Un échangeur de chaleur est un dispositif indispensable pour qu’une installation industrielle fonctionne correctement. L’échangeur thermique dans l’industrie assure la performance de l’installation. Afin de gérer parfaitement les coûts et l’efficacité énergétique des installations industrielles, choisir un modèle d’échangeur adapté et performant est important. Découvrez à quoi servent des échangeurs de chaleur dans l’industrie, les différents types disponibles et les critères pour choisir l’appareil qui correspond le plus à ses besoins et budget.
Qu’est-ce qu’un échangeur de chaleur dans l’industrie ?
Avant de savoir à quoi sert un échangeur de chaleur dans l’industrie, comprendre son principe est indispensable. Les échangeurs de chaleur utilisés dans l’industrie sont des éléments qui permettent le transfert de l’énergie thermique d’un fluide à un autre. Les échangeurs thermiques sont des pièces que l’on retrouve au sein des systèmes de chauffage et de climatisation. Ce type de dispositif dispose d’un fluide primaire (premier fluide) qui chauffe. Le transfert de chaleur s’effectue sans que le fluide primaire et le fluide secondaire se touchent ou se mélangent. L’utilisation d’un matériau conducteur, tel que l’acier, l’aluminium, le cuivre ou l’inox, est indispensable au sein de la composition des échangeurs de chaleur. Cela permet notamment que les échanges de chaleur se réalisent de manière optimale. De même, grâce à ses matériaux conducteurs, les déperditions thermiques sont évitées. Les échangeurs de chaleur pour industrie existent en diverses technologies. Néanmoins, les plus populaires pour une utilisation industrielle sont les échangeurs à plaques et les échangeurs tubulaires.
Quel est le rôle des échangeurs de chaleur dans l’industrie ?
Les rôles des échangeurs de chaleur dans l’industrie sont nombreux. La fonction principale d’un échangeur de chaleur est le préchauffage et le refroidissement d’un fluide (liquide ou gaz). Les échangeurs thermiques industriels jouent un rôle de récupérateur de l’énergie thermique. C’est une fonction intéressante lorsqu’il s’agit de performance énergétique des installations des industriels. Les échangeurs de chaleur peuvent servir à réfrigérer. Ils dissipent l’énergie créée vers un milieu extérieur. Quand le refroidissement se fait grâce à l’air, il s’agit d’aéroréfrigérant humide ou sec. L’autre mission d’un échangeur de chaleur au sein de l’industrie et la captation ou l’émission de l’énergie thermique. L’échangeur se charge de capter ou de transmettre cette énergie vers le lieu où celle-ci sera utilisée. Les échangeurs de chaleur ont un rôle de condenseurs. Cette pièce garantit la condensation totale ou partielle d’un gaz. Enfin, ces derniers ont une fonction d’évaporateurs. L’évaporation totale ou partielle d’un liquide est assurée par l’échangeur thermique.
Lien entre échangeurs de chaleur au sein de l’industrie et performance énergétique
Élément indispensable dans les installations industrielles, un échangeur thermique est polyvalent. Les échangeurs de chaleur servent à plusieurs choses en même temps. Un modèle d’échangeur de chaleur peut en effet garantir de nombreux rôles selon l’installation au sein de laquelle il est utilisé. C’est pour cette raison qu’il peut être compliqué de choisir ce type d’élément. Toutefois, le choix d’un échangeur doit se faire avec minutie, surtout lorsqu’il s’agit de remplacer un modèle antérieur. Les échangeurs thermiques au sein de l’industrie sont des dispositifs indispensables pour ce qui est de la performance énergétique. En effet, environ 90 % de l’énergie thermique que l’on utilise dans l’industrie passe une fois ou plus par les échangeurs (source : Groupe de Recherche sur les échangeurs thermiques GRETh). Un échangeur est donc un élément important pour la stratégie de performance énergétique et la gestion de l’énergie. Les échangeurs de chaleur de l’industrie permettent donc une meilleure gestion des moyens énergétiques et financiers.
Échangeurs de chaleur industriels pour récupérer l’énergie et optimiser les installations
Les échangeurs de chaleur industriels servent également à récupérer l’énergie et à optimiser les installations. Afin que les installations soient performantes et que leurs coûts diminuent, la récupération de la chaleur est une priorité pour les industriels. En effet, tous les ans, 100 TWh de chaleur sont perdus, d’après l’Ademe. Lorsqu’un procédé émet de la chaleur et qu’un autre en a besoin, il est possible de récupérer l’énergie répandue par le premier, afin de l’introduire dans le deuxième. Il s’agit d’une valorisation interne de chaleur. Les échangeurs de chaleur dans l’industrie sont efficaces pour cette valorisation.
Les différents types d’échangeurs thermiques dans l’industrie
Les différents types d’échangeurs thermiques dans l’industrie sont les suivants :
- Échangeurs de chaleur tubulaires (échangeur tubulaire vertical et échangeur tubulaire horizontal)
- Échangeurs de chaleur à tubes en U
- Échangeurs de chaleur thermiques à plaques (échangeur thermique à plaque air/air et échangeur thermique à plaques eau/eau)
- Échangeurs de chaleur à spirale
- Échangeurs de chaleur à ailettes
- Échangeurs de chaleur à bloc
- Échangeur de chaleur rotatif
- Économiseur ou condenseur
Critères pour choisir un échangeur de chaleur pour industrie
Le choix d’un échangeur de chaleur pour industrie est un paramètre important pour la gestion des coûts et la performance de l’installation. La technologie d’échange thermique utilisée est le critère le plus important à prendre en compte pour choisir son dispositif (échangeurs à plaques ou échangeurs tubulaires). Voici une liste des critères à considérer pour choisir des échangeurs de chaleur dans l’industrie :
- Sens d’écoulement des deux fluides (contre-courant, co-courant, courant croisé)
- Type d’échange (convection, conduction, rayonnement)
- Fluides utilisés (gaz, liquides)
- Encrassement éventuel produit par les fluides
- Conditions d’utilisation de l’échangeur
- État des deux fluides (sale, diphasiques, monophasiques)
- Encombrement
- Risques de fuites
- Tarif de l’échangeur de chaleur.
