Chauffage - échangeurs de chaleur pour des systèmes de chauffage solaire Les échangeurs de chaleur sont des dispositifs qui transfèrent la chaleur à partir d'un fluide (liquide ou gaz) à l'autre tout en les maintenant séparées. Flux de fluide chauds d'un côté d'une cloison en métal de l'échangeur de chaleur, transférant sa chaleur à circuler liquide de plus basse température sur l'autre côté. La taille d'une superficie de l'échangeur de chaleur l'affecte vitesse et efficience : une grande superficie transfère la chaleur plus rapidement et plus efficacement.
Beaucoup de machines et d'appareils électroménagers contiennent des échangeurs de chaleur. Un radiateur de voiture est un échangeur de chaleur : il transfère la chaleur à partir du système de refroidissement de moteur à l'air extérieur, empêchant le moteur de surchauffer. Les réfrigérateurs et les climatiseurs ont des échangeurs de chaleur pour absorber la chaleur ; les fours ont des échangeurs de chaleur pour chauffer l'air frais qui entre dans le four. Les systèmes solaires utilisent également des échangeurs de chaleur pour transférer l'énergie solaire absorbée dans des capteurs solaires au liquide ou pour aérer qui est employé pour chauffer l'eau ou l'espace.
Des échangeurs de chaleur peuvent être faits d'acier, cuivre, bronze, acier inoxydable, aluminium, ou fer de fonte. Les systèmes de chauffage solaire utilisent habituellement le cuivre, parce que c'est un bon conducteur thermique et a une plus grande résistance à la corrosion.
Types d'échangeurs de chaleur : Les systèmes de chauffage solaire utilisent trois types d'échangeurs de chaleur : liquide-à-liquide, liquide-à-air, et air/liquide. Beaucoup de systèmes à énergie solaire liquides utilisent a liquide-à l'échangeur de chaleur liquide, qui utilise un fluide de transfert de chaleur qui circule par le capteur solaire, absorbe la chaleur, et puis traverse un échangeur de chaleur pour transférer sa chaleur à l'eau dans un réservoir de stockage. Les fluides de transfert de chaleur, tels que l'antigel, protègent le capteur solaire contre la congélation en temps froid. les échangeurs de chaleur de Liquide-à-liquide ont l'une ou l'autre un ou deux barrières (mur à mur unique ou double) entre le fluide de transfert de chaleur et l'approvisionnement en eau intérieur.
Un échangeur de chaleur à mur unique est une pipe ou un tube entouré par un fluide. Le fluide passant par la tuyauterie ou le liquide entourant la tuyauterie peut être le fluide de transfert de chaleur, alors que l'autre fluide est l'eau potable. Les échangeurs de chaleur Double-wall ont deux murs entre les deux fluides. Ils sont employés souvent quand le fluide de transfert de chaleur est toxique, comme l'éthylène-glycol (antigel). Ils sont souvent priés comme mesure de sécurité en cas de fuites, aidant s'assurent que l'antigel ne se mélange pas à l'approvisionnement en eau potable. Un exemple d'un échangeur de chaleur double-wall de liquide-à-liquide est « l'échangeur de chaleur enveloppant, » dans ce qu'un tube est enveloppé autour et collé à l'extérieur d'un réservoir d'eau chaude. Le tube doit être convenablement isolé pour réduire des pertes de chaleur.
Tandis que les échangeurs de chaleur double-wall augmentent la sécurité, ils sont moins efficaces, parce que la chaleur doit transférer par deux surfaces plutôt qu'une. Afin de transférer le même montant de la chaleur, un échangeur de chaleur double-wall doit être plus grand qu'un échangeur à mur unique.
les échangeurs de chaleur de Liquide-à-air transfèrent la chaleur à partir d'un système de chauffage solaire liquide au système à air forcé du conduit d'une maison. Le type le plus comparateur est l'échangeur de chaleur d'à ailettes-tube, qui est un enroulement à ailettes de l'eau inséré dans le conduit d'air. Alimentation du ventilateur souffle au-dessus de l'enroulement et absorbe la chaleur de lui. L'air heated est alors distribué dans toute la maison.
Les systèmes de chauffage solaire avec des collecteurs de réchauffeur d'air habituellement n'ont pas besoin d'un échangeur de chaleur entre le capteur solaire et le système d'admission d'air. Ces systèmes avec les collecteurs de réchauffeur d'air qui échangeurs de chaleur air/liquide d'utilisation de l'eau de la chaleur. Ce sont semblables aux échangeurs de chaleur de liquide-à-air.
Conceptions d'échangeur de chaleur : Il y a beaucoup de conceptions d'échangeur de chaleur. Une conception utilisée généralement dans les systèmes intérieurs solaires de chauffe-eau est la conception de lover-dans-réservoir. L'échangeur de chaleur est un enroulement de tuyauterie dans le réservoir de stockage. Ce peut être un tube unique (échangeur de chaleur à mur unique) ou deux épaisseurs de tube (échangeur de chaleur double-wall). Une alternative moins efficace est de placer l'enroulement sur l'extérieur du réservoir de collecteur avec une couverture d'isolant.
Une autre conception populaire est l'échangeur de chaleur de coquille-et-tube. L'échangeur de chaleur est séparé du réservoir de stockage. Il a deux boucles liquides séparées à l'intérieur d'un cas ou d'une coquille. Les fluides entrent dans des sens opposés entre eux par l'échangeur de chaleur, maximisant le transfert de chaleur. Dans une boucle, le fluide à-être-heated (tel que l'eau potable) circule par les chambres à air. Dans la deuxième boucle, les flux de fluide de transfert de chaleur entre la coquille et les tubes de l'eau. Les tubes et la coquille devraient être faits du même produit. Quand le collecteur ou le fluide de transfert de chaleur est toxique, des tubes double-wall sont utilisés, et un fluide intermédiaire non-toxique de transfert est placé entre les murs externes et intérieurs des tubes.
Un type très efficace d'échangeur de chaleur est la conception de tube-dans-tube. Dans cette conception, les tubes de l'eau et le fluide de transfert de chaleur sont en contact thermique direct les uns avec les autres. L'eau et le flux de fluide de transfert de chaleur dans des sens opposés entre eux. Ce type d'échangeur de chaleur a deux boucles semblables à ceux décrites dans l'échangeur de chaleur de coquille-et-tube.
Sujets de préoccupation : Un échangeur de chaleur doit être classé correctement pour être effectif. Il y a beaucoup de facteurs à considérer pour le classement par taille approprié. Ceux-ci comprennent : le type de l'échangeur de chaleur ; les caractéristiques des fluides de transfert de chaleur (la chaleur spécifique, viscosité, et densité) ; le débit ; et les températures d'admission et de prise pour chaque fluide. Habituellement, les fabricants fourniront des notations de transfert de chaleur pour leurs échangeurs de chaleur (en Btu/heure) pour différents températures et débits liquides.
Pour la meilleure performance, suivre toujours les recommandations de l'installation du fabricant pour l'échangeur de chaleur. Être sûr de choisir un fluide de transfert de chaleur qui est compatible avec le type d'échangeur de chaleur que vous utilisez. Si vous établissez votre propre échangeur de chaleur, se rendre compte que l'utilisation de différents métaux dans la construction d'échangeur de chaleur peut causer la corrosion. En outre, parce que les métaux différents ont différentes caractéristiques de dilatation thermique et de contraction, les fuites ou les fissures peuvent se développer. L'une ou l'autre de ces conditions peut réduire la durée de votre échangeur de chaleur. |
