Le principe de l’échangeur thermique est de permettre le transfert de la chaleur d’un fluide à un autre. La surface de contact entre les deux canalisations conditionne la quantité d’énergie qui passe de l’un à l’autre. Mais un échangeur thermique prend en réalité de bien nombreuses formes, de nombreux fluides, et s’applique dans de nombreux usages en fonction du but recherché. Voyons donc quels sont les différents types d’échangeurs thermiques.
Les principaux fluides permettant les échanges thermiques
L’eau est tout simplement le fluide caloporteur le plus courant, et permet donc un échange de chaleur efficace dans des canalisations qui peuvent rester, d’un point de vue technique, simples. C’est par exemple l’eau que l’on retrouve dans les radiateurs du chauffage central de votre maison. La chaudière chauffe l’eau qui est transportée dans les canalisations qui chauffent à leur tour le radiateur. Et le radiateur, devient chaud, chauffe à son tour l’air ambiant.
D’autres liquides peuvent être utilisés comme de l’eau additionnée d’antigel, de l’huile, de l’air ou encore de la vapeur d’eau. Les principales combinaisons sont les suivantes ;
- Eau/eau
- Vapeur d’eau/eau
- Huile/eau
- Eau/air
- Huile/air
- Air/air
Dans des installations industrielles, il peut être question d’utiliser aussi des gaz ou des métaux liquides.
Une question de courant
Les échangeurs thermiques se définissent par le courant des fluides dans les canalisations. On parle de co-courant lorsque les deux fluides vont dans le même sens dans deux canalisations séparées. Au contraire, on parle de contre-courant lorsque les deux fluides vont dans des sens opposés. Enfin, les courants croisés sont associés à des canalisations de formes arrondies, et jouent donc à la fois sur la rencontre dans le sens du courant ou le sens inverse. On parle aussi de courant croisé pour deux canalisations à angle droit.
Les différents matériaux pour les échangeurs thermiques
Les échangeurs thermiques prennent de nombreuses formes en fonction du domaine d’application. Ils se constituent donc de matériaux très différents pour répondre à la problématique de l’efficacité de l’échangeur de chaleur en fonction du fluide. On parle de la capacité conductrice du matériau.
Dans les applications grand public comme les radiateurs, chauffe-eau, chaudière, radiateur de voiture ou VMC, on trouve principalement du cuivre, de l’inox, de l’aluminium ou encore de l’acier.
Les différentes technologies d’échangeur de chaleur
L’échangeur à plaques est considéré comme l’une des solutions les plus performantes. Il s’agit de plaques, généralement ondulées, qui peuvent être soudées, à joint, brassées ou assemblées par fusion. Il fonctionne très bien pour les échanges air/air ou eau/eau.
L’échangeur thermique tubulaire s’applique dans le domaine industriel en raison de son encombrement mais aussi de sa capacité à répondre à des besoins de grande capacité. Il n’est pas utilisé en installation domestique.
L’échangeur thermique en forme de serpentin est un tube transportant le liquide primaire qui circule de façon arrondie au milieu du liquide qu’il réchauffe. C’est une solution que l’on retrouve par exemple dans les ballons d’eau chaude.
