Une enceinte climatique de laboratoire reproduit fidèlement les contraintes thermiques et hygrométriques d’un cycle de vie produit. Elle garantit la stabilité des essais, même en conditions extrêmes. Le choix d’une enceinte climatique conditionne la précision des tests, la fiabilité des résultats et la conformité aux normes. Un équipement mal dimensionné peut compromettre toute une campagne de qualification.
| Type d’enceinte climatique | Plage de température | Humidité relative | Volume utile | Prix indicatif HT |
| Enceinte à conditions constantes | +10 °C à +95 °C | 10 % à 98 % HR | 64 à 1 000 L | 8 000 à 20 000 € |
| Enceinte à conditions variables | – 40 °C à +180 °C | 10 % à 98 % HR | 100 à 2 000 L | 15 000 à 40 000 € |
| Enceinte pour tests extrêmes | – 70 °C à +200 °C | 10 % à 98 % HR | 100 à >2 000 L | 30 000 à 80 000 € |
Quels besoins définir en amont pour choisir une enceinte climatique professionnelle ?
Tests climatiques nécessaires à l’activité
Les tests climatiques réalisés dans une enceinte thermique dépendent des contraintes auxquelles les produits sont soumis. Les utilisateurs doivent définir s’ils ont besoin de :
- tests de vieillissement ;
- essais environnementaux ;
- tests de stabilité ;
- tests de corrosion ;
- tests vibratoires ;
- tests de choc thermique.
Dans ce cadre, les normes sectorielles applicables aux enceintes climatiques, comme les normes IEC, ISO, CEI 60068 ou MIL-STD-810 définissent les exigences à respecter. En outre, il est impératif de définir la finalité souhaitée : conditions extrêmes, conditions variables ou conditions constantes selon ses protocoles d’essais.
Plages de température nécessaires aux essais climatiques
La température minimale et la température maximale influencent directement le choix de l’équipement. Les plages courantes observées dans les chambres climatiques professionnelles sont comprises entre – 40 °C et +180 °C pour les enceintes à un étage, et – 70 °C à +180 °C pour les systèmes à refroidissement en cascade.
En complément, les utilisateurs doivent définir la variation de température souhaitée, le gradient thermique (1,5 K/min à 20 K/min) et la vitesse des cycles thermiques à reproduire.
Caractérisation des échantillons pour dimensionner l’enceinte
La taille de l’échantillon, sa géométrie et la masse de l’échantillon influencent le volume utile de l’enceinte climatique. Une règle courante indique que l’échantillon ne doit pas dépasser un tiers du compartiment pour assurer une bonne circulation d’air, une uniformité et une homogénéité thermiques.
Pour les produits actifs, la charge thermique dissipée doit être prise en compte. Une charge trop élevée peut modifier les performances et nécessiter un modèle plus puissant.
Anticipation des besoins de traçabilité et de programmation des essais
Une interface de contrôle, un système de programmation, et l’enregistrement des données sont indispensables lorsque les essais doivent être suivis dans le temps. Les enceintes les plus avancées présentent aujourd’hui plusieurs fonctionnalités essentielles :
- des cycles programmables ;
- le suivi à distance ;
- des systèmes d’alarmes ;
- un système de surveillance continue.
Quels sont les critères techniques d’une enceinte climatique à comparer ?
Performances thermiques
Les performances thermiques d’une enceinte climatique reposent sur sa capacité à reproduire fidèlement les variations de température exigées par les protocoles d’essais. La plage de température définit les températures minimale et maximale pouvant être atteintes. Le gradient thermique indique quant à lui la rapidité avec laquelle la température évolue au sein de la chambre. Quant à la vitesse de variation de température, elle précise la capacité de l’enceinte à enchaîner des montées ou descentes rapides.
Certaines enceintes atteignent des vitesses de variation allant jusqu’à 10 °C/min. Pour d’autres applications, une transition très rapide entre chaud et froid est indispensable afin de reproduire un stress thermique intense.
Performances hygrométriques
Les valeurs typiques d’humidité relative vont de 10 % à 98 % HR sur une plage climatique comprise entre +10 °C et +95 °C.
À partir de ces éléments, l’utilisateur doit vérifier :
- la stabilité du taux d’humidité ;
- le point de rosée ;
- la précision du contrôle ;
- la capacité à maintenir une humidité relative après ouverture de porte.
Pour atteindre et maintenir des taux d’humidité très bas ou très élevés, certaines enceintes utilisent un injecteur d’air sec ou un système d’injection vapeur.
Uniformité et homogénéité internes
La fiabilité des essais environnementaux dépend de l’uniformité de la température et de l’humidité. Afin de garantir cette homogénéité, les fabricants travaillent sur la ventilation, dans le but de répartir efficacement l’air dans tout le volume utile. Ils ajustent également le flux d’air et sa circulation interne, ce qui permet de limiter les zones plus chaudes ou plus froides. De plus, ils conçoivent des parois isolantes performantes pour stabiliser les conditions d’essai.
Volume utile en fonction des échantillons et protocoles
Les volumes des enceintes climatiques standards varient de 64 L à plus de 2 000 L. La capacité idéale se définit en fonction de :
- la quantité d’échantillons ;
- leur volume ;
- leur position sur les plateaux ou clayettes ;
- les marges nécessaires pour laisser circuler l’air ;
- l’évolution future du besoin.
Comment adapter le choix d’une enceinte climatique à son secteur d’activité ?
Secteur pharmaceutique
Le secteur pharmaceutique demande une grande stabilité climatique, une uniformité élevée et une parfaite reproductibilité. Les tests concernent souvent des conditions constantes, des plages d’essai très strictes et des contrôles d’humidité précis.
Les normes comme ICH Q1A(R2) imposent des conditions spécifiques (25 °C/60 % HR, 40 °C/75 % HR).
Secteur électronique
Le secteur électronique impose des exigences particulièrement strictes en matière de simulation climatique. Les essais nécessitent une précision thermique contrôlée au dixième de degré, pour préserver la stabilité des composants sensibles. Une protection efficace contre la condensation est également indispensable pour éviter l’apparition d’humidité sur les circuits.
Les équipements doivent aussi permettre des vitesses élevées de montée et de descente en température. À cela s’ajoute une gestion rigoureuse de l’humidité, essentielle pour tester la résistance des cartes, capteurs et composants soumis à des environnements variés.
Secteurs automobile et aéronautique
Ces secteurs recourent à des protocoles d’essais particulièrement exigeants. Ils mobilisent des tests extrêmes, destinés à vérifier la résistance des matériaux et des composants dans des environnements sévères. Ils utilisent aussi des cycles rapides, combinent fréquemment température et vibrations, voire température et pression pour reproduire simultanément plusieurs contraintes. Ces industries manipulent des charges thermiques importantes, qui sollicitent fortement les systèmes d’essai. Des enceintes capables de dissiper la chaleur efficacement sont donc indispensables.
Quels critères analyser avant d’investir dans une enceinte climatique ?
Durabilité structurelle d’une enceinte climatique professionnelle
La durabilité d’une enceinte climatique dépend autant de la qualité des parois isolantes, que sur l’efficacité de l’isolation thermique.
Les joints d’étanchéité garantissent la fermeture hermétique de la chambre malgré les variations de température. De leur côté, les matériaux internes, souvent en inox, assurent une bonne tenue dans le temps et résistent à la corrosion, à l’humidité et aux cycles extrêmes.
Consommation énergétique et réduction des coûts d’exploitation
La consommation énergétique d’une enceinte climatique peut varier fortement d’un modèle à l’autre. Elle dépend avant tout du volume de la chambre. À titre indicatif, une enceinte de 1 000 L peut consommer jusqu’à 30 à 40 % d’énergie de plus qu’un modèle de 300 L.
D’autres critères influencent également la quantité d’énergie consommée par une enceinte climatique :
- la technologie de refroidissement mécanique ;
- la qualité de l’isolation ;
- l’efficacité des résistances chauffantes.
Dispositifs de sécurité et de surveillance
Les dispositifs de sécurité protègent les échantillons tout en garantissant la fiabilité des essais. Ci-après quelques éléments utiles, voire indispensables pour une sécurité optimale :
- système d’alarmes ;
- systèmes de protection thermique ;
- dispositif de surveillance continue ;
- système de coupures automatiques.
Services de maintenance de l’enceinte climatique
Plusieurs services complémentaires peuvent être utiles pour maintenir les performances d’une enceinte climatique. Parmi les prestations recommandées, on retrouve :
- la maintenance préventive ;
- l’assistance technique ;
- le support en cas d’alarme ;
- la disponibilité des pièces détachées ;
- la formation des utilisateurs.
