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Centre Albert Sherman de l’UMASS

En 2013, lorsque l'University of Massachusetts Medical School a ouvert le Centre Albert Sherman, un centre à la pointe de la technologie d'une valeur de 400 millions USD sur son campus de Worcester (MA), elle a annoncé qu'il était conçu « pour inaugurer une nouvelle ère de la recherche biomédicale, de l'éducation médicale et de la collaboration sur le campus ». La collaboration allait aussi jouer un rôle important pour refroidir ses 11 étages et ses 47 500 mètres carrés pendant les étés chauds et humides de la région.

Cet effort collaboratif est né des besoins de l'University of Massachusetts Building Authority, responsable du système de refroidissement de ce bâtiment, et de la capacité de Konvekta AG basée à St. Gallen (Suisse) à répondre à ces mêmes besoins, en tant que développeur et fournisseur de systèmes de récupération d'énergie à haute performance.

« Lorsque nous avons ouvert le Centre Sherman, nous savions que nous devrions en accroître la capacité de refroidissement et quelqu'un nous a recommandé Konvekta », se souvient David MacNeil, responsable en chef des projets mécaniques pour le département de gestion des installations de l'école de médecine UMass. « Nous avons examiné son système et il nous a tout de suite plu. »

Passage à l'étape suivante

Konvekta a déterminé que le Centre Sherman aurait besoin de deux unités de traitement de l'air dédiées pour assurer un refroidissement satisfaisant, capable de s’adapter aux extrêmes estivaux. Ensuite, Konvekta a décidé du type d'échangeur de chaleur qui récupérerait efficacement la chaleur générée lors du fonctionnement des deux unités de traitement de l’air. Konvekta a choisi une technologie d'échangeur thermique à plaques brasées (BPHE).

Le concept et la performance des BPHE leur permettent de se distinguer des technologies concurrentes, telles que les échangeurs à plaques et joints. Les BPHE sont construits à partir d’un lot de plaques de circulation ondulées entre lesquelles se trouve un matériau de remplissage. Au cours du processus de brasage sous vide, le matériau de remplissage forme un joint brasé à chaque point de contact entre les plaques, créant des canaux à travers lesquels le fluide circule. Cela permet à des fluides de températures différentes d'être très proches et d'échanger très efficacement la chaleur ou le froid d'un media à l'autre.

Le concept est similaire à celui d'autres technologies d'échangeurs de chaleur à plaques et joints, mais sans recourir à des joints et des plaques qui peuvent se détériorer ou fuire, entraînant ainsi des coûts potentiels de nettoyage, de maintenance et de remplacement élevés.

La technologie d'échangeurs de chaleur la plus ancienne est celle des échangeurs thermiques à plaques et joints, illustrée à gauche, de taille importante en comparaison de la technologie d'échangeurs thermiques à plaques brasées (BPHE), présentée à droite.

Homis l'avantage de la compacité, la technologie à plaques brasées permet également un fonctionnement plus efficace, une installation flexible, une opération d’auto nettoyage, un moindre coût sur le cycle de vie du produit, ainsi qu'une capacité de personnalisation afin de répondre aux contraintes spécifiques de chaque installation.

Simon Buehler, directeur des ventes de Konvekta, a non seulement recommandé les BPHE pour les unités de traitement de l'air, mais en particulier ceux de SWEP. Basé à Landskrona, en Suède, SWEP est depuis 1983 un leader mondial de l'échangeur à plaques brasés sur les marchés du Chauffage et de l'Industrie.

« Notre relation d'affaires avec SWEP a commencé il y a de nombreuses années en Allemagne », déclare Buehler. « Aujourd'hui, SWEP est notre principal fournisseur de BPHE. L’excellente logiciel de dimensionnement de SWEP (SSP) permet à nos ingénieurs de sélectionner le bon BPHE pour chaque projet en toute simplicité. »

SSP est une application Web comportant un logiciel unique qui permet à l’utilisateur d'effectuer des calculs avancés d'échange de chaleur. Il suffit de saisir les paramètres opérationnels attendus (températures des fluides, pressions et les débits désirés), et SSP affiche immédiatement le modèle BPHE qui répond le mieux à ces exigences.

Pour les unités de traitement de l'air du Centre Sherman, Buehler et Konvekta ont recommandé l'installation de deux BPHE B50H. Les modèles B50H représentaient le meilleur choix car SWEP les a conçus pour une utilisation dans des applications exigeantes. Avec trois combinaisons de plaques différentes et des raccords en 2''1/2 (DN65), il s'agit d’une solution idéale pour les applications à volume élevé dont les débits doivent pouvoir atteindre jusqu'à 56 m3/h.

« Les échangeurs de chaleur SWEP de type B peuvent optimiser l'utilisation de l'énergie, du matériel et de l'espace dans les systèmes de refroidissement », explique Buehler. « Ils sont compacts, moins coûteux que d'autres solutions, durables et ont des performances élevées en matière de transfert de chaleur. Le modèle B50H est également parfait pour les opérations à faibles chutes de pression, à débits élevés et celles où le pincement de température entre les deux fluides est généralement très faible. Dans le Centre Sherman, la différence de température entre l'entrée d’eau de refroidissement et la sortie eau/glycol n'est que de 4 ºF ».

Conclusion

Les BPHE de SWEP ont commencé à fonctionner en conjonction avec les unités de traitement de l'air à la mi-2015. Selon MacNeil, aucun problème n'a été identifié depuis lors.

« Nous en avons vraiment besoin que lorsqu'il fait très chaud à l’extérieur, autour de 36 °C et que le temps est humide. C'est à ce moment-là que les BPHE nous offrent la capacité de refroidissement supplémentaire dont nous avons besoin » conclut MacNeil. « Ils sont très simples et fonctionnent bien. Il suffit de les installer et vous observez très rarement des problèmes par la suite. Ils répondent absolument à nos besoins. »