Dans le secteur industriel notamment, l’échangeur thermique — et en particulier l’échangeur thermique à plaques et joints — constitue une solution dont les performances énergétiques ne sont plus à prouver. Mais comment fonctionne un échangeur thermique ? Réponse tout de suite !
Fonctionnement d’un échangeur thermique : l’échange entre fluides
L’échangeur thermique ne porterait-il pas, finalement, mal son nom ? En effet, il ne s’agit pas vraiment d’échanger quelque chose contre autre chose. L’échangeur thermique repose en effet sur un transfert d’énergie calorifique, d’un fluide à l’autre. Ceux-ci sont appelés de la façon suivante :
- Le fluide primaire, celui qui est dit « chauffant » ;
- Le fluide secondaire, celui qui est chauffé.
Ces fluides peuvent être de nature différente : de l’eau, des liquides, de l’air, un gaz particulier … Ils impactent forcément le fonctionnement de l’échangeur thermique, notamment sur l’aspect entretien et maintenance : ils peuvent être visqueux, sales, s’encrasser pour certains plus vite que d’autres, etc. Ils circulent au sein de l’échangeur thermique de plusieurs façons :
- À co-courants, ou courants parallèles : dans ce cas, les deux fluides parcourent la surface d’échange dans le même sens ;
- À contre-courants, ou courants opposés : dans ce cas, les fluides primaires et secondaires parcourent la surface d’échange dans un sens opposé, ce qui occasionne un écart de température notable sur la surface d’échange ;
- À courants croisés, une alternative qui réunit quelques caractéristiques du co-courants et du contre-courant.
Deux types principaux d’échangeurs thermiques
Échangeur de chaleur à plaques et joints Barriquand
Les échangeurs thermiques reposent sur plusieurs technologies, dont les caractéristiques peuvent être très différentes. Il en existe deux principales, proposées par la plupart des fournisseurs et des fabricants : les échangeurs thermiques tubulaires et les échangeurs thermiques à plaques.
Le premier, l’échangeur thermique tubulaire, a la réputation d’être très résistant. Son fonctionnement repose sur un faisceau de tubes disposés dans une calandre.
Les fluides circulent pour l’un dans les tubes, et pour l’autre dans la calandre.
Capable de résister à des températures et à des pressions extrêmes — même s’il est sensible aux vibrations —, l’échangeur thermique tubulaire présente l’inconvénient de ne pas convenir à toutes les installations. Il s’agit en effet d’appareils très imposants, pouvant mesurer plusieurs dizaines de mètres de long !
Le second, l’échangeur thermique à plaques, est composé, comme son nom l’indique, de nombreuses plaques, séparées les unes des autres par quelques millimètres.
Les fluides circulent alternativement entre les plaques, ce qui permet le transfert de chaleur. Il existe plusieurs modes de fonctionnement : à plaques et joints (les plaques sont maintenues par des joints qui assurent l’étanchéité), à plaques brasées (une brasure au cuivre remplace les joints), à plaques soudées (les plaques sont, comme leur nom l’indique, soudées), à plaques assemblées par fusion …
L’échangeur thermique à plaques permet par ailleurs de créer un flux turbulent, facilitant son entretien. Beaucoup plus compact, plus performant mais un peu moins résistant que l’échangeur thermique tubulaire, l’échangeur thermique à plaques constitue aujourd’hui une solution crédible pour la plupart des applications industrielles.
Un de ses principaux avantages est d’être très performant en terme de récupération d’énergie, ce qui peut vous permettre d’optimiser la performance des installations industrielles, générant ainsi un gain non profitable en matière d’efficacité, de coûts, mais aussi d’impact environnemental.
Le mode de fonctionnement de l’échangeur thermique que vous choisirez dépendra notamment de vos besoins en énergie. Pour que le retour sur investissement soit intéressant, n’hésitez pas à en discuter avec un professionnel du secteur.
