Aluminium pour échangeurs de chaleur et tuyauterie CVC&R
L'aluminium est devenu un matériau de choix pour de nombreuses applications CVC&R, grâce à sa légèreté, son coût avantageux, sa résistance à la corrosion et sa recyclabilité. Hydro fournit des tubes en aluminium pour les équipements CVC&R, notamment des tubes à ailettes, des échangeurs de chaleur à microcanaux et des canalisations.
Échangeurs de chaleur à microcanaux
Hydro fournit des tubes extrudés multiport (MPE) pour microcanaux brasés. Les tubes à microcanaux présentent des avantages techniques intrinsèques qui permettent d'obtenir des performances thermiques optimales. La liaison métallique entre le tube et l'ailette élimine la résistance de contact présente dans les conceptions à expansion mécanique, améliorant ainsi l'efficacité du transfert de chaleur. Associée à la géométrie du tube à microcanaux, cette caractéristique permet de concevoir un appareil plus compact et plus léger, et de réduire significativement la charge de réfrigérant. Un noyau moins profond peut également réduire la perte de charge côté air jusqu'à 50 % par rapport à un échangeur de chaleur conventionnel de même surface frontale côté air.
échangeurs de chaleur à tubes et ailettes
L'échangeur de chaleur à tubes et ailettes demeure le plus répandu dans le secteur du CVC&R. Hydro propose des tubes et ailettes en aluminium comme alternative directe aux serpentins traditionnels en cuivre et aluminium. L'association de tubes et d'ailettes en aluminium offre une meilleure résistance à la corrosion grâce à un couplage galvanique amélioré par rapport à une conception bimétallique, tout en assurant une immunité contre la corrosion oxydative , un mode de défaillance qui affecte les tubes en cuivre. Des tubes à structure interne optimisée permettent d'améliorer le transfert de chaleur côté fluide frigorigène en augmentant la surface d'échange thermique et peuvent également influencer les caractéristiques d'écoulement du fluide.
Tubes en aluminium pour ensembles de lignes
Les tubes en aluminium pour canalisations et raccords sont fabriqués à partir d'un alliage spécial développé spécifiquement pour les applications CVC&R. Les dimensions standard vont de 6,35 mm (1/4 pouce) à 25,4 mm (1 pouce), et des dimensions sur mesure sont disponibles sur demande. Un revêtement optionnel en polyamide (PA) ou en polyéthylène (PE) offre une protection supplémentaire contre la corrosion et les dommages physiques. Les instructions d'installation détaillent l'outillage approprié, les couples de serrage et les méthodes d'assemblage.
Aluminium ou cuivre en CVC&R
Lorsqu'on compare le cuivre et l'aluminium pour les équipements CVC&R, six facteurs sont primordiaux : le coût, le poids, les performances thermiques, la durabilité, le comportement à la corrosion et la recyclabilité.
- Coût : L’aluminium coûte généralement environ quatre fois moins cher que le cuivre à la tonne, et des études d’application ont démontré des économies sur la nomenclature des matériaux de l’ordre de 34 à 48 %. Comme les échangeurs de chaleur en aluminium contiennent beaucoup moins de matériau en poids, les fluctuations du prix du LME ont un impact bien moindre sur les coûts de fabrication que pour les modèles à base de cuivre.
- Poids : De manière générale, un échangeur de chaleur à tubes en aluminium pèse deux fois moins que son équivalent en cuivre. Selon sa conception, le poids total de l’échangeur peut être réduit de 17 à 34 %, tandis que celui des tubes peut être réduit d’environ deux tiers. Ce poids réduit permet également de diminuer les coûts de manutention et de logistique.
- Performances thermiques : Dans un échangeur à tubes et ailettes, la différence de coefficient de transfert thermique global entre un échangeur à tubes en cuivre et un échangeur à tubes en aluminium de géométrie identique est négligeable (environ 1 %). L’interface ailette-air, plutôt que la paroi du tube elle-même, est le facteur prédominant qui détermine les performances globales.
- Durabilité : En mode conventionnel Dans les échangeurs de chaleur à tubes de cuivre et ailettes en aluminium, l'interaction galvanique entre métaux différents peut entraîner une dégradation progressive des ailettes. Une conception entièrement en aluminium offre une combinaison d'alliages équilibrée qui réduit ce mécanisme de corrosion et contribue à maintenir des performances durables.
- Corrosion : L’aluminium est insensible à la corrosion par fourmis, un mode de défaillance qui serait responsable d’environ 10 % des pannes prématurées des échangeurs de chaleur intérieurs. L’aluminium est également compatible avec les systèmes de réfrigération à l’ammoniac, contrairement au cuivre qui ne peut être utilisé en raison de sa sensibilité à l’ammoniac..
- Recyclabilité : Contrairement aux modèles multimétaux, les échangeurs de chaleur entièrement en aluminium peuvent être recyclés sans séparation préalable des différents matériaux. Cela simplifie le traitement en fin de vie et améliore la récupération des matériaux.
Application du condenseur | Aileron et tube (tube en cuivre/ailette en aluminium) | Aileron et tube (tube en aluminium/ailette en aluminium) | Microcanal (tube en aluminium/ailette en aluminium) |
Espace requis | 100% | 100% | 28% |
Poids du tube | 100% | 33-66% | 33% |
Poids de l'échangeur de chaleur | 100% | 66-83% | 42% |
Coût du tube par échangeur | 100% | 20-40% | 30% |
charge de réfrigérant | 100% | 100-86% | 7% |
Durée de vie | Corrosion élevée des ailettes | Combinaison d'alliages équilibrés entièrement en aluminium | Combinaison d'alliages équilibrés entièrement en aluminium |
Recyclabilité | Séparation nécessaire | Aucune séparation nécessaire | Aucune séparation nécessaire |
Comment nous pouvons vous accompagner dans votre transition
Le passage du cuivre à l'aluminium représente bien plus qu'un simple changement de matériau. La réussite repose sur le choix des alliages adéquats, la compréhension des exigences de l'application et la mise en œuvre de méthodes de fabrication éprouvées. Nous accompagnons nos clients tout au long de cette transition grâce à des matériaux spécialisés, une expertise technique pointue et une expérience de plusieurs décennies dans le domaine du CVC&R.
- Alliages éprouvés pour le CVC&R, conçus pour la résistance à la corrosion, la durabilité et une performance à long terme.
- Expertise technique pour aider à évaluer les conceptions, les applications et les considérations de fabrication.
- Des ateliers et des formations fournissant des conseils pratiques sur le travail de l'aluminium et l'adoption des meilleures pratiques tout au long de la chaîne de valeur.
- Un succès éprouvé, fruit de plusieurs décennies d'expérience dans la fourniture de solutions en aluminium ayant démontré leur fiabilité dans les applications CVC&R à travers le monde.
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Durant l'atelier, nos spécialistes peuvent vous aider :
- Évaluer les applications et les avantages potentiels
- Discuter des exigences en matière de corrosion et de durabilité
- Examiner les options d'alliage et de produit
- Partager les meilleures pratiques de fabrication et d'installation
- Identifier les éléments clés à prendre en compte pour une transition réussie
Que vous commenciez tout juste à explorer l'aluminium ou que vous planifiiez déjà une transition, nous pouvons vous aider à acquérir les connaissances et la confiance nécessaires pour aller de l'avant.
Questions fréquentes sur le remplacement du cuivre
Oui. L'aluminium peut remplacer le cuivre dans les échangeurs de chaleur tubulaires, les échangeurs de chaleur à microcanaux, les canalisations et de nombreuses autres applications CVC&R, à condition que le choix de l'alliage, le système de revêtement et la méthode d'assemblage soient adaptés à l'environnement d'exploitation. Contrairement au cuivre, l'aluminium peut aussi être utilisé avec des fluides frigorigènes à base d'ammoniac.
L'industrie du CVC&R remplace de plus en plus les composants en cuivre par de l'aluminium, car ce dernier permet de réduire les coûts des matériaux, le poids, d'améliorer la résistance à la corrosion dans les systèmes tout aluminium et d'accroître la recyclabilité.
Bien que le cuivre ait une conductivité thermique supérieure, le matériau du tube ne contribue que faiblement à la résistance thermique totale d'un échangeur de chaleur à tubes et ailettes. À géométries identiques, la différence du coefficient de transfert thermique global entre les tubes en cuivre et ceux en aluminium est d'environ 1 %.
La corrosion par oxydation est un mode de défaillance qui affecte les échangeurs de chaleur en cuivre. On estime qu'elle est responsable d'environ 10 % des défaillances prématurées des échangeurs de chaleur intérieurs. L'aluminium est insensible à la corrosion par oxydation et ne présente pas ce type de défaillance.
