L’échangeur thermique est une pièce maîtresse des systèmes de chauffage et de climatisation. C’est lui qui garantit la production de chaleur dans le logement. C’est également lui qui vous permet d’avoir de l’eau chaude sanitaire ou encore le froid dégagé par votre climatiseur. Les échangeurs de chaleur sont utilisés à domicile, mais aussi dans le secteur industriel. Zoom sur la notion d’échangeur thermique et sur l’essentiel à savoir de ces appareils.
Échangeur thermique, qu’est ce que c’est ?
L’Fi est un appareil utilisé pour transférer de l’énergie calorifique. Il récupère du flux thermique d’un fluide pour l’envoyer vers un autre. Il peut s’agir de deux fluides hydrauliques, tout comme le transfert peut se faire entre un fluide et un solide. Le premier fluide qui envoie est chaud et le second est froid. Le chaud va donc céder de la chaleur au froid. Cette différence de température entre les deux corps est primordiale pour l’efficacité de l’échange.
Par ailleurs, pour son bon fonctionnement, l’échangeur thermique a besoin d’un matériau conducteur. Celui-ci doit être le plus conducteur possible. Sans quoi, il peut avoir des pertes de chaleur.
L’échangeur thermique ne permet pas uniquement de réchauffer un liquide. Par exemple, dans le cas des systèmes de réfrigération, il assure la réfrigération d’un fluide. Les échangeurs se retrouvent donc aussi dans les climatiseurs et dans les réfrigérateurs.
Comment fonctionne cet appareil ?
Le principe de fonctionnement d’un échangeur thermique n’a rien de compliqué. Il faut d’abord comprendre que deux fluides de même nature ou non sont au centre de cet échange. Entre eux se trouve une paroi conductrice. Ladite paroi peut être en acier, en inox, en cuivre ou en aluminium. Le transfert de chaleur est rendu possible par la différence de température entre les deux corps. On dit qu’il y a écart de température entre eux.
Pour effectuer l’échange, le premier fluide est d’abord chauffé. Ensuite, ce dernier va à son tour chauffer la surface d’échange. La paroi conductrice va maintenant conduire cette chaleur reçue vers le deuxième fluide. Le premier liquide sortira donc refroidi, tandis que le second est réchauffé.
L’échange entre les fluides se fait à contre courant ou à courant croisé. Dans le premier cas, l’un rentre par le bas de l’échangeur, alors que l’autre prend par le haut. Dans le second cas, un liquide va circuler horizontalement, et l’autre verticalement. Il existe un autre procédé de circulation des fluides, mais il est moins utilisé, car peu efficace. Il s’agit de l’échange à co-courant, où les deux liquides circulent dans le même sens. Certains échangeurs utilisent plusieurs procédés pour que le transfert thermique soit efficace.
Par ailleurs, notez que l’efficacité d’un échangeur dépend de plusieurs autres facteurs à part le mode de circulation des fluides. Le type de matériau utilisé pour la paroi va déterminer sa capacité conductrice. Le type de fluide utilisé peut aussi influencer la qualité du transfert. En effet, l’eau, l’éthylène glycol et l’eau glycolée par exemple ne possèdent pas les mêmes qualités. En outre, la vitesse du fluide et l’écart de température sont également des facteurs dont dépend la qualité de la chaleur transférée par l’échangeur.
Les différents types d’échangeurs thermiques
Il existe principalement deux grandes catégories d’échangeur thermique, les échangeurs à eau et les échangeurs à air.
Les échangeurs à eau
Les échangeurs à eau comme l’indique leur nom utilisent l’eau comme fluide. On distingue trois différentes technologies dans cette catégorie.
Les échangeurs à plaques sont les plus utilisés, car ils sont performants. Ils offrent un meilleur rendement à cause de leur mode de fonctionnement. En effet, dans cet appareil, chaque fluide se retrouve entre deux plaques et cela favorise le transfert de chaleur. On retrouve ces échangeurs à plaques dans le domaine du chauffage, de la climatisation et du traitement des eaux.
L’échangeur de type serpentin utilise aussi l’eau comme fluide. Il dispose d’un tube en forme de serpentin dans lequel se trouve le fluide chauffant. Pour chauffer le second fluide, il faut plonger le tube dedans. L’échangeur multitubulaire est la troisième forme d’échangeur à eau. Il comprend un faisceau de tubes plongé dans un cylindre. Cet appareil est souvent utilisé dans l’industrie, car il peut supporter des fluides avec des écarts de température élevés.
Les échangeurs à air
Dans la catégorie des échangeurs à air, on distingue 4 principaux types d’appareils. Les échangeurs à plaques font également partie de cette catégorie. Ici, à la place de l’eau, c’est du gaz ou de l’air qui circule entre les plaques.
La batterie à tube ailette des chaudières et la batterie à tube ailette ventilée des unités de climatiseurs sont aussi des échangeurs à air. La présence du ventilateur permet de forcer ou d’optimiser l’efficacité de l’appareil en augmentant la vitesse des fluides.
L’échangeur micro-canaux est le dernier type d’échangeur à eau. Comme l’indique son nom, il est composé de plusieurs canaux en lieu et place des tubes. Cet appareil est entièrement en aluminium, et il est très performant. On le retrouve généralement dans les pompes à chaleur. C’est également lui qui sert de condenseur à la climatisation d’un véhicule, en permettant la création du froid.
Comment entretenir cet appareil ?
L’échangeur thermique peut s’encroûter et se rouiller avec le temps. Une telle situation peut mettre en péril tout le système de chauffe. En effet, un manque d’entretien de l’échangeur pourrait entraîner sa surchauffe, une baisse de performance et éventuellement une usure rapide. Cette pièce doit donc être correctement entretenue pour son bon fonctionnement.
Pour nettoyer un échangeur à eau, il faut sortir les plaques et les mettre au propre. Vous pouvez aussi utiliser une pompe anti-tartre pour éliminer les dépôts et une solution chimique pour les déchets qui résistent. L’entretien de l’échangeur à eau demande un peu d’expertise. C’est pourquoi il serait mieux de le confier à un professionnel.
Quant à l’échangeur à air, son nettoyage est beaucoup plus simple. Il suffit de le dépoussiérer avec un souffleur ou un aspirateur.
Les avantages de l’utilisation d’un échangeur thermique
L’avantage principal d’un échangeur thermique est lié à son rendement. Lorsque celui-ci est élevé, vous gagnez un meilleur confort thermique dans votre logement. Ceci peut permettre de réaliser des économies réelles sur votre consommation énergétique.
L’autre avantage d’un échangeur thermique, c’est sa capacité à réutiliser la chaleur dégagée par d’autres équipements. Il vous permet de récupérer jusqu’à 96 % de l’énergie dégagée par votre compresseur d’air comprimé à vis.
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