Rencontre avec des échangeurs de chaleur remarquables à Chillventa

Au salon Chillventa, on voit beaucoup de groupes froids et pompes à chaleur, mais aussi énormément d’échangeurs de chaleur de tous types. Les échangeurs de chaleur en tant que composants et l’échange de chaleur en tant que procédé technique, sont au cœur des systèmes de chauffage ou de rafraîchissement. Et on n’en parle trop rarement.

Sur le salon Chillventa, trois exemples remarquables d’échangeurs de chaleur ont pu être observés. Spirec, un petit français, est spécialisé dans les échangeurs eau/eau, vapeur/eau, incorrodables en titane ou en acier inoxydable. Le hollandais Oxycom, pour sa part, développe des solutions adiabatiques air/air, capables de remplacer des groupes de climatisation, tout en consommant extrêmement peut d’énergie. Beaucoup plus connu, l’italien Lu-Ve Group propose des solutions mixtes à la fois condenseur et dry-cooler, y compris pour des fluides naturels.

Spirec fabrique des échangeurs pour l’eau et la vapeur en acier inoxydable ou en titane. Leur conception empêche la corrosion et limite sévèrement l’entartrage. ©PP

Contre le développement des bactéries

Spirec a développé une nouvelle architecture d’échange de chaleur eau/eau ou vapeur/eau pour la production d’ECS, en s’appuyant sur ses condenseur/évaporateurs compacts en enroulés EC.TTi.RN en titane ou EC.RN en acier inoxydable. La zone retour de l’échangeur – dans la seconde moitié de l’appareil – a été améliorée pour augmenter la circulation du fluide et l’efficacité de l’échange.

Pour la production d’ECS, Spirec a développé la gamme de préparateurs Spirecs avec l’aide de AIA Life Designers. Ces préparateurs utilisent les échangeurs Spirec, mais comportent en plus des échangeurs de préchauffage, alimentés par une boucle de récupération d’énergie. Le préchauffage de l’eau froide de 10 à 45°C réduit jusqu’à 70%, la quantité d’énergie consommée pour la production d’ECS.

Ce circuit de récupération est alimenté par des panneaux solaires, les condenseurs de groupes froids, … Le Spirecs empêche le développement de légionnelles dans la zone de préchauffage en pratiquant un choc thermique quotidien programmé. Le Spirecs produit de l’ECS a 50°C minimum dans un réseau d’ECS bouclé, de manière à éviter le développement de bactéries dans le réseau. Ce système a déjà été livré à l’Hôpital de Strasbourg où il utilise la chaleur issue de la récupération sur des groupes froids et la production de panneaux solaires thermiques.

A Chillventa, Spirec présentait notamment son nouveau préparateur d’ECS avec préchaufffage – partie de gauche – à partir de récupération de chaleur. Ce préparateur monté sur un skid est conçu pour un choc thermique quotidien de la partie préchauffage. ©Spirec

Le marché des installations vapeur

L’entreprise a proposé une variante à l’APHP (Assistance Publique – Hôpitaux de Paris) où la récupération de chaleur sera issue des bâches de condensats des installations vapeur. La CPCU demande à ce que les condensats soient renvoyés dans son réseau à une température inférieure à 80°C.

Jusqu’à présent, pour y parvenir, les condensats étaient mélangés à de l’eau froide avant de retourner dans le réseau CPCU. S’ils sont utilisés en préchauffage de l’ECS, ils atteindront une chaleur inférieure à 80°C, sans mélange avec de l’eau froide.

Par ailleurs, pour les marchés liés à la vapeur, notamment les hôpitaux, les échangeurs Spirec parviennent à conserver un indice PxV (Pression x Volume) inférieur à 200, même pour les plus grandes puissances de la gamme. Ils échappent donc à l’obligation de vérification des échangeurs annuellement.

Climatisation adiabatique, sans compression ni fluide

De son côté, le hollandais Oxycom https://www.oxy-com.com/en/solutions/ montrait à Chillventa deux procédés adiabatiques : IntrCooll et Precooll. Pour les bâtiments de grand volume – bâtiments logistiques, halls de vente, centres commerciaux, etc. -, IntrCooll offre une solution de climatisation tout air neuf, adiabatique indirect ou direct, avec une puissance froid pouvant atteindre 134 kW, un rendement de 116% sur bulbe humide et un EER jusqu’à 44.

Ce sont des appareils gainables qui embarquent l’échangeur évaporatif Oxyvap d’Oxycom. Ils fonctionnent selon trois modes différents : free-cooling, adiabatique direct pour les jours secs à température moyenne (Single-stage cooling) qui atteint un rendement de 90% sur bulbe humide, pré-rafraîchissement de l’air avant rafraîchissement adiabatique qui atteint un rendement de 116% sur bulbe humide.

Oxycom propose deux modèles de caissons IntrCooll pour 6500 m3/h et pour 15000 m3/h, avec des puissances électriques appelées de 1,36 et de 3,07 kW respectivement et des poids à vide de 185 et de 305 kg. Pour de l’air neuf extérieur à 46°C, les caissons IntrCooll soufflent de l’air à 20,5°C. Pour une température d’air extérieur 28°C, l’air est soufflé à 17,6°C.

Oxycom estime que IntrCooll réduit les consommations d’électricité de 90% par rapport à une solution de climatisation à air classique et diminue de 80% environ le coût d’exploitation annuel.

Une seconde solution pour Oxycom

PreCooll, la seconde solution mise en avant par Oxycom à Chillventa 2018, est destiné à améliorer le rendement des installations de climatisation ou de froid existantes, en créant un microclimat autour de leurs unités extérieures. 

Un mur d’échangeurs Oxyvap est dressé autour des unités extérieures et leur humidification est gérée par la station de pompage intelligente et connectée AquaMizer, disponible avec des puissances de 87, 152 et 232 W et des volumes nominaux 30, 75 et 130 l.

Cela revient à ajouter un module adiabatique aux groupes froids, dry-coolers et condenseurs existants. Cette solution AquaMizer + Oxyvap PreCooll atteint une efficacité de 90%, avec une réduction de pression d’air de 44 Pa à 2 m/s et une vitesse d’air maximale de 3 m/s.

IntrCooll d’Oxycom est un caisson adiabatique pour une ventilation tout air neuf. Il fonctionne selon trois modes différents. ©Oxycom

IntrCool d’Oxycom est conçu pour traiter d’un seul coup un grand volume, pour traiter des postes de travail ou encore pour fonctionner comme une ventilation à déplacement d’air. ©Oxycom

L’ensemble AquaMizer + Oxyvap PreCooll d’Oxycom est conçu pour améliorer les performances des condenseurs, dry-coolers ou groupes de production d’eau glacée air/eau existant. Il consiste à installer autour d’eux, sur l’aspiration d’air, un élément adiabatique. ©Oxycom

Lu-Ve se prépare pour tous les fluides

Autre grand spécialiste de l’échange de chaleur, notamment des condenseurs et des dry-coolers, l’italien Lu-Ve groupe montrait à Chillventa 2018, toute une palette de solutions destinées aux nouveaux fluides naturels, principalement le propane et l’ammoniaque.

Les fluides naturels sont toxiques ou inflammables et soumis à des restrictions d’installations en fonction de la quantité mise en oeuvre. Lu-Ve a donc recherché comment réduire la quantité de fluide utilisée à puissance égale pour faciliter autant que possible l’installation.

L’entreprise a estimé que les échangeurs à microcanaux en aluminium extrudé, en vogue chez nombre de concurrents, présentaient des inconvénients. Elle a donc développé à la place des échangeurs « Minichannel » à ailettes aluminium et tubes cuivre.

Le diamètre des tubes est réduit à 5 mm et leur face intérieure est striée pour provoquer des turbulences dans le fluide et favoriser l’échange. Le profil des ailettes aluminium a également été revu. Les condenseurs de la gamme Minichannel qui embarquent cette nouvelle architecture d’échangeurs réduisent la charge de fluide de 68%, à puissance égale, par rapport à la génération précédente.

Le cas spécifique de l'ammoniaque

Pour le cas spécifique de l’ammoniaque, la nouvelle gamme de refroidisseurs monoblocs Armónia utilise des tubes de 1/2’’ de diamètre et réduit la charge d’ammoniaque à 0,07 kg/kW, soit de 67% environ par rapport à la génération précédente.

Côté acoustique, le silencieux WhispererPlus, conçu pour lkes condenseurs, les dry-coolers et les refroidisseurs de CO2, réduit jusqu’à 6 dB(A) le niveau sonore perceptible, mais diminue aussi de 19% la consommation des ventilateurs.

Toutes ces innovations, plus Propeller – une nouvelle gamme de ventilateur radial à moteur EC et entraînement direct – sont réunies dans le nouveau refroidisseur de CO2 adiabatique pour applications transcritiques. Il est équipé d’échangeurs minichannel avec une pression de fonctionnement maximale de 120 bar.

Lu-Ve Group a inventé le Minichannel : un échangeur composé de tubes cuivre de 5 mm de diamètre et d’ailettes aluminium. A puissance égale, il réduit de plus de 60% le volume de fluide utilisé. ©PP

Pour les rafraîchisseurs de CO2, Lu-Ve rassemble toutes ses innovations : un nouveau ventilateur, les échangeurs minichannel, des modules adiabatiques et son nouveau caisson acoustique qui réduit aussi les consommations d’électricité du ventilateur. ©PP