Quels sont les avantages des échangeurs à plaques compacts ?
Dans l’industrie, la taille des installations est une contrainte très présente : certains procédés industriels demandent beaucoup de place, et celle-ci n’est pas toujours disponible.
Il peut donc être intéressant d’avoir recours à des équipements plus compacts, c’est-à-dire plus petits.
Nous allons nous intéresser au cas des échangeurs à plaques compacts.
Échangeur de chaleur : quelle taille ?
Echangeur de chaleur tubulaire FavierSetrem
Les échangeurs de chaleur existent dans toutes les tailles et (presque) toutes les formes.
Les échangeurs de chaleur tubulaires, dont on considère qu’ils représentent encore 60% des échangeurs sur le marché, peuvent atteindre des tailles impressionnantes, jusqu’à 40 mètres de long et 5 mètres de large.
On comprend donc facilement pourquoi un industriel chercherait à remplacer son échangeur de chaleur par un modèle compact : le gain de place peut être important.
Par comparaison, un échangeur de chaleur à plaques « compact » peut n’occuper que quelques mètres cubes d’espace.
Les type d’échangeurs à plaques compacts
Les échangeurs de chaleur compacts sont surtout des échangeurs à plaques.
La technologie des plaques permet de réaliser des échangeurs plus petits, car la surface d’échange est démultipliée, du fait de la démultiplication du nombre de plaques.
Échangeurs à plaques et joints
Le type le plus commun d’échangeur à plaques compact est l’échangeur à plaques et joints.
Il s’agit d’une série de plaques maintenues ensemble par des joints.
Sa conception permet un échange thermique plus performant et une forte turbulence, ce qui, combiné au gain de place, offre des gains de performance énergétique ainsi qu’une résistance accrue à l’encrassement.
Cependant, les joints sont le plus souvent fait de polymères qui résistent mal aux hautes températures et aux hautes pressions.
Échangeurs à plaques brasées
Les fabricants proposent ainsi des modèles que l’on appelle brasés.
Il s’agit d’échangeurs de chaleur dont les plaques sont maintenues par une brasure.
Ils supportent de plus hautes températures et pressions, et sont souvent fabriqués en acier inoxydable avec une brasure au cuivre.
Toutefois, ces échangeurs compacts supportent mal les hautes pressions (au delà de 30 bar) et les hautes températures (au delà de 200°C).
Si votre application nécessitent donc d’utiliser des fluides très chauds ou à haute pression, les échangeurs à plaques brasées ne suffiront pas.
Échangeurs à plaques soudées
Echangeur à plaques soudées AlfaLaval AlfaREX
Dans ce cas, il existe des modèles soudés.
Avec cette technique de fabrication, les joints (ou la brasure) qui maintiennent habituellement les plaques entre elles sont remplacés par des soudures.
L’avantage principal de ces modèles est qu’il est possible de les fabriquer avec des matériaux très divers en fonction des fluides utilisés, des températures et des pressions.
On trouve donc des alliages à base d’acier inoxydable, mais il est aussi possible de fabriquer des modèles en graphite ou en titane par exemple.
Il faut toutefois noter que le matériau utilisé imposera des limites de température et de pression.
Les avantages des échangeurs de chaleur compacts
Il est simple de voir le premier avantage de ces échangeurs compacts : leur taille.
Le gain de place peut être impressionnant, et donc permettre de réutiliser la place gagnée pour un autre procédé.
Mais il faut aussi savoir que les échangeurs compacts ont une performance d’échange thermique souvent bien supérieure à leurs homologues tubulaires, et sont ainsi plus performants.
De même, la turbulence plus importante pour les fluides dans l’échangeur les rend moins sensibles à l’encrassement ou à la corrosion que les échangeurs tubulaires.
Enfin, il faut mentionner le gain de poids.
Il s’agit d’une vraie réalité pour beaucoup d’industriels : les échangeurs tubulaires étant très gros, ils sont souvent très lourds, et donc pas faciles à installer, à maintenir ou à déplacer une fois leur cycle de vie terminé.
Imaginez emmener sur une plateforme offshore un appareil de 40 mètres de long !
Enfin, la maintenance des échangeurs de chaleur compacts est bien entendue facilitée par leur petite taille.
Il est plus facile d’effectuer les inspections extérieures, la détection de fuites, le nettoyage et la maintenance en général !
Passer au compact : une réalité ?
Dans la plupart des cas, oui.
Les échangeurs à plaques compacts peuvent être utilisés dans la plupart des applications industrielles.
C’est souvent l’échangeur à plaques et joints qui est la solution la plus adaptée, mais des modèles existent qui supporteront des applications nécessitant des hautes pressions et températures.
Cependant, malgré les innovations constantes des fabricants, ces échangeurs ne sont pas encore capables de supporter les très hautes pressions et très hautes températures.
Pour certaines applications, il faudra donc se contenter des échangeurs tubulaires.
Échangeur à plaques compacts : quel coût ?
C’est le nerf de la guerre ! Globalement, les modèles d’échangeurs à plaques compacts sont moins chers que les échangeurs tubulaires.
Cependant, il faut considérer le coût total installation comprise. Si vous avez un échangeur tubulaire en place, il faudra l’enlever et l’évacuer, ce qui peut coûter très cher.
De même, la tuyauterie n’est pas toujours adaptée au nouveau modèle.
Il faut toutefois considérer, comme toujours, le retour sur investissement.
Si votre nouvel échangeur vous permet d’optimiser votre récupération d’énergie, et qu’il est plus performant, le retour sur 10 ans peut être extrêmement intéressant !
Les fabricants, en terme de performance, travaillent dur pour permettre un amortissement sur un an grâce à des modèles de plus en plus efficaces pour transférer et récupérer la chaleur !
Il vous faut donc considérer le paysage au plus large.
