydrofluorocarbons are some of the most popular refrigerants.

Les hydrofluorocarbures font partie des réfrigérants les plus populaires.

But a single hydrofluorocarbon molecule can have 2,000 times

Mais une molécule peut avoir un impact jusqu’à 2 000 fois supérieur

the global warming impact of CO2.

à celui du CO2 sur le réchauffement de la planète.

While in use, the refrigerant stays contained in a closed loop.

Installé, le réfrigérant reste contenu dans un circuit fermé.

But when heat pumps, A/Cs, and refrigerators are improperly installed

Mais quand ils ne sont pas correctement installés,

or thrown into landfills, the refrigerant can leak out.

ou qu’ils sont jetés dans des décharges, le réfrigérant peut s’échapper.

So scientists are trying to create new refrigerants

La science tente de créer de nouveaux réfrigérants,

that are better for the environment.

moins nocifs pour l’environnement.

Also, the colder it is outside,

De plus, plus il fait froid dehors,

the less efficient an air-to-air heat pump will be.

moins une thermopompe air-air sera efficace.

Nevertheless, over half the buildings in icy Norway use heat pumps.

Néanmoins, plus de la moitié des bâtiments en Norvège utilisent des pompes à chaleur.

Some people there have opted for pumps that draw heat from under the ground,

Certaines personnes ont opté pour une extraction de la chaleur souterraine,

which stays more consistently warm, rather than heat from the air.

qui reste chaude de manière plus constante,

par rapport à la chaleur de l’air.

Finally, there's the cost.

Enfin, il y a le coût.

In the US, installing a small heat pump usually costs several thousand dollars,

Aux USA,

une petite pompe à chaleur coûte plusieurs milliers de dollars,

though some people need more powerful systems,

bien que des systèmes plus puissants sont parfois nécessaires

depending on the size of their home or the temperature in winter.

selon la taille de la maison ou de la température hivernale.

Often they’re only a little more expensive than installing a new A/C system,

Elles ne coûtent qu’un peu plus cher qu’un nouveau système de climatisation,

and the heat pump can save money on utilities in the long run.

et peuvent permettre d’économiser les coûts d’énergie à long terme.

But replacing a working system requires an upfront investment

Mais remplacer un système fonctionnel nécessite un investissement initial

that a lot of people just don’t have.

que tout le monde n’a pas.

Still, as the risks of climate change loom,

Pourtant, à l’aube de risques liés au changement climatique,

many countries are offering subsidies to help with the costs.

de nombreux pays proposent des subventions pour faire face aux coûts.

And some cities are creatively harnessing seas, sewage, and data centers

Certaines villes exploitent de manière créative les mers,

les eaux usées ou les centres de données comme sources de chaleur,

as heat sources, using heat pumps in manufacturing,

et utilisent des pompes à chaleur dans l’industrie

and even creating giant heat pumps for entire districts.

et en créent même des géantes pour des quartiers.

So, are heat pumps actually breaking the first law of thermodynamics?

Les pompes à chaleur enfreignent-elles la première loi de la thermodynamique ?

Of course not.

Bien sûr que non.

They’re just not using their electricity to make heat.

Car elles n’utilisent pas l’électricité pour produire de la chaleur,

They're using it to power the compressor and spin the fans.

mais pour alimenter le compresseur et les ventilateurs.

They get the extra energy for free— from heat in the air or underground.

Elles obtiennent l’énergie supplémentaire gratuitement

grâce à la chaleur de l’air ou du sous-sol.

Which is how, by putting in 1 unit of energy,

C’est ainsi qu’avec une unité d’énergie,

you get 3 to 5 units of heat out.

on obtient 3 à 5 unités de chaleur.

Seems like magic, but it's just physics.

Ça a l’air magique, mais c’est de la physique.