Les indicateurs de performance d’un échangeur énergie

L’échangeur thermique est un élément incontournable pour transférer l’énergie calorifique. Cela est valable aussi bien au niveau domestique qu’industriel. D’ailleurs, les applications de ce dispositif sont très diverses. Il permet le préchauffage ou le refroidissement d’un gaz ou d’un liquide, il aide aussi à capter la chaleur pour la restituer et permet l’humidification ou la déshumidification d’un gaz. Mais comment alors reconnaître un échangeur énergie performant ? Les réponses dans ce qui suit !

Bref rappel sur le rendement d’un échangeur énergie

Avant de s’intéresser à la performance d’un échangeur énergie, rappelons ce qu’est le rendement de ce dispositif. En fait, le rendement d’un échangeur thermique correspond à la proportion de l’énergie de ventilation que le dispositif permet de récupérer. Concrètement, il s’agit du rapport du transfert réel de chaleur sur le transfert maximum qui peut avoir lieu. Rassurez-vous, la valeur de ce rendement est généralement donnée par le constructeur.

Parfois, il peut aussi arriver que la notion de rendement soit remplacée par celle d’efficacité thermique d’un échangeur. Mais dans ce cas, il s’agit d’un rapport basé sur les températures des deux fluides concernées lors du transfert.

Quoi qu’il en soit, plusieurs facteurs peuvent influencer le rendement d’un échangeur thermique. Il y a par exemple la chaleur latente de l’air extrait, la vitesse de passage de l’air ainsi que la nature du récupérateur et ses composants.

Il convient aussi de noter que la valeur du rendement d’un échangeur thermique augmente avec la diminution de la vitesse de passages fluides, l’augmentation de la surface d’échange et l’accroissement de la différence de température entre les deux fluides.

Performance d’un échangeur énergie, les paramètres à prendre en compte

Plusieurs indicateurs déterminent la performance d’un échangeur thermique. Ces indicateurs déterminent à leur tour la capacité du dispositif à réchauffer ou à refroidir rapidement un fluide. Aussi, ils peuvent aussi limiter les déperditions d’énergie.

Le coefficient de transfert thermique

Cet indicateur mesure la capacité d’un échangeur énergie à transférer la plus grande partie de la chaleur d’un fluide à un autre. A cet effet, sa valeur dépend essentiellement des matériaux utilisés. Plus ceux-ci sont conducteurs, plus ce coefficient sera élevé. Outre cela, l’épaisseur et la surface de contact influent aussi sur ce coefficient.

Ce coefficient est également appelé coefficient d’échange global U. Plus il est important, plus l’échangeur sera performant.

La capacité thermique des fluides utilisés par l’échangeur

Il s’agit ici de la capacité du fluide qui circule à l’intérieur de l’échangeur à absorber ou à restituer l’énergie calorifique via l’échange thermique. A cet effet, cet indicateur est exprimé en joules par kilogramme kelvin. Sachez cependant que sa valeur varie en fonction de la pression.

L’écart de température entre les fluides

Ce paramètre est essentiel pour la performance d’un échangeur, car plus l’écart de température est important, plus le transfert d’énergie sera rapide et efficace.

Le type de convection

Un échangeur thermique est plus efficace si la convection est forcée. Cela signifie que les fluides sont mis en mouvement à l’intérieur du système de manière volontaire. Pour ce faire, l’usage d’une ventilation peut par exemple être envisagé.

Le critère de compacité

Ce critère de performance est tout aussi important que les autres. Il s’obtient via un rapport entre l’aire de la surface d’échange et le volume de l’échangeur. Un échangeur thermique compact est un système dont la compacité est supérieure à 700 m²/ m³. Toutefois, cette valeur peut varier entre 500 et 800 m²/m³.

Choix d’un échangeur thermiques performant

Pour un projet relatif à la mise en place d’un équipement thermique, le choix du modèle le plus performant est essentiel. A ce propos, vous devez sélection un système bénéficiant d’une technologie adaptée. En effet, le choix des technologies d’échangeurs énergies est très vaste.

Afin de ne pas fausser votre choix technologique, les critères suivants vous seront d’une très grande aide :

• les fluides de transfert – les caractéristiques des fluides importent beaucoup pour le choix d’un échangeur thermique performant. A cet effet, vous devez définir le plus précisément possible les conditions d’usage de l’échangeur et le process dans lequel vous allez l’intégrer. Il convient aussi de noter que cette définition des fluides du procédé permet de déterminer les diverses propriétés thermophysiques des fluides. Celles-ci seront prises en compte lors des calculs des diverses grandeurs dimensionnelles.

• l’état des fluides de transfert  (monophasique ou diphasique) ;
• l’encrassement des échangeurs ;
• les conditions d’usage (températures maximales, pression maximale…) ;
• les risques de fuite de fluides et les exigences d’étanchéité ;
• les critères d’encombrement.

A part les nombreux paramètres et critères cités précédemment, le coût de l’échangeur est également un élément important à ne pas négliger pour faire le bon choix.  Une fois que vous aurez déterminé les conditions d’usage de l’échangeur, vous pourrez vous pencher sur tous ces critères pour faire un choix technologique adapté.