Echangeur de chaleur sur l'air et récupération d’énergie !

L’air intérieur extrait d’un bâtiment contient une quantité significative d’énergie qui peut être récupérée avant d’être rejetée à l’extérieur. Cette récupération s’effectue par échange thermique avec l’air neuf introduit dans le bâtiment. Ce processus permet des économies d’énergie substantielles, pouvant atteindre 40 à 70 % de l’énergie contenue dans l’air extrait, selon le type d’échangeur utilisé.

Pour maximiser l’efficacité de cet échange, les systèmes fonctionnent généralement à contre-courant : l’air extrait et l’air neuf circulent en sens inverse, ce qui optimise le transfert thermique.

Dans cet article, nous explorerons quatre types d’échangeurs thermiques couramment utilisés :

• L’échangeur à plaques
• L’échangeur à eau glycolée
• Le caloduc
• L’échangeur rotatif (ou roue thermique),

L’échangeur à plaques

Principe de fonctionnement

L’échangeur à plaques est constitué de plaques superposées en aluminium ou en matériaux composites, formant deux circuits distincts : l’un pour l’air extrait, l’autre pour l’air neuf. Ces plaques permettent un transfert thermique entre les deux flux d’air sans qu’ils ne se mélangent.

• Configuration à contre-courant : Les flux d’air circulent parallèlement mais en sens inverse, ce qui maximise le transfert thermique.
• Configuration à courants croisés : Les flux d’air circulent perpendiculairement, une solution plus compacte mais légèrement moins efficace.

Rendement et performances

• Rendement moyen : Environ 60 % de récupération d’énergie.
• Compléments possibles : Intégration d’une batterie de préchauffage (à eau ou électrique) pour les périodes hivernales.

Avantages

• Bon rendement pour un coût modéré.
• Pas de pièces mobiles, donc peu de maintenance mécanique.

Inconvénients

• Sensible à l’encrassement : Nécessite un entretien régulier pour éviter la perte de performance.
• Rendement réduit en été : Moins efficace lorsque la différence de température entre l’air extrait et l’air neuf est faible.

Échangeur à eau glycolée :

Principe de fonctionnement

Ce système utilise deux batteries à ailettes :

• Une batterie sur le flux d’air extrait.
• Une batterie sur le flux d’air neuf.

Ces batteries sont reliées par un circuit hydraulique contenant un mélange d’eau et de glycol (antigel). Une pompe assure la circulation du fluide caloporteur, et une vanne trois voies permet de réguler le transfert thermique.

Rendement et performances

• Rendement moyen : Environ 50 %, inférieur aux échangeurs à plaques ou aux caloducs.

Avantages

• Flexibilité d’installation : Les caissons d’air peuvent être distants, ce qui permet une intégration plus facile dans des bâtiments existants.

Inconvénients

• Rendement limité par rapport aux autres technologies.
• Nécessite une pompe et une régulation, ce qui augmente la complexité et les coûts de maintenance.

Caloduc 

Principe de fonctionnement

Le caloduc est un tube scellé contenant un fluide frigorifique. Il fonctionne en cycle fermé selon le principe d’évaporation et de condensation :

1. L’air chaud cède sa chaleur au fluide, qui s’évapore.
2. La vapeur monte dans le tube et se condense en cédant sa chaleur à l’air froid.
3. Le liquide redescend par gravité ou capillarité pour un nouveau cycle.

Rendement et performances

• Rendement élevé : Jusqu’à 70 %, l’un des meilleurs rendements parmi les échangeurs.
• Réversibilité : Peut fonctionner dans les deux sens (chauffage ou refroidissement).

Avantages

• Excellente efficacité énergétique.
• Pas de pièces mécaniques, donc très fiable et silencieux.
• Réversible : Peut-être utilisé pour le chauffage ou le refroidissement selon les besoins.

Inconvénients

• Contrainte d’installation : Les caissons d’air doivent être adjacents, ce qui limite les possibilités d’intégration.

L’échangeur rotatif (ou roue thermique)

Principe de fonctionnement

L’échangeur rotatif est une roue en aluminium ou en matériau absorbant qui tourne entre les flux d’air extrait et d’air neuf. La roue emmagasine la chaleur de l’air extrait et la restitue à l’air neuf.

Rendement et performances

• Rendement élevé : Jusqu’à 80 %, le plus performant des échangeurs.
• Possibilité de transfert d’humidité : Certains modèles permettent aussi de récupérer l’humidité de l’air extrait.

Avantages

• Très haut rendement.
• Peut transférer à la fois la chaleur et l’humidité.

Inconvénients

• Risque de transfert de polluants : Nécessite un système de purge pour éviter la contamination de l’air neuf.
• Maintenance plus complexe : La roue doit être nettoyée régulièrement.

Résumé des avantages et inconvénients par type d'échangeur !