Un échangeur de pompe à chaleur à double canal est le composant principal d'une pompe à chaleur à double canal. Ces échangeurs sont largement utilisés dans les systèmes de chauffage industriel, de CVC commercial et de confort thermique domestique. Liatem, prestataire de services de contrôle thermique professionnel, répond aux besoins de ces systèmes grâce à des conceptions avancées conçues pour optimiser les interfaces à double flux et assurer un transfert thermique efficace entre deux systèmes de fluides distincts. Les échangeurs de pompe à chaleur à double canal constituent une amélioration par rapport aux modèles monocanal qui n'utilisent qu'une seule source de chaleur. Au-delà de la source unique traditionnelle, les systèmes à double canal offrent la complexité nécessaire aux systèmes de pompe à chaleur à haut rendement. Ceci est rendu possible grâce à une structure de fonctionnement optimisée qui permet une absorption et une restitution simultanées. L'anatomie interne de l'échangeur définit sa fonctionnalité. Cette compréhension résulte de l'analyse de ses systèmes : structure centrale, double cycle, transfert thermique avec réglage, système central et régulation.
La pompe à chaleur à double canal de Liatem utilise un échangeur de chaleur composé d'une unité divisée longitudinalement pour séparer le réfrigérant et le fluide cible, un réfrigérant destiné au compresseur de la pompe à chaleur et un fluide cible (comme de l'eau ou de l'air). Dans un premier canal, celui du réfrigérant, le réfrigérant à basse température et basse pression s'évapore pour absorber la chaleur disponible ; dans l'autre canal, celui du fluide cible, le fluide qui doit être chauffé ou refroidi circule afin d'échanger de la chaleur avec le réfrigérant. Prenons par exemple un système de pompe à chaleur résidentielle, où le canal du réfrigérant transporte et fait circuler le réfrigérant, tandis que le canal du fluide cible achemine de l'eau à usage domestique. La cloison entre les deux canaux est constituée d'un matériau hautement conducteur thermique (par exemple, un alliage de cuivre et d'aluminium) afin d'assurer un échange thermique efficace entre les fluides tout en empêchant toute fuite. La conception indépendante à double canal remplit l'objectif spécifique de l'échangeur de pompe à chaleur à double canal, qui est capable d'effectuer simultanément deux fonctions de transfert de chaleur.
**Échangeurs de chaleur à courants croisés améliorés** Les pompes à chaleur qui ont finalement atteint une approximation étroite entre l'entrée et la sortie de l'eau et du fluide frigorigène possèdent, de manière réciproque, une section aval de circulation de l'eau. L'échangeur assure également un transfert rapproché de l'eau vers le fluide frigorigène afin de partager la chaleur avec ce dernier. Dans tous les autres échangeurs à courants croisés, la chaleur est reçue et transmise à plus d'une surface d'échange thermique.
**Résumé** L'amélioration de la pompe à chaleur à double canal utilise des échangeurs à courants croisés pour créer deux canaux. Le canal supérieur reçoit de l'eau provenant d'une pompe optimisée, puis l'eau est divisée en deux branches. Dans l'autre canal, un seul fluide frigorigène permet un double passage en courants croisés, disponible en configuration contre-courants croisés pour un double canal.
Dans l'échangeur à pompe à chaleur double canal de liatem, le canal du réfrigérant fait circuler le réfrigérant depuis le bas du canal vers le haut, suivant un trajet ascendant le long duquel le réfrigérant s'évapore en montant, et absorbe par conséquent de la chaleur. Dans le canal du fluide cible, le fluide cible circule du haut vers le bas, cédant de l'énergie sous forme de chaleur lors du refroidissement, ou, lors du chauffage, absorbant de l'énergie sous forme de chaleur. Ce flux opposé crée un « court-circuit thermique » le long de la longueur des doubles canaux, car les deux fluides circulent en sens contraire dans les canaux respectifs. Par exemple, en mode chauffage d'une pompe, le bas du canal du réfrigérant, où se trouve le « réfrigérant à basse température » à 5 °C, absorbe de la chaleur provenant du fluide cible situé dans une zone descendante à 20 °C et circulant vers le bas. Dans cette zone ascendante et évaporante, le réfrigérant, le fluide cible, à 15 °C et 10 °C respectivement, maintiennent une différence de température de 5 °C, ce qui améliore le transfert de chaleur, stable dans la plage de température de chaque fluide. L'échangeur à pompe à chaleur double canal est beaucoup plus efficace en écoulement à contre-courant, où les fluides circulent en sens opposés, plutôt qu'en écoulement co-courant. L'écoulement à contre-courant augmente l'efficacité du transfert de chaleur de la pompe à chaleur double canal de 30 à 40 %, soutenant ainsi la performance rapide du système de pompe à chaleur.
Les modes de chauffage et de refroidissement d'un échangeur thermique à double canal sont maîtrisés par le changement de phase qui se produit dans le fluide frigorigène des deux canaux.
En tant qu'agent frigorigène, l'entité, en mode chauffage, entre dans le canal frigorigène de l'échangeur à pompe à chaleur double canal sous forme de liquide à basse pression, absorbe, dans l'autre canal, de la chaleur provenant d'un fluide cible, par exemple l'air extérieur ou l'eau souterraine, s'évapore en gaz à basse pression, puis passe vers le compresseur où il est transformé en gaz à haute température pour le chauffage. Supposons qu'un agent frigorigène soit un gaz à haute température et à haute pression après avoir quitté le compresseur. Dans ce cas, il se dirige directement vers le canal frigorigène, cède de la chaleur à un fluide cible, par exemple l'eau de refroidissement, puis se condense en liquide à haute pression, qui passe ensuite vers le détendeur pour devenir un liquide à basse température destiné au refroidissement. L'échangeur à double canal de liatem améliore la géométrie des ailettes internes du canal de l'échangeur de chaleur afin de maximiser la surface d'échange, ce qui accélère le processus de changement de phase avec davantage d'agent frigorigène dans les systèmes industriels de refroidissement par condensation ; dans ces conditions, il peut évacuer 50 kg d'agent frigorigène condensé par heure tout en transférant 120 kW de chaleur à l'eau de refroidissement. Ainsi, il réduit efficacement la température des équipements industriels.
La pompe à chaleur à deux canaux Liatems est équipée de vannes de commande intelligentes sur chacun des deux canaux. Ces vannes régulent les débits du fluide frigorigène et du fluide cible en fonction des besoins en température en temps réel. Par exemple, lorsque la demande de chaleur augmente (par exemple, une usine a besoin d'eau chaude pour maintenir son processus de production), le système de commande peut augmenter le débit du fluide frigorigène dans le canal du fluide frigorigène ainsi que le débit du fluide cible, augmentant ainsi le taux de transfert thermique. Inversement, lorsque la demande diminue, les débits sont réduits afin de préserver l'énergie. Par exemple, dans un système de climatisation de bâtiment commercial, si la température intérieure souhaitée est atteinte et qu'elle est abaissée, l'échangeur de chaleur à double canal est capable de réduire l'ouverture des vannes de commande à 50 %, éliminant ainsi le gaspillage d'énergie tout en maintenant la température souhaitée. Ce type de réglage adaptatif améliore la consommation énergétique du système et prolonge la durée de vie du système de commande de la pompe, car il évite les fonctionnements excessifs.
Conclusion
Un échangeur de pompe à chaleur à double canal fonctionne en s'appuyant sur deux canaux d'écoulement indépendants permettant une gestion séparée des fluides, utilisant un écoulement à contre-courant pour accroître l'efficacité du transfert thermique, un écoulement bidirectionnel grâce au changement de phase du fluide frigorigène, et un ajustement dynamique par régulation adaptative du débit.
L'échangeur de pompe à chaleur à double canal Liatem améliore chaque composant de sa logique de fonctionnement afin de maintenir une haute efficacité, une grande stabilité et une grande polyvalence. Lorsqu'il s'agit d'économiser de l'énergie et de gérer efficacement la température, l'utilisation de l'échangeur de pompe à chaleur à double canal Liatem dans les applications de chauffage ou de refroidissement industriel, de réfrigération commerciale ou de contrôle de température résidentiel est judicieuse uniquement lorsque les subtilités des systèmes sont bien comprises.
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