Le fluide caloporteur, à quoi ça sert ? Exemple avec les énergies renouvelables.
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Qu’il se présente sous forme liquide ou gazeuse, le fluide caloporteur est un élément fondamental de votre système de chauffage. Il permet de transporter la chaleur d’un point A à un point B pour la restituer à l’air ambiant. Plusieurs types de technologies permettent de chauffer ce fluide caloporteur. Certaines font appel à des systèmes renouvelables.
En bref
- Le fluide caloriporteur permet de transporter la chaleur d’un point A à un point B d’un système énergétique.
- Il prend le plus souvent la forme d’un mélange d’eau et d’antigel, l’eau glycolée. Selon l’application, un gaz ou un métal liquide peut être utilisé.
- Le fluide caloporteur assure le bon fonctionnement d’un certain nombre d’installations énergétiques. Certaines d’entre elles s’inscrivent dans une démarche écoresponsable. C’est par exemple le cas des panneaux solaires thermiques, des pompes à chaleur et des climatiseurs réversibles.
Fluide caloporteur : la définition
Également appelé « fluide caloriporteur », le fluide caloporteur désigne un gaz ou un liquide ayant pour fonction de transporter la chaleur d’un point à un autre d’une installation énergétique. Dans un circuit de chauffage central classique, le fluide prend le plus souvent la forme d’une eau glycolée. Cette dernière est chauffée dans la chaudière centrale, puis transportée vers les radiateurs individuels des différents logements par l’intermédiaire de tuyaux. Le fonctionnement est similaire dans le cas des planchers chauffants.
D’autres équipements domestiques tirent parti des fluides caloriporteurs. C’est par exemple le cas des climatiseurs, des pompes à chaleur, des réfrigérateurs et des capteurs solaires thermiques.
Quelles sont les qualités d’un bon fluide caloporteur ?
Comme nous venons de le voir, les fluides caloporteurs participent activement au bon fonctionnement des échangeurs de chaleur. Pour remplir leur mission, ils doivent présenter un certain nombre de caractéristiques :
- Disposer d’une excellente capacité à transporter la chaleur.
- Résister au gel, lorsque l’installation est soumise à des températures négatives.
- Présenter une viscosité minimale, pour faciliter la circulation du fluide et ne pas endommager l’installation.
- Protéger la tuyauterie contre les risques de corrosion.
- Être stables, même à des températures élevées, pour éviter la formation de composés indésirables.
- Ne présenter aucune toxicité.
Pour ces raisons, la qualité du fluide caloriporteur doit être vérifiée régulièrement, selon les recommandations du fabricant.
Quels sont les différents fluides caloporteurs ?
Les fluides caloporteurs se présentent généralement sous forme liquide ou gazeuse. Certaines applications industrielles requièrent l’utilisation de métaux liquide.
Les fluides caloriporteurs liquides
- Eau
- Éthylène glycol
- Propylène glycol
- Huile de silicone
En raison de son excellente conductivité thermique et de son faible coût, l’eau glycolée demeure le fluide caloriporteur le plus couramment utilisé. Elle sert notamment à transporter la chaleur dans les circuits primaire et secondaire des centrales nucléaires. L’eau ne se décompose pas : elle peut donc être réutilisée indéfiniment.
Les métaux liquides
- Mercure
- Lithium
- Plomb
- Cadmium
- Sodium
- Potassium
- Bismuth
Les métaux liquides l’avantage de supporter des températures élevées, comprises entre 200°C et 700°C. C’est idéal dans certaines applications industrielles. Ils disposent également d’une excellente conductivité thermique.
Les fluides caloriporteurs gazeux
- Vapeur d’eau
- Hydrogène
- Hélium
- Néon
- Argon
Puisqu’ils peuvent être employés à haute pression, les gaz caloriporteurs permettent de réduire la taille de l’installation. Ils sont notamment utilisés pour refroidir les générateurs des centrales électriques.
Caloporteur, caloriporteur et frigoporteur
Les termes « caloporteur » et « caloriporteur » sont synonymes. Ils renvoient à la capacité d’un fluide à transporter ou à évacuer de la chaleur. Le fluide frigoporteur permet lui aussi de transporter une énergie thermique. Il s’agit dans ce cas précis du froid, et non plus de la chaleur. Utilisé dans les systèmes de réfrigération, le fluide frigoporteur permet d’absorber la chaleur à basse température et basse pression, puis de la rejeter à haute température et haute pression. Cette transformation entraîne souvent un changement d’état.
Pour les usages courants, on distingue 3 principales catégories de fluides frigoporteurs :
- Les mélanges d’eau et d’antigel à base d’alcools (monoéthylèneglycol, propylèneglycol)
- Les gaz (air ou azote gazeux)
- Les saumures à base de sels inorganiques (chlorure de calcium, carbonate de potassium, chlorure de sodium).
Plus récemment, on note l’émergence de nouveaux types de fluides frigoporteurs, comme les fluides diphasiques, les mélanges d’eau et d’alcool et les solutions aqueuses avec sels.
Exemples concrets de l’utilisation du liquide caloporteur
Derrière un nom intimidant, le liquide caloriporteur joue pourtant un rôle essentiel dans notre confort quotidien. Il permet notamment de faire fonctionner des installations aussi utiles que les chauffages solaires, les pompes à chaleur ou les climatisations réversibles.
Le chauffage solaire
Le chauffe-eau solaire est un système permettant de chauffer l’eau du logement grâce au rayonnement solaire. Il est composé de panneaux solaires, généralement placés sur le toit, d’un fluide caloporteur et d’un réservoir de stockage.
- Les panneaux solaires thermiques captent la chaleur générée par le soleil.
- Cette chaleur est transférée au fluide caloporteur, qui circule à l’intérieur des tuyaux du panneau solaire.
- Le liquide est conduit vers le ballon d’eau chaude ou un échangeur thermique. Il peut être utilisé pour chauffer l’eau sanitaire ou les espaces de vie.
- Une fois refroidi, le fluide caloporteur retourne dans les panneaux. Le cycle recommence.
Intéressant d’un point de vue environnemental, le chauffe-eau solaire peut avoir plusieurs applications. Dans la grande majorité des cas, il permet d’offrir un chauffage central à un logement. Le fluide caloporteur vient alors alimenter les radiateurs ou le plancher chauffant de l’habitation.
Le chauffe-eau peut également servir à produire de l’eau chaude sanitaire. Le fluide caloriporteur transfère alors sa chaleur à la cuve du ballon d’eau chaude. Plus rarement, il peut être utilisé pour le chauffage d’une piscine.
Bon à savoir : en cas de mauvais temps, une résistance électrique ou une pompe à chaleur prend le relai pour éviter les pannes de chauffage
La pompe à chaleur « air-eau »
La pompe à chaleur (PAC) « air-eau » capte les calories de l’air extérieur pour les restituer dans l’eau de chauffage. Ce transport est assuré par un gaz spécifique, le fluide frigorigène.
- Placé à l’extérieur du logement, un module capte l’air ambiant. Ces calories sont transférées au fluide frigorigène à l’état liquide.
- Alimenté par un moteur électrique, le compresseur comprime le fluide frigorigène. Ce dernier devient chaud et pressurisé.
- Le fluide gazeux transmet la chaleur à l’eau de chauffage. Après cet échange de chaleur, le fluide retrouve son état liquide.
- Le détendeur fait chuter la pression du fluide frigorigène.
Aujourd’hui, la plupart des pompes à chaleur « air-eau » sont destinées à alimenter le chauffage central d’un logement, via les radiateurs ou les planchers chauffants. Elles permettent de réduire de manière significative la facture d’électricité. Pour 1 kW d’électricité consommé, les PAC produisent entre 3 ou 4 kW de chaleur. Dans le jargon, c’est ce qu’on appelle le coefficient de performance (COP). Plus ce dernier est élevé, plus les économies d’énergie sont importantes.
Certaines pompes à chaleur permettent également de disposer d’eau chaude sanitaire. On parle de PAC haute température, puisqu’elle sera compatible avec les équipements nécessitant une eau de chauffage comprise entre 55°C et 70°C.
Bon à savoir : la PAC « air-eau » devra de préférence être installée dans une zone où les températures extérieures sont relativement clémentes. Ses performances diminuent lorsque le mercure passe en-dessous de 0°C. Un chauffage d’appoint peut alors être nécessaire.
La climatisation réversible
La climatisation réversible offre la possibilité de chauffer ou de rafraîchir un logement en fonction de la température extérieure. On la nomme également pompe à chaleur air-air. Elle est généralement composée de 2 modules, un situé en intérieur, l’autre en extérieur.
Le module extérieur est composé d’un condensateur et d’un évaporateur. Le modèle intérieur est composé d’un ventilo-convecteur, chargé de diffuser l’air au sein du logement. Ces deux modules sont liés entre eux par un fluide frigorigène.
- En hiver, l’unité extérieure capte l’énergie présente dans l’air pour chauffer le fluide. Ce dernier transporte les calories de l’extérieur vers l’intérieur afin de chauffer l’habitation.
- En été, le processus s’inverse. L’unité intérieure vient capter la chaleur du logement et la rejette via l’unité extérieure.
La climatisation réversible est donc l’équipement idéal pour préserver le confort des pièces à vivre quelles que soient les conditions météorologiques.
Bon à savoir – On distingue 2 grandes catégories de climatisations réversibles. Dans un système monosplit, la pompe à chaleur est composée d’une unité extérieure et d’une seule unité intérieure. Dans un système multisplit, une pompe à chaleur réversible composée d’une unité extérieure et d’au minimum deux unités intérieures. C’est idéal pour couvrir une plus grande surface en termes de chauffage et de climatisation.
Questions fréquemment posées
Quand changer le fluide caloporteur ?
Tout dépend du type d’équipement et de la nature du fluide caloporteur. La solution la plus simple consiste à suivre les recommandations du constructeur. Pour un chauffe-eau solaire, le changement s’effectue tous les 5 ans environ.
Où acheter du liquide caloriporteur ?
Le liquide caloporteur peut s’acheter dans des magasins spécialisés. Pour des raisons de sécurité, il est néanmoins recommandé de solliciter l’avis d’un expert avant de procéder au changement de fluide. Pour cela, suivez la fiche d’entretien de votre constructeur.
Quels sont les dangers du fluide caloporteur ?
L’eau glycolée est le principal fluide caloporteur utilisé. Elle ne présente aucun danger spécifique. Selon les applications, d’autres liquides et gaz peuvent servir de fluides caloriporteurs. Ne les manipulez donc pas avant de connaître leur composition.
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