Sous-dimensionnement de l’échangeur de chaleur à plaques — qu’est-ce que cela signifie en pratique ?

Le sous-dimensionnement du PHE (échangeur de chaleur à plaques - "Plate Heat Exchanger") est l’utilisation d’un échangeur dont les performances sont inférieures à celles requises par notre installation de chauffage. Pour faire simple, il s’agit de l’utilisation d’un échangeur pas assez performant, qui n’est pas capable de transférer la bonne charge d’énergie thermique du côté chauffage, c’est-à-dire du circuit de chauffage vers le côté installation (c’est-à-dire là où nous avons des récepteurs de chaleur - radiateurs ou chauffage par le sol).

Le sous-dimensionnement d'un échangeur est-il un phénomène dangereux pour l'installation ? Pas toujours, mais parfois cela peut l'être. Cependant, cela comporte toujours des complications plus ou moins importantes.

Conséquences d'un sous-dimensionnement d'un échangeur de chaleur en pratique

- ou de l’utilisation d’un échangeur de chaleur à plaques sous-dimensionné dans un système de chauffage

Appartement ou maison sous-chauffée

Supposons que nous disposions d’une chaudière (ou d’une autre source de chaleur) d’une capacité de 20 kW (parce que la charge thermique que le concepteur a calculée fait partie de la demande de notre maison ou de notre appartement). Pendant ce temps, nous avons utilisé l’échangeur de chaleur qui est capable de transférer seulement 15 kW au côté de l’installation. Le résultat ou la conclusion est simple, la maison ne recevra pas les 20 kW demandés, ce qui signifie qu’elle sera sous-chauffée. On aura froid. C’est en période d’hiver rigoureux qu’on le ressentira le plus.

À ce stade, il est important d’attirer l’attention sur le fait que l’échangeur de chaleur ne doit PAS être dimensionné en fonction de la puissance nominale (généralement calculée pour des températures et des débits élevés, alors que, par exemple, les chaudières à gaz ou à granulés les plus répandues fonctionnent généralement à des températures plus basses). L’échangeur de chaleur doit être calculé de manière à pouvoir transférer la charge thermique donnée dans les conditions données (dans notre exemple, il s’agissait de 20 kW). Cela n’a rien à voir avec la puissance nominale du PHE — en simplifiant, si nous voulons transférer 20 kW — cela ne signifie pas que nous recherchons un PHE 20 kW.

Le fait que l’échangeur de chaleur ait une puissance nominale de 20 kW signifie souvent qu’il est capable d’atteindre 20 kW lorsqu’il est alimenté par une température très élevée (en fait réalisable uniquement dans des conditions industrielles), mais il n’est absolument pas capable d’atteindre la puissance 20 kW, lorsque nous l’alimentons avec une chaudière à charbon fonctionnant à 50-55 °C.

Il est préférable de choisir un spécialiste ou un vendeur d’échangeurs. Pour le dimensionnement, ils recherchent plutôt un transfert d’échange de chaleur (ce qui est une bien meilleure idée) ou utilisent des logiciels spéciaux pour le dimensionnement des PHE.

Possibilité d’obstruction ou d’accumulation de calcaire à l’intérieur de l’échangeur de chaleur

Les échangeurs trop petits ont plus souvent tendance à se boucher. Le PHE bouché est en fait bloqué et empêche ou diminue considérablement le fonctionnement du système de chauffage. Un tel échangeur ne peut pas être nettoyé efficacement et conduit souvent à la nécessité d’en acheter un nouveau. Dans le cas d’un échangeur correctement choisi, il peut également se produire, mais l’expérience montre que cela se produit après plusieurs années, tandis que dans le cas d’un échangeur trop petit — souvent après 2-3 saisons. La formation de calcaire est en quelque sorte inévitable, du moins partout où l’on a de l’eau dite « dure ». Mais les échangeurs de chaleur trop petits par rapport à l’installation ont tendance à se boucher beaucoup plus facilement à la suite de ce processus.

Eau bouillante dans un système de chauffage - un échangeur de chaleur trop petit

C’est un phénomène dangereux. Dans le cas d’un échangeur trop petit, l’eau du côté de la chaudière est tout le temps chauffée. L’échangeur, n’étant pas assez performant, n’est pas capable de capter sa température et de la déplacer du côté du radiateur par exemple. L’eau chaude retourne donc à la chaudière. Heureusement de nos jours la plupart des chaudières s’éteignent, mais avec les vieilles chaudières qui n’ont pas un tel mécanisme, cela risque d’endommager l’installation. Cependant, pour faire bouillir de l’eau dans un système de chauffage ou de cheminée, nous ne pouvons conduire que lorsque l’échangeur est définitivement et significativement sous-dimensionné. S’il est un peu trop petit, disons jusqu’à un certain point ou dans une légère gamme spécifique — il n’est pas si facile d’obtenir de l’eau bouillante. Il est certain que tout sous-dimensionnement d’un PHE ne conduit pas à ce problème.

Quelles sont les causes du sous-dimensionnement d'un echangeur thermique en pratique ?

La cause la plus courante du sous-dimensionnement des échangeurs est de prendre le prix comme seul ou principal critère. Il est intéressant de comparer le prix de l’échangeur avec le prix de la chaudière, de la cheminée, de la pompe à chaleur ou de l’installation dans son ensemble, etc. Il faut se demander s’il est judicieux de risquer l’installation pour économiser 20 à 50 euros, car souvent cette différence de prix vous permet d’acheter un PHE d’une puissance correcte, exprimée en kW.

La deuxième raison fréquente est de regarder la puissance nominale de l’échangeur, sans tenir compte du fait qu’elle se réfère souvent à des applications industrielles (pas du tout similaires à notre installation domestique). Le fait que la puissance de l’échangeur soit nominalement de 125 kW ne signifie pas qu’il est capable d’atteindre 125 kW dans une installation avec une chaudière à charbon, une chaudière à gaz, une chaudière à pellets fonctionnant à des températures relativement basses (environ 50-55 °C). L’échangeur atteint sa puissance nominale dans des conditions industrielles, où la température de départ et les débits des fluides sont nettement plus élevés.

Dans le cas d’une chaudière domestique fonctionnant en moyenne à 50-60oC, en fonction des débits également — le même échangeur de chaleur ne peut souvent atteindre que 20-30kW et ne devrait pas fonctionner avec des appareils de chauffage plus importants que 20 ou 30 kW. Dans le cas d’une pompe à chaleur, ce coefficient est très éloigné, même des chaudières.

L’ignorance de ces faits, parfois même par les installateurs, fait souvent apparaît en pratique un problème de sous-dimensionnement, bien que nous l’ayons exclu. Sélectionnez l’échangeur non pas en fonction de la puissance nominale, mais en fonction de la puissance réalisable pour une source de chaleur donnée, dans des conditions données.

En cas de problèmes liés à la sélection correcte de l’échangeur de chaleur, la meilleure solution est de contacter notre service.

_____________________________________________