Qu’est-ce qu’une enceinte thermostatique ?
Une enceinte thermostatique est un type d’appareil utilisé principalement dans les expériences scientifiques, où la température peut être contrôlée à un niveau constant pendant une période de temps prolongée.
Il en existe deux types principaux : celui dans lequel la température varie et celui dans lequel la température de l’eau varie (bain thermostatique). Les dimensions et les spécifications varient en fonction de l’utilisation et de l’objectif. Ils vont des appareils de table aux grands réfrigérateurs, en passant par ceux permettant de régler une seule pièce en tant que bain thermostatique.
Utilisations des enceintes thermostatiques
Les principaux types d’enceintes thermostatiques sont les incubateurs, les sécheurs thermostatiques, les bains d’eau thermostatiques et les enceintes d’essais environnementaux (testeurs de cycles, chambres d’humidité thermostatique, etc.). Les incubateurs sont utilisés dans les expériences scientifiques pour la culture de micro-organismes et de cellules. Les incubateurs comprennent également ceux destinés à l’éclosion des œufs dans le secteur industriel. Ils comprennent également ceux destinés au maintien de la température corporelle des nourrissons de faible poids à la naissance au niveau approprié dans le secteur médical. Les sécheurs thermostatiques, les bains d’eau thermostatiques et les enceintes d’essais environnementaux sont quant à eux largement utilisés dans les domaines de la biochimie et de la chimie organique. On a recours à eux dans une variété de tests analytiques à des fins différentes.
Principe de l’enceinte thermostatique
Une enceinte thermostatique se compose essentiellement d’un récipient qui maintient une température, d’une unité de chauffage (ou de refroidissement), d’un capteur de température et d’un régulateur de température. Des humidificateurs ainsi que des déshumidificateurs servent à contrôler l’humidité, et des ventilateurs ainsi que des agitateurs sont également installés pour égaliser la température dans la cuve, en fonction de l’utilisation. La température est modifiée au moyen de l’humidité chauffée, de refroidisseurs et de déshumidificateurs. Ainsi, elle maintenue à la température souhaitée au moyen de capteurs de température.
Les enceintes thermostatiques sont principalement conçues pour maintenir une température constante. Toutefois selon l’utilisation, la température peut être réglée pour monter et descendre de manière répétée à intervalles réguliers ou selon une pente constante. Elle peut également être réglée pour établir un programme arbitraire.
L’établissement de programmes arbitraires dépend de la fonctionnalité de chaque produit, car il dépend du dispositif d’emboîtement de l’enceinte thermostatique elle-même. Si le produit est doté d’une interface de communication intégrée, il peut également être commandé à distance à l’aide d’un PC. En ce qui concerne l’enregistrement des données, certains types peuvent enregistrer directement dans la mémoire intégrée de la chambre thermostatique. En revanche, d’autres peuvent être stockés dans un dispositif externe. Il est donc nécessaire de sélectionner la spécification en fonction de l’utilisation prévue.
Structure de l’enceinte thermostatique
Les enceintes thermostatiques mesurent environ 30 cm à plusieurs mètres de côté et peuvent être installées dans un laboratoire.
La structure générale d’une enceinte thermostatique est la suivante : le cadre extérieur du bain et certains équipements sont équipés d’une porte et d’une isolation. Celles-ci permettent d’empêcher l’influence des changements de température provenant de l’environnement. C’est ainsi que l’intérieur du bain peut être isolé du monde extérieur. Des commandes sont également installées pour maintenir une température constante pendant de longues périodes.
En ce qui concerne l’équipement individuel, les réservoirs thermostatiques peuvent être divisés en deux types : ceux dont l’ensemble du réservoir est recouvert d’un cadre extérieur et ceux qui ne le sont pas. Dans les deux cas, une boîte à eau est installée et la température est contrôlée en dessous de la température d’évaporation de l’eau. Lorsque les expériences sont menées à des températures supérieures à 100°C, l’eau ne peut pas maintenir la température. C’est pourquoi certains équipements utilisent de l’huile pour chauffer l’eau.
D’autres sécheurs thermostatiques sont dotés de minuteries et de programmes d’augmentation de la température, qui permettent de régler la température et la vitesse d’augmentation de la température en fonction de l’application expérimentale.
Utilisations des enceintes thermostatiques
Les enceintes thermostatiques sont généralement utilisées dans les laboratoires, où les chambres eau/huile et les sécheurs thermostatiques le sont également.
Les enceintes thermostatiques eau/huile sont principalement utilisées dans les expériences chimiques et biologiques. Au sein de celles-ci, les échantillons sont placés dans des flacons, puis agités pour maintenir une température constante.
Leur utilisation est simple : l’eau ou l’huile est remplie dans les réservoirs installés dans l’équipement et la température est réglée. Toutefois, comme les expériences sont réalisées sur une longue période, il faut veiller à ce que l’eau ne diminue pas par évaporation dans le cas des réservoirs d’eau. Dans le cas des réservoirs d’huile, il faut veiller à éviter les brûlures, car ils sont principalement utilisés à des températures supérieures à 100°C.
Quant aux sécheurs à température constante et aux réservoirs à température constante et à humidité élevée, ils sont utilisés pour le séchage de semi-conducteurs, la culture de micro-organismes et le séchage d’instruments en plus des expériences.
Leur utilisation est simple : ouvrez la porte, placez l’échantillon dans la chambre, réglez la vitesse de montée en température, la température cible, le temps de maintien (etc…), puis séchez ou observez l’échantillon. Outre le réchauffement, certains instruments sont également disponibles avec une fonction de refroidissement pour les expériences à basse température. Toutefois, comme certains utilisent des chlorofluorocarbones ou d’autres substances comme réfrigérants, ils doivent être confiés à un spécialiste.
D’autre part, il existe également depuis quelques années des enceintes thermostatiques qui utilisent des éléments Peltier. Ces derniers peuvent refroidir et chauffer en changeant la direction du courant électrique. Ils se caractérisent par leur faible consommation d’énergie, leur absence de CFC, leur petite taille et la précision du contrôle de la température.