Les échangeurs de chaleur à microcanaux (MCHE) ont fait leur entrée dans l’industrie du CVC. Repensés pour cibler les besoins des systèmes CVC, ces échangeurs de chaleur améliorent l’efficacité et les économies de coûts pour les propriétaires, les gestionnaires et les occupants.

Introduction des MCH

Les MCH sont une variante des échangeurs de chaleur à ailettes et à tubes. Au moins un fluide, généralement du réfrigérant ou de l’eau, s’écoule à travers des tubes ou des canaux fermés tandis que de l’air circule à travers les ailettes connectées. Le diamètre hydraulique des canaux est inférieur à 1 mm.

Les industries de transport et de traitement chimique utilisent les MCH depuis des décennies. La volonté d’améliorer l’efficacité a conduit à leur introduction dans les systèmes CVC. Cependant, l’utilisation en CVC a nécessité plusieurs modifications de conception qui ne se sont développées que récemment.

Les fabricants actuels se concentrent sur tous les matériaux en aluminium et la construction de brasage. L’utilisation d’un seul matériau pour la construction produit un taux de transfert de chaleur constant. Les températures élevées utilisées dans le brasage produisent un alliage métallurgique solide au niveau des joints. Ces méthodes réduisent la résistance au transfert de chaleur.

D’autres modifications de conception se concentrent sur les moyens de limiter la condensation, la corrosion et d’améliorer l’écoulement des fluides. La taille des collecteurs ainsi que le nombre et l’orientation des microcanaux varient en fonction de l’emplacement de l’échangeur de chaleur dans le système CVC et des fluides qui transportent la chaleur. Certains sont spécifiquement conçus pour gérer les changements de phase requis dans les condenseurs et les évaporateurs.

Avantages des microcanaux

Le petit diamètre hydraulique des canaux entraîne de multiples avantages techniques. Le principal avantage de l’utilisation des MCHES en CVC est l’efficacité. De nombreux conduits plus petits offrent une plus grande surface de contact entre le réfrigérant et la paroi que les tubes plus grands dans le même espace. L’augmentation de la surface améliore l’efficacité du transfert de chaleur, certains fabricants indiquant une amélioration de 20 à 40% par rapport aux échangeurs de chaleur à ailettes et à tubes traditionnels.

Le transfert de chaleur dans les échangeurs de chaleur se produit principalement le long des parois par conduction, tandis que le centre du fluide met plus de temps à libérer sa chaleur par convection. Des tubes plus étroits réduisent la majeure partie du fluide traversant. La convection joue moins de rôle dans le transfert de la chaleur. Ainsi, non seulement un pourcentage plus élevé du réfrigérant est en contact avec les parois pour transférer de la chaleur, mais le même degré de transfert de chaleur nécessite moins de réfrigérant.

Les fabricants estiment que les CHM nécessitent 30 % de réfrigérant en moins. Étant donné que les MCH sont beaucoup plus efficaces, ils peuvent être plus petits (jusqu’à 30%) et peser moins (60% de moins) que les échangeurs de chaleur comparables. Leur taille et leur efficacité permettent d’utiliser des ventilateurs plus petits et de réduire la consommation d’énergie globale du système. Un avantage supplémentaire pour les ventilateurs plus petits est moins de bruit. Les MCHES permettent plus de flexibilité dans la mise en page et la conception sans se soucier des plaintes de bruit.

Les MCHE ne sont pas parfaits

Deux inconvénients sont à noter. Le condensat peut nuire à l’efficacité en bloquant le flux d’air à travers les ailettes. Un autre problème est la distribution du débit de réfrigérant. Les caractéristiques de conception pour résoudre ces problèmes comprennent l’orientation du canal, la conception et l’espacement des ailettes, ainsi que des chicanes ou des trous dans les collecteurs pour contrôler le flux.

Avec les avantages de l’efficacité, l’utilisation des MCHES en CVC augmentera. Le coût des matières premières pour la fabrication et le coût des réfrigérants auront un impact sur la croissance du marché. Le cuivre, qui est utilisé dans les échangeurs de chaleur à ailettes et à tubes traditionnels, est plus cher que l’aluminium. Les économies supplémentaires résultant de la réduction de la rétention de réfrigérant encouragent également les entreprises et les installations à choisir les MCH plutôt que les échangeurs de chaleur traditionnels pour leurs besoins en CVC.

Par rapport à d’autres industries, le marché des MCHE dans les services de CVC est relativement nouveau. Les gestionnaires d’installations et les propriétaires d’immeubles doivent économiser considérablement de l’utilisation des MCH dans leurs systèmes de CVC. Les fabricants ont repensé ces échangeurs de chaleur pour maximiser les propriétés de transfert de chaleur, réduire les coûts de fabrication et d’utilisation des unités et réduire l’espace nécessaire aux systèmes CVC.