Un échangeur thermique est un équipement qui permet le transfert de chaleur entre deux fluides, sans qu’ils ne se mélangent physiquement. Ils peuvent prendre de nombreuses formes et on les utilise principalement dans le domaine industriel, par exemple la production d’énergie, la climatisation, le chauffage.
Principe de base d’un échangeur thermique
Le principe de fonctionnement d’un échangeur thermique est simple. Deux fluides circulent de façon proche l’une de l’autre de façon à communiquer leur température à l’autre fluide. Ils sont proches l’un de l’autre, mais les canaux sont séparés, les fluides ne se mélangent jamais.
Un échangeur prend de nombreuses formes en fonction des fluides, des objectifs, des contraintes matérielles. La surface d’échange peut être constituée de plaques, de tubes, de serpentins ou d’autres façons encore de faire cohabiter deux fluides différents. Et pour chaque méthode, il existe plusieurs variantes.
Les fluides peuvent aussi aller dans le même sens pour augmenter le temps de rapprochement des deux canaux. Au contraire, ils peuvent se croiser à angle droit, ou encore les liquides peuvent aller dans le même sens ou à contresens.
La variété des échangeurs thermiques
S’il existe tant de modèles, c’est que chaque échangeur thermique a ses avantages et inconvénients en termes de conception, de coût, de performances thermiques, de maintenance, de contrainte d’espace et bien d’autres points encore.
Les types les plus courants d’échangeurs thermiques sont les échangeurs à plaques. Il en existe une grande variété en raison de leur efficacité, de leur possible petite taille ainsi que du faible coût de conception. Les plaques sont nombreuses, superposées et ondulées de façon à augmenter la surface de contact.
Les fluides échangés sont de diverses natures, il peut s’agir d’échange air/air, eau/air ou encore eau/eau. Par exemple, un radiateur est un échangeur de chaleur, l’eau chaude du radiateur chauffant l’air ambiant. Les voitures contiennent aussi un échangeur de chaleur qui sert à évacuer la chaleur émise par le moteur en fonctionnement. Les machines à café utilisent aussi un échangeur de chaleur afin de chauffer l’eau et la conserver à température. On trouve aussi des échangeurs de chaleur dans la climatisation (domestique ou industrielle) ou dans le réfrigérateur. On ne remarque pas toujours cet élément, mais il est crucial dans le domaine de l’énergie.
De l’importance du choix d’un échangeur de chaleur
Le choix de l’échangeur de chaleur est une étape de la conception d’un objet et il fait aujourd’hui l’objet de toutes les attentions. En effet, plus l’échangeur de chaleur sera efficace, plus il permettra des économies d’énergie puisque la mise à température d’un fluide sera soumise à une action naturelle et non industrielle. C’est à la fois une question d’économie en termes de coûts, mais aussi de protection de la nature.
Il est important que l’échangeur de chaleur soit entretenu régulièrement afin d’assurer son efficacité. C’est particulièrement vrai de ceux soumis à de grosses contraintes, dans le milieu professionnel par exemple.