L’échangeur thermique est un composant technique retrouvé dans les installations industrielles et domestiques. On le retrouve notamment dans les systèmes de chauffage, de climatisation ou encore de réfrigération.
Il est indispensable dans la mesure où il assure le transfert de chaleur entre les fluides. Cela est nécessaire pour générer du chaud ou du froid en fonction de l’appareil. Lisez cet article pour en savoir davantage sur l’échangeur thermique et son fonctionnement.
Échangeur thermique : de quoi s’agit-il concrètement ?
L’échangeur thermique est l’élément qui favorise le transfert d’énergie calorifique. C’est donc un matériau qui grâce à sa conductivité thermique élevée facilite les échanges de chaleur entre un fluide chaud et un fluide froid, sans les mélanger.
Par ailleurs, il faut préciser que l’échangeur thermique n’est pas seulement utilisé pour générer de la chaleur. Le processus de transfert peut aussi favoriser la réfrigération d’un fluide. C’est la raison pour laquelle on le retrouve aussi dans les systèmes de climatisation et les réfrigérateurs.
Quel est le principe de fonctionnement d’un échangeur thermique ?
Pour assurer son rôle, l’échangeur thermique est composé de réseaux à travers lesquels circulent les fluides à différentes températures. Pour que le système fonctionne, il faut nécessairement un fluide chaud et un fluide froid.
Le fluide chaud, généralement considéré comme le fluide primaire, se dirige toujours vers le fluide froid. En effet, il est chauffé dans l’échangeur thermique grâce à l’énergie issue d’une combustion, d’une résistance électrique ou d’une récupération de l’énergie solaire.
Le fluide froid, appelé fluide secondaire, reçoit donc la chaleur sans contact du liquide primaire afin de produire de l’eau chaude ou d’alimenter le circuit de chauffage. Pour que ce fonctionnement soit efficace, il existe certaines conditions.
Quels sont les facteurs qui influencent le fonctionnement d’un échangeur thermique ?
Pour fournir un bon rendement thermique, un échangeur thermique doit fonctionner dans les meilleures conditions.
Les différents types de fluides
L’eau n’est pas le seul fluide utilisé dans les échangeurs thermiques. En réalité, un échangeur thermique peut fonctionner avec de l’huile, de l’air ou de la vapeur d’eau. On peut retrouver des échangeurs de chaleur :
- air/air ;
- eau/air ;
- huile/air ;
- huile/eau ;
- vapeur d’eau/eau ;
- ou encore eau/eau.
Le fluide utilisé et sa vitesse de circulation sont des facteurs qui influencent l’efficacité des échangeurs thermiques.
Le sens de fonctionnement des fluides
Le rendement thermique obtenu est influencé significativement par le sens de fonctionnement des fluides. En règle générale, ces derniers peuvent circuler à contre-courants (en sens opposé), à co-courants (dans le même sens) ou à courants croisés (à la fois en sens opposé et dans le même sens).
Ce sont les modes de circulation à contre-courants et à courants croisés qui sont les plus utilisés, car ils sont plus efficaces.
Le type de dispositif
Deux principaux dispositifs sont utilisés dans les échangeurs thermiques. Il s’agit des plaques et des tubes. Les plaques sont les plus utilisées dans les appareils à usage domestique, car elles sont très efficaces. Par contre, les tubes le sont encore plus, mais elles sont très encombrantes et ne conviennent pas aux installations domestiques.
Le matériau de la paroi
Le matériau des dispositifs est important, surtout pour limiter les pertes de chaleur. Les matériaux conducteurs les plus utilisés sont l’acier, l’aluminium, l’inox et le cuivre, car ils favorisent un échange de chaleur optimal.