Échangeur de chaleur gaz-eau - caractéristiques, principes de fonctionnement, construction

Le échangeur de chaleur à fréon - aussi échangeur gaz-eau, également connu sous le nom d’échangeur de chaleur à plaques liquide-fréon, est couramment utilisé dans les processus de refroidissement, de climatisation et de chauffage. C'est un dispositif avec un spectre d'applications relativement étroit en raison des fluides qu'il traite. Si vous souhaitez en savoir plus sur ce qu'est un échangeur de chaleur à fréon et où il est utilisé, lisez attentivement cet article. Vous découvrirez également comment fonctionne un échangeur de chaleur à fréon, sa construction, ainsi que les secteurs et applications dans lesquels il est utilisé. Bonne lecture.

Qu'est-ce qu'un échangeur de gaz-eau ?

L'échangeur de chaleur gaz-eau est un échangeur de chaleur à plaques soudées avec une construction spéciale permettant de travailler avec deux fluides dans des états différents. L'échangeur de chaleur à fréon est un dispositif destiné à transférer la chaleur entre deux fluides ayant des états différents. L'un des fluides est un liquide, comme l'eau ou un mélange d'eau et de glycol, et l'autre est un gaz, tel que le fréon, le réfrigérant R404, R32, R290 ou similaire.

Il est utilisé dans divers systèmes de refroidissement et de climatisation où il est nécessaire de transférer la chaleur de manière efficace.

• ✅ BLOG: Fluides frigorigènes - le freon dans les pompes à chaleur ou les climatiseurs
• ✅ BLOG: Transformer une climatisation en pompe à chaleur air-eau - est-ce efficace?

Échangeur de chaleur Réfrigérant-Eau Ba-26-20-F 0,52m² 5 kW

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Échangeur de chaleur Pompe à chaleur - Gaz-Eau Ba-68-20-F 1,36m² 14 kW

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Échangeur de chaleur Pompe à chaleur - Gaz-Eau Ba-68-50-F 3,40m² 35 kW

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Échangeur de chaleur Réfrigérant-Eau Ba-26-60-F 1,56m² 16 kW

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Évaporateur, ou l'échangeur de chaleur à fréon en pratique

L'échangeur de chaleur à fréon est utilisé comme évaporateur dans les unités de réfrigération, les pompes à chaleur et les climatiseurs, toujours en tenant compte de la pression de fonctionnement maximale que peut supporter une telle installation - car chaque échangeur de chaleur a une pression de fonctionnement maximale admissible.

Les évaporateurs de réfrigération ou les évaporateurs de pompe à chaleur sont des éléments clés du fonctionnement de chacun des dispositifs mentionnés. Ils sont responsables de l'échange de chaleur entre différents fluides. Dans l'évaporateur, la chaleur de l'environnement est transférée au fluide réfrigérant. En conséquence, le fluide réfrigérant (par exemple le fréon) change son état de liquide à gaz. Ce processus est communément appelé évaporation.

Condenseur, ou la seconde utilisation de l'échangeur de chaleur à fréon

L'échangeur de chaleur à fréon est également utilisé comme condenseur, c'est-à-dire le second dispositif clé pour l'échange de chaleur dans les pompes à chaleur, les climatiseurs et les unités de réfrigération.

Le condenseur de réfrigération ou le condenseur de pompe à chaleur est un élément fondamental dans le cycle de réfrigération des dispositifs mentionnés ci-dessus. Sa tâche est de convertir le fluide réfrigérant gazeux (par exemple le fréon) en liquide. Ce processus se produit après que le fluide réfrigérant gazeux a été préalablement évaporé et a absorbé la chaleur dans l'évaporateur.

Échangeur de chaleur Pompe à chaleur - Gaz-Eau Ba-68-10-F 0,68m² 8 kW

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Échangeur de chaleur Pompe à chaleur - Gaz-Eau Ba-68-26-F 1,77m² 18 kW

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Échangeur de chaleur Pompe à chaleur - Gaz-Eau Ba-68-60-F 4,1m² 44 kW

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Échangeur de chaleur Réfrigérant-Eau Ba-26-70-F 1,82m² 18 kW

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Comment fonctionne l'échangeur de chaleur à plaques gaz-eau ?

L'échangeur de chaleur à plaques gaz-eau est un dispositif qui permet l'échange de chaleur entre deux substances : un gaz, comme le fréon, et un liquide, comme le glycol ou un mélange d'eau et de glycol. Cela est possible grâce à une construction spéciale composée de plaques entre lesquelles circulent les deux fluides, sans se mélanger (ce qui est essentiel). Grâce à cela, l'échangeur de chaleur à plaques assure un échange de chaleur efficace et rapide entre deux fluides, même s'ils sont dans des états différents.

✅ Il convient de noter que la construction de l'échangeur de chaleur à plaques à fréon est adaptée pour traiter des gaz à haute pression, jusqu'à 4,5 MPa (ou 45 bars). C'est là le critère principal - qui permet d'utiliser les échangeurs également avec des fluides gazeux, car ces fluides ont tendance à fonctionner à des pressions élevées.

Construction de l'échangeur de chaleur gaz-eau

✅Les échangeurs de chaleur gaz-eau sont constitués d'une série de plaques soudées ensemble. Les plaques ont des canaux spéciaux à travers lesquels les fluides circulent, permettant un échange de chaleur rapide et efficace. L'échangeur est fabriqué à partir de matériaux de haute qualité, résistants à la corrosion et assurant une longue durée de vie du dispositif (acier 316L soudé sous vide avec du cuivre). Le raccordement au fluide gazeux a un diamètre légèrement plus petit que le raccordement au fluide liquide.

En raison de sa construction et de ses propriétés, ce type d'échangeur est largement utilisé dans divers domaines, tels que l'industrie chimique, l'énergie et l'industrie alimentaire.

L'échangeur de chaleur destiné aux gaz, aux fréons, aux fluides réfrigérants, etc., possède généralement au moins un canal sans raccords filetés - ce sont des tubes adaptés pour le brasage. C'est ainsi qu'ils sont raccordés au circuit gazeux. Cependant, ce n'est pas la caractéristique la plus importante des échangeurs de chaleur pour gaz. Ce qui est crucial, c'est la résistance aux hautes pressions. En particulier, le travail en tant que condenseur de pompe à chaleur nécessite que l'échangeur de chaleur soit résistant aux hautes pressions, y compris au-delà de 40 bars. Cela signifie que les échangeurs de chaleur classiques eau-eau ne conviennent pas à cette application.

Où est utilisé l'échangeur gaz-eau ?

L'échangeur gaz-eau est utilisé dans de nombreux secteurs industriels. Il est souvent employé dans les climatiseurs et les réfrigérateurs, où il joue le rôle de condenseur. De plus, les échangeurs gaz-eau sont également utilisés dans les équipements de réfrigération, tels que les chambres froides, les congélateurs et les vitrines réfrigérées, pour maintenir la température appropriée et prévenir la détérioration des produits alimentaires. En dehors du secteur de la réfrigération, les échangeurs gaz-eau peuvent également être trouvés dans l'industrie chimique, pharmaceutique, ainsi que dans les processus industriels où un refroidissement ou un chauffage efficace des substances est nécessaire pour maintenir des conditions de production stables.

En guise de curiosité, on peut ajouter que les échangeurs de ce type sont également utilisés lors de la conversion de systèmes de climatisation en pompes à chaleur - ce qui est récemment une tendance de marché intéressante et une réponse du marché aux prix élevés des pompes à chaleur.

Échangeur de chaleur Réfrigérant-Eau Ba-26-34-F 0,88m² 9 kW

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Échangeur de chaleur Pompe à chaleur - Gaz-Eau Ba-68-32-F 2,18m² 22 kW

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Échangeur de chaleur Réfrigérant-Eau Ba-26-50-F 1,3m² 13 kW

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Échangeur de chaleur Pompe à chaleur - Gaz-Eau Ba-68-40-F 2,72m² 28 kW

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Les échangeurs de chaleur gaz-eau sont utilisés dans les équipements suivants :

• pompes à chaleur (dans ce cas, l'échangeur de chaleur à fréon peut fonctionner en tant que évaporateur de pompe à chaleur ou condenseur de pompe à chaleur),
• climatiseurs (dans le secteur de la ventilation et de la climatisation, l'échangeur de chaleur à fréon est utilisé avec succès en tant que évaporateur de climatiseur ou condenseur de climatiseur),
• unités de réfrigération (dans l'industrie de la réfrigération, l'échangeur de chaleur à fréon est utilisé comme évaporateur de réfrigération ou condenseur de réfrigération).

Dans notre offre, vous trouverez notamment les échangeurs de chaleur à fréon suivants :

• échangeur de chaleur à fréon Ba-26-20-F,
• échangeur de chaleur à fréon Ba-26-34-F,
• échangeur de chaleur à fréon Ba-26-50-F.

Réparer et entretenir un échangeur de chaleur à fréon

Pour assurer un fonctionnement optimal et une longue durée de vie de votre échangeur de chaleur à fréon, il est important de procéder à un entretien régulier et de veiller à ce que le système soit exempt de fuites. Les inspections périodiques permettent de vérifier l'état général de l'échangeur, de détecter d'éventuels problèmes et de les corriger avant qu'ils n'affectent les performances du système. Le nettoyage des surfaces d'échange thermique et des canaux est également recommandé pour éviter les obstructions et garantir un transfert de chaleur efficace.

Si vous remarquez une perte de performance, des fuites ou d'autres anomalies, il est conseillé de faire appel à un professionnel pour effectuer les réparations nécessaires.

Avec quels fluides frigorigènes les échangeurs au fréon fonctionnent-ils ?

Les échangeurs de chaleur à plaques au fréon fonctionnent avec les fluides frigorigènes suivants :

• R32 - difluorométhane. Ce fluide est utilisé dans les systèmes de climatisation, les pompes à chaleur et la réfrigération, par exemple dans le transport de denrées alimentaires (camions frigorifiques).
• R404A - est un mélange de difluorométhane, pentafluoroéthane et hexafluoropropène. Ce fluide est utilisé dans la réfrigération industrielle.
• R407C - est un mélange de difluorométhane, pentafluoroéthane et octafluoropropane. Il est utilisé dans les systèmes de climatisation et de réfrigération.
• R410A - est un mélange de difluorométhane et de pentafluoroéthane. Actuellement, c'est l'un des fluides frigorigènes les plus populaires. Il est utilisé dans les systèmes de climatisation et les pompes à chaleur.
• R290 - similaire aux fluides précédents, entièrement sûr et de plus en plus populaire ces dernières années en tant que fluide frigorigène.

Les échangeurs au fréon sont conçus pour échanger efficacement la chaleur entre le fluide frigorigène et le milieu à refroidir. Les gaz mentionnés ci-dessus sont utilisés en raison de leurs excellentes propriétés thermodynamiques et de leur stabilité chimique. Grâce à leur compatibilité avec ces fluides frigorigènes, les échangeurs de chaleur à plaques au fréon sont efficaces et fiables dans les systèmes de climatisation, les pompes à chaleur, la réfrigération industrielle et la production de glace.

Qu'est-ce qui distingue un échangeur gaz-eau d'un échangeur de chaleur à plaques classique ?

Un échangeur de chaleur gaz-eau se distingue d'un échangeur de chaleur à plaques de type liquide-liquide par une conception qui permet de gérer des gaz. Parmi ces différences, on trouve la présence d'un raccord pour les médias gazeux ainsi qu'une construction qui garantit la résistance de l'échangeur à des pressions élevées allant jusqu'à 45 bars (4,5 MPa). À titre de comparaison, les échangeurs de chaleur à plaques destinés à gérer des liquides sont généralement certifiés pour des pressions allant de 20 à 30 bars.

L'utilisation d'un échangeur de chaleur à plaques classique à la place d'un échangeur au fréon pour une pompe à chaleur

Certaines personnes pensent qu'il est possible de concevoir un système utilisant un fluide frigorigène tel que le R32, R404, R407, R410, R290 ou similaire, tout en étant sûres que les paramètres de pression ne dépasseront pas 25-30 bars. Cela signifierait la possibilité d'utiliser un échangeur de chaleur liquide-liquide standard, moins coûteux, certifié jusqu'à 30 bars. Cependant, ces actions sont souvent précipitées et risquées, ce que nous allons essayer de démontrer :

• ✅ La variabilité des pressions dans les médias gazeux est pratiquement incontrôlée, et ces types de fluides ont tendance à des fluctuations soudaines de pression en fonction des variations de température, pour lesquelles un échangeur de chaleur classique n'est généralement pas préparé (risque de fuite).
• ✅ De plus, ces fluides atteignent rapidement des pressions beaucoup plus élevées avec l'augmentation de la température ; dans certains systèmes, dès que la température atteint 30-35°C, la pression peut dépasser 25-30 bars. Cela signifie que nous serions contraints d'utiliser notre pompe à chaleur domestique (qu'elle soit professionnelle ou issue d'une unité frigorifique, peu importe) uniquement à des températures extrêmement basses, ce qui la priverait clairement de son utilité.

Un dernier aspect concerne la garantie accordée par les fabricants d'échangeurs de chaleur

Dans la plupart des cas, l'utilisation d'un échangeur de chaleur avec une pression de fonctionnement maximale de 30 bars pour des gaz ou des fluides frigorigènes peut entraîner la nullité de la garantie, car cela constitue une utilisation non conforme à sa destination. Argumenter que, dans notre système, la pression du fréon n'a pas dépassé 30 bars est pratiquement inutile, car tout expert vous dira que ces fluides ont tendance à fonctionner à des pressions beaucoup plus élevées. Il sera donc impossible de prouver que, dans notre système, ces paramètres n'ont pas été dépassés. Les traces de brasage ou de soudure sur les raccords sont généralement des indices évidents de l'utilisation de médias gazeux. Il est donc judicieux de réfléchir à deux fois avant de prendre ce risque en construisant sa propre pompe à chaleur : l'achat d'un échangeur de chaleur professionnel pour fluide frigorigène sera probablement toujours la meilleure solution.

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Mise-a-jour: BO, 9-2024