Surdimensionnement de l’échangeur de chaleur à plaques — de quoi s’agit-il ?

Dans de nombreux endroits, on entend dire qu'un échangeur de chaleur correctement dimensionné est un échangeur dit "surdimensionné", c'est-à-dire surdimensionné. Examinons cela de plus près.

Le surdimensionnement d'un échangeur de chaleur signifie simplement installer dans l'installation un modèle de plus grande capacité que celle requise mathématiquement par notre système. Pourquoi cela est-il fait ? Est-ce une approche judicieuse ?

Faut-il choisir un échangeur de chaleur surdimensionné ?

Un équipement hydraulique correctement dimensionné doit presque toujours avoir une marge de puissance supplémentaire, y compris un échangeur de chaleur, bien entendu, il existe des limites raisonnables au surdimensionnement au-delà desquelles il n'est pas judicieux d'aller.

L'échangeur de chaleur est un appareil qui, comme tout autre, s'use avec le temps. Dans une installation hydraulique, il est soumis à diverses températures, pressions, et surtout au contact avec des fluides qui, au fil du temps, provoquent son entartrage (le phénomène de précipitation du tartre et son impact sur les appareils hydrauliques, y compris les échangeurs de chaleur - nous en avons parlé dans un autre article). L'efficacité d'un échangeur de chaleur à plaques (ou d'un modèle de toute autre construction) est principalement déterminée par ce qu'on appelle la surface d'échange de chaleur, qui diminue à mesure qu'elle se recouvre de tartre. En simplifiant, il s'agit simplement de la surface totale des plaques de l'échangeur de chaleur, ou de la surface totale participant à l'échange de chaleur - dans le cas de modèles d'une autre construction, par exemple les échangeurs de chaleur tubulaires.
✅ Les parties entartrées des plaques en acier n'échangent malheureusement plus, ou presque plus, de chaleur entre les fluides, ce qui signifie une baisse systématique de l'efficacité de l'échangeur d'une saison à l'autre. Par conséquent, choisir un appareil juste dimensionné est parfois un choix valable pour 1 à 2 saisons.
Ensuite, le problème du tartre commence, l'échangeur voit sa capacité effective diminuer et de facto devient un appareil incapable de transmettre toute la puissance thermique.

Signes de baisse d'efficacité de l'échange de chaleur

Une diminution de l'efficacité de l'échange de chaleur commence à se faire sentir par des radiateurs plus froids et un retour plus chaud vers la chaudière que lors de la première saison de chauffage. Cela entraîne également une augmentation progressive de la consommation de carburant par l'appareil de chauffage, ce qui signifie une augmentation des coûts de chauffage. Pour éviter cette situation, il suffit d'utiliser un échangeur surdimensionné. La puissance supplémentaire fera qu'après plusieurs années, vous ne ressentirez toujours pas de baisse de l'efficacité du chauffage.

Ou peut-être, au lieu de surdimensionner l'échangeur, devrions-nous prendre soin de l'hygiène de l'installation ?

Est-il possible de prévenir l'apparition du tartre ? Dans une large mesure, oui (par exemple, en installant des adoucisseurs d'eau), mais c'est un processus inévitable à long terme. Il existe sur le marché des produits détartrants pour les installations et les équipements associés. L'hygiène de l'installation ou le simple nettoyage des échangeurs de chaleur est bénéfique et recommandé par chaque fabricant d'équipements hydrauliques - mais chaque échangeur a sa durée de vie, qui ne peut être illimitée.
D'autant plus que les dépôts qui entravent l'échange de chaleur ne sont pas seulement constitués de tartre - il s'agit souvent d'autres types d'impuretés organiques provenant de l'installation, ce qui est particulièrement vrai pour les systèmes ouverts. En général, pour des raisons objectives, les systèmes fermés sont beaucoup moins susceptibles de se contaminer et de voir se former divers dépôts que les systèmes où l'eau est en contact avec l'air dans un vase d'expansion à débordement.

✅ Les échangeurs surdimensionnés peuvent durer 10 à 15 saisons, tandis que ceux dimensionnés juste à temps durent généralement 2 à 4 saisons.

Le surdimensionnement d'un échangeur de chaleur peut-il être nuisible ?

✅ Surdimensionner un échangeur de chaleur n'est pas nuisible, même de manière significative. Cependant, l'utilisation d'échangeurs beaucoup plus grands que nécessaire entraîne des coûts élevés qui, à un moment donné, ne sont plus justifiés. Un échangeur correctement dimensionné est surdimensionné de 20 à 50 % par rapport à la puissance calorifique requise. Nous attirons cependant votre attention sur les performances réelles possibles dans les paramètres spécifiques de l'installation, et non sur la puissance nominale, qui est souvent calculée pour des paramètres élevés, plus favorables que ceux des installations domestiques.
Il est préférable de demander l'aide de spécialistes pour le dimensionnement. Si vous avez besoin d'aide pour choisir un échangeur, profitez de notre conseil gratuit et contactez-nous.

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Comment choisir un échangeur de chaleur avec le bon surdimensionnement?

La question de savoir comment choisir un échangeur de chaleur - afin qu'il soit correctement surdimensionné et qu'il fonctionne dans notre système de chauffage central pendant 10 à 15 saisons - est malheureusement une question individuelle qui doit être posée dans le contexte d'une installation de chauffage spécifique.

Il est bien sûr préférable de se baser sur la surface d'échange thermique (surface des plaques de l'échangeur) plutôt que sur la puissance nominale de l'échangeur, qui a été calculée pour des paramètres assez inhabituels - industriels. C'est une tendance générale du marché.

Nordic Tec adopte une approche pratique en fournissant des convertisseurs - c'est-à-dire des informations sur la surface des plaques d'échangeur requise pour des puissances spécifiques de chaudières de chauffage.

✅ Elle se situe généralement entre 0,25 et 0,3 mètre carré de plaques d'échangeur pour 10 kW de chaudière. Ce convertisseur inclut déjà le surdimensionnement souhaité de l'appareil - mais il faut se rappeler que, par nature, il ne peut pas prendre en compte les aspects supplémentaires et atypiques de notre système de chauffage central.

Parfois, il est nécessaire de surdimensionner encore plus l'échangeur à plaques

Bien sûr, chaque installation n'est pas identique et il existe parfois des raisons de surdimensionner davantage l'échangeur à plaques. Ce sont des situations telles que :

par exemple, la source de chaleur est très éloignée du bâtiment chauffé, en particulier lorsqu'on connecte un autre bâtiment
du glycol est utilisé d'un côté de l'installation
l'installation est exceptionnellement ancienne
cela concerne un bâtiment ancien
l'installation n'est pas modernisée et potentiellement peu efficace

Convertisseurs de surdimensionnement pour échangeurs de chaleur pour cheminées et pompes à chaleur

Des convertisseurs similaires à ceux utilisés pour les chaudières de chauffage central sont également utilisés pour le dimensionnement des échangeurs pour cheminées avec un manteau d'eau, et sont également proches mathématiquement.

✅☑️ Malheureusement, des convertisseurs de plaques beaucoup plus grands sont utilisés pour connecter les pompes à chaleur aux systèmes de chauffage central. - Les installations avec pompes à chaleur nécessitent en effet le plus grand surdimensionnement des échangeurs de chaleur. Plus la température d'alimentation de la pompe à chaleur est basse, plus la surface des plaques doit être grande. Pour simplifier, les plus grands échangeurs en termes de 10 kW d'appareil sont sélectionnés pour les pompes à chaleur fonctionnant dans des systèmes de chauffage au sol basse température.