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Échangeur de chaleur à plaques

Qu’est-ce qu’un échangeur de chaleur à plaques ?

Les échangeurs de chaleur à plaques sont souvent utilisés pour séparer les circuits primaires et secondaires dans les systèmes CVC. Ces circuits peuvent présenter des conditions différentes en matière de pression du fluide ou de pression statique. Le débit peut être en courant continu ou à contre-courant.

Les échangeurs de chaleur sont largement déployés dans les grands bâtiments pour réduire les pressions gravitationnelles exercées par les grandes colonnes d'eau. Les échangeurs de chaleur à plaques sont également très courants dans les systèmes de chauffage et de refroidissement urbains. Ou encore dans les circuits de charge, pour chauffer l’eau chaude potable à l’aide d’une chaudière.



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Energy Valve



Problèmes courants dans les bâtiments et pourquoi choisir la vanne Belimo Energy Valve™

Parfois, le sens du débit dans les échangeurs de chaleur n'a pas été choisi correctement. En conséquence, la capacité de transfert de chaleur est réduite.

Heat Exchanger: Cooling transfer with direct flow    Heat Exchanger: ∆ϑm average temperature difference direct flow
Les deux figures ci-dessous montrent deux installations d'écoulement possibles, la configuration à contresens présentant un bien meilleur transfert de chaleur. Il en résulte un delta T plus important et donc une meilleure efficacité énergétique pour connecter les sens de débit. L'Energy Valve est capable de reconnaître les mauvais sens de débit. Le cas échéant, un signal d'alarme est envoyé au système de gestion de bâtiment qui peut être découvert pendant la mise en service.

Heat Exchanger: Cooling transfer station contraflow    Heat Exchanger: ∆ϑm average temperature difference contraflow


Un échangeur de chaleur à plaques traditionnel inclut un compteur d'énergie et une vanne d'équilibrage qui contrôle le débit maximal traversant l'échangeur de chaleur. Cependant, les fluctuations de pression du côté primaire provoquent un trop-plein de l'échangeur de chaleur, ce qui entraîne un delta T faible et se traduit par de mauvaises performances de l'échange de chaleur.

Heat Exchanger: Typical design flow (cooling application)    Heat Exchanger: ∆ϑm average temperature difference with design flow

Heat Exchanger: Overflow caused by pressure fluctuations    Heat Exchanger: ∆ϑm average temperature difference with overflow
En remplaçant la vanne d'équilibrage et de régulation traditionnelle par une vanne indépendante de la pression, le problème des fluctuations de pression dans le système est résolu. C'est un pas en avant, mais il faut encore utiliser plusieurs appareils, dont un compteur d'énergie thermique séparé.

Heat Exchanger: Dynamic balancing
Avec une seule EV, le système est équilibré dynamiquement, la consommation d'énergie surveillée pour la facturation et le delta T obtenu enregistré. Cela réduit l'équipement à installer et simplifie l'installation.

Dynamic balancing with delta T monitoring


La plupart des échangeurs de chaleur souffrent d'encrassement d'un côté des circuits ou des deux. Un léger encrassement d'un côté peut affecter considérablement la transmission de l'énergie thermique et réduire fortement le delta T.
La durée pendant laquelle le Delta-T manager est actif est une indication du degré d'encrassement. Si, après un certain temps, le Delta T manager reste actif pendant des périodes prolongées, alors l'échangeur de chaleur doit être nettoyé ou remplacé.

Success Story : bâtiment administratif de l’État du Tennessee

Le Citizens Plaza est situé en plein cœur du centre-ville de Nashville. D’une superficie de 275 000 m², ce bâtiment administratif de catégorie A et de 15 étages a été construit en 1984 et héberge de nombreux organismes gouvernementaux du Tennessee. Au cours d’une journée de travail normale, il compte entre 800 et 1 200 occupants. « Au Citizens Plaza, nous étions confrontés à d’importants frais liés à l’inefficacité thermique du système d’énergie urbaine métropolitain de Nashville en raison d’un faible delta T et d’un pompage trop intense », affirme Chad Lovell, spécialiste en exploitation et sécurité chez JLL. Une fois que les 15 vannes Belimo Energy Valves ont été opérationnelles au Citizens Plaza, le débit moyen dans l’ensemble de l’immeuble en période de pleine occupation a été réduit de plus de 12,6 l/s (200 gal/min) par rapport à l’année précédente, alors que les vannes à siège d’origine étaient encore en place. Par conséquent, le projet de Retrofit par l’installation des vannes Belimo Energy Valves a permis de réduire le pompage d’eau réfrigérée de 49%, ce qui représente des économies annuelles d’environ 23 000 $.