Un échangeur thermique, c'est tout simplement un appareil qui fait passer la chaleur d'un liquide chaud à un liquide froid. Les deux liquides ne se touchent pas, ils restent séparés par une paroi qui laisse juste passer la chaleur. C'est un système pratique et efficace pour récupérer et transférer la chaleur là où on en a besoin.
D'un côté, nous avons les systèmes haute température, qui s'occupent de récupérer la chaleur au-delà de 90°C, pensez aux fumées brûlantes qui s'échappent des systèmes de combustion ou à la vapeur d'échappement. De l'autre, les systèmes basse température, opérant sous les 60°C, excellent dans la récupération de chaleur provenant de sources plus modestes : circuits de refroidissement, eaux usées, air de compression ou même la chaleur qui s'échappe des parois mal isolées.
En ce moment, c'est l'échangeur à plaques qui est le plus utilisé, tout simplement parce qu'il fait bien son travail et qu'on peut compter dessus. Mais il y a du nouveau : des échangeurs avec des fils fins qui font également un super travail pour faire passer la chaleur entre l'eau et l'air, même quand il n'y a pas beaucoup de différence de température. Dans les nouveaux systèmes de chauffage, ces échangeurs sont vraiment utiles : ils s'assurent que l'eau est à la bonne température avant d'aller dans la chaudière.
Quel est le rôle d'un échangeur thermique ?
Votre échangeur thermique, c'est votre meilleur allié pour faire passer la chaleur d'un fluide à l'autre. Il prend la chaleur de votre fluide chaud pour la donner à votre fluide froid, sans jamais les mélanger.
Dans votre chaudière ou votre système d'eau chaude, ça marche comme ça : le fluide chaud entre d'un côté, le froid de l'autre et la chaleur passe à travers la paroi. Plus la différence de température est grande entre les deux, plus ça marche bien.
Pour que ça fonctionne au mieux, misez sur des matériaux qui conduisent bien la chaleur. C'est la base pour avoir un transfert efficace et limiter la perte d'énergie au passage.
Et ce qui est pratique, c'est que ça marche dans les deux sens. Vous avez besoin de refroidir ? Votre échangeur s'en charge aussi bien dans vos clims que dans vos systèmes de refroidissement. C'est l'outil parfait pour gérer la température comme vous voulez dans vos installations.
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Quels sont les différents types d'échangeurs thermiques ?
Vous avez trois grands classiques dans les échangeurs de chaleur, et chacun a ses points forts. D'abord, l'échangeur à plaques et cadres : compact et efficace, il fait le job dans la plupart des cas. Ensuite, vous avez l'échangeur à calandre et tubes, plus costaud mais qui prend plus de place. Et enfin, l'échangeur à double tube, qui reste une solution simple et économique pour les petites installations.
Le choix entre ces trois-là va surtout dépendre de ce que vous voulez en faire. Faut regarder votre process, l'espace dont vous disposez et votre budget. C'est du cas par cas : Ce qui marche super bien pour un de vos confrères ne sera peut-être pas la meilleure solution pour vous.
L'échangeur à plaques, simple et efficace
Pour faire simple, c'est un appareil qui utilise des plaques en métal pour faire passer la chaleur d'un liquide à un autre. On l'appelle aussi plus couramment "échangeur à plaques". C'est particulièrement utile quand on travaille avec de l'air ou des liquides qui ne circulent pas très vite. Le principe est vraiment basique : la chaleur passe à travers les plaques métalliques pour aller d'un côté à l'autre.
L'échangeur à tubes, le costaud de l'industrie
L'échangeur à tubes et calandre, on le trouve partout dans l'industrie, c'est vraiment le plus utilisé. Pour faire simple, il est fait d'un gros tube (qu'on appelle la calandre) qui contient plein de petits tubes à l'intérieur.
Le principe est simple, un liquide passe dans les petits tubes pendant que l'autre circule tout autour, à l'intérieur du gros tube. Tout est bien fermé et étanche pour que les liquides ne se mélangent pas. C'est costaud et ça marche bien, c'est pour ça que les industriels l'adorent.
L'échangeur à double tube, la solution simple
L'échangeur à double tube, c'est le plus simple des échangeurs. Imaginez deux tuyaux, un gros et un petit, emboîtés l'un dans l'autre. Le petit tuyau est au centre du gros, et entre les deux, il y a un espace. Un liquide passe dans le petit tuyau pendant que l'autre circule dans l'espace entre les deux tuyaux. C'est tout ! Pas besoin de plus pour que ça marche. C'est la solution la moins chère et la plus facile à installer quand on a besoin d'un échangeur de chaleur.
Quel est le coût moyen pour remplacer un échangeur de chaleur ?
Le prix d'un échangeur varie selon sa taille. Pour vous donner une idée :
- Pour un petit modèle avec 30 plaques, comptez entre 150 et 900 € ;
- Pour un modèle moyen avec 40 plaques, c'est entre 250 et 1100 € ;
- Pour les plus gros avec 50 plaques, ça démarre à 480 € ;
- Et pour les très gros avec 60 plaques, ça commence à 520 €.
Plus il y a de plaques, plus votre échangeur sera performant. C'est logique : avec plus de plaques, il peut gérer plus de pression, traiter plus de liquides différents et échanger plus de chaleur. Tout ça fait que votre installation marchera mieux et consommera moins.
Ne regardez pas que le prix d'achat. Un bon échangeur avec le bon nombre de plaques, c'est un investissement qui vous fera faire des économies sur le long terme.
Comment fonctionne un échangeur de chaleur à plaques ?
L'eau (ou l'air) circule de chaque côté des plaques qui sont un peu ondulées. On retrouve ce système partout : dans nos clims, nos frigos et nos chaudières quand on veut chauffer l'eau du robinet. Informez-en vos clients !
Les plaques peuvent être assemblées de différentes façons : avec des joints, soudées entre elles ou collées à chaud. C'est super pratique parce que ça marche aussi bien avec deux circuits d'eau qu'avec deux circuits d'air. D'ailleurs, c'est exactement ce qu'on utilise dans les VMC qui renouvellent l'air de nos maisons.
Comment fonctionne un échangeur de chaleur tubulaire ?
L'échangeur tubulaire, c'est la solution robuste par excellence. Il est construit avec un paquet de tubes installés dans une grosse enveloppe qu'on appelle la calandre. Il encaisse des pressions énormes sans broncher.
Par contre, il faut de la place pour l'installer, beaucoup de place. C'est pour ça qu'on ne le trouve pas dans nos maisons. Non, sa place est dans l'industrie lourde, là où on a besoin de puissance. Le meilleur exemple ? Les centrales nucléaires l'utilisent massivement dans leurs tours de refroidissement. Normal, quand il faut gérer des températures et des pressions extrêmes, c'est lui qu'on appelle.
Échangeur thermique : comment mesurer ses performances et réduire sa facture ?
Pour avoir un échangeur qui fait bien son boulot, c'est simple, il faut regarder trois choses :
- La différence de température entre vos fluides : plus l'écart est grand, mieux ça marche
- Les pertes de chaleur : moins vous en avez, plus votre échangeur est efficace
- Le matériau que vous choisissez : prenez-en un qui conduit bien la chaleur
Si vos fluides n'ont pas assez de différence de température, l'échange ne se fera pas bien. De pus, si votre matériau est de mauvaise qualité, la chaleur va se perdre en route au lieu d'aller là où vous voulez. Du coup, vous perdez en efficacité et vous gaspillez de l'énergie.
Voilà, on a fait le tour des échangeurs thermiques ! Vous avez maintenant toutes les cartes en main pour comprendre ces appareils qui chauffent et refroidissent vos installations. Que vous travailliez sur du chauffage, de la clim ou de l'eau chaude, vous savez désormais quel type d'échangeur correspond le mieux à vos besoins de pro.