Quel echangeur à eau pour un méga chiller?

Bonjour, j'ai récupéré une machine à glaçon et je ne sais pas quel échangeur utiliser pour refroidir l'eau



Voici la bête chez le ferrailleur



et la voici chez moi:

La machine est composé:
D’un compresseur "l'unité hermétique" d'environ 1Kw qui tourne au R134a
D’un condenseur 4 passements
D’un déshydrateur
D’un capillaire
D’une électrovanne pour démouler les glaçons
D’un évaporateur avec les moules à glaçons

J’ai fait des test en faisant ruisseler l'eau sur les moules à glaçon, sa marche bien j'arrive a descendre 10L d'eau a 2° en moins de 5min mais le système est peu esthétique, bruyant et j'ose même pas imaginer les pertes dans l’air et dans le sceau.



J’ai donc pris la décision d’ouvrir le circuit (en récupérant le R134a j'ais pu gratter 540g!! )et de remplacer les moules à glaçon par un échangeur plus approprié pour le waterchilling, mais voila quel serait la le type d’échangeur le plus approprié ? sachant qu’on trouve tout ce qu’on veut au ferrailleur je vais devoir trancher !

Dans un premier temps j’ais pensé faire un HX avec un tuyau d’arrosage en extérieur pour une meilleure isolation
Mais j’ais découvert qu’il y a des vrais HX de pompe à chaleur mais ils sont lourds et full cuivre se qui me reviendra assez cher mais je pence que niveau performance sa doit passer

Y’a aussi les échangeurs à plaques qui sont intéressant pour leur encombrement et leur rendement,
J’ais le choix entre deux architecteurs d’échangeurs à plaques :
- Les échangeurs « en parallèle » je ne sais pas si ce terme est approprié mais les passements sont en parallèle : le gaz a le choix entre plusieurs parcours (autant que d’étages)
Principe de fonctionnement :
http://www.gea-ecoflex.fr/Overview.774.0.html
je pence qu’il ne sont pas approprié pour le waterchilling, du moins de s’en servir comme évaporateur car le gaz s’évaporerait inégalement sur les différents étages de l’échangeurs du fait de la gravité, je pense qu’ils sont plus appropriés pour une utilisation en temps que condenseur.

- Les échangeurs en « série » le gaz n’a qu’un seul parcours possible, il suit le chemin de l’eau tout au long du parcours de ce fait on est casi sur que toute l’eau ait été en contact avec le gaz en ébullition.


voici le principe de l'echangeur en "série"
Je possède les deux types d’échangeurs à plaques mais celui en « série » n’est pas brasé il est serré, avec des joints qui ne jouent plus leur rôle passé le seuil des 11bars, ce qui est embêtant surtout que la durée de vie de ces joints me semble limitée avec l’usage que j’en fais !


et voila l'echangeur "en série" en vrais et en fonctionement avec du R290 il n'y a pas eu de fuites mais je n'ais pas osé arréter le compresseur avant d'avoir récupéré le gaz du circuit pour eviter la monté de pression dans l'evapo. en tout cas j'ai récupéré les 190g que j'avai injecté dans le circuit
on peut remarquer le disign assez sympas de l'echangeur!! ambiance réacteur nucléaire!!

Donc voila, j’aimerais savoir si sa vaut le coup de braser l’echangeur à plaque "en série" ou d’utiliser une autre solution?

Bienvenu ,

tu as cité les différents types d'échangeurs possibles effectivement, après ça dépend si tu veux vraiment un HX compact (eau/gaz) ou plus simplement un évaporateur type spirale plongé dans un réservoir d'eau/LDR. Beaucoup font cette deuxième solution par simplicité car ça offre une certaine inertie thermique grâce au volume important du réservoir (voir ce dossier par exemple) et puis tu peux couper le compresseur de temps en temps avec un thermostat le temps que le volume atteigne la température de consigne pour relancer le bazar. Certains ont aussi fait des HX coaxiaux (2 tubes de cuivre l'un dans l'autre pour se passer du réservoir, mais y faut une certaine longueur évidemment pour avoir un bon échange), l'inertie thermique est alors très réduite et il faut laisser tourner en permanence (comme avec un HX à plaques ou série). Dans tout les cas y va falloir isoler de toute façon.

Tu veux un truc le + compact possible ou pas ? Tu veux refroidir quoi exactement avec ?

en fait au départ c'etait pour faire une clim à eau glacée, j'ais fait des tests avec un split modifié pour faire passer de l'eau dedans et c'etait assé concluant: l'air sortait à 14° du split alors qu'il fait 25° dans ma piole, mais le probléme c'est que les moules a glaçon c'est pas trés "confortable" et y'a plein de pertes, il me faudrait un systéme qui marche bien sachant que l'eau revien presque à la température ambiante une foi passée dans le split, donc sa fait beaucoup de de boulot pour le chilleur, mais j'ai pensé a faire un systéme avec un echangeur et un réservoir en serie biensur le réservoir sera du genre ballon de station d'eau fraiche avec un compresseur indépendant pour maintenir l'eau fraiche lorsque le gros compresseur est à l'arret, et par le méme temps avoir plus d'inertie.

bon au final il me faut un systéme qui soit capable d'abaisser la température de l'eau de 20° en un passage!

Si c'est pour une clim bricolée, pourquoi ne pas prendre tout simplement un gros rad qui sert d'évaporateur comme dans une vraie clim ? Pas d'intermédiaire avec de l'eau comme ça et moins de pertes. Tu ventiles ton rad à ta convenance et t'as ta clim.

oui mais faire une clim c'est pas si simple: j'ai fais des tests avec le seul gaz que j'ai en assé grande quantité: le R290
1er problème: j'sui pas tenté de faire passer du propane dans un compresseur rotatif qui chauffe comme une bourrique!

2éme problème: R290 s'évapore a une température trop basse du coup: sa givre, et une fois le gaz évaporé sa fait plus rien! alors qu'avec de l'eau le froid est plus homogène sur le "radiateur"

3éme problème : le circuit frigorifique est indémontable à moins de le vider, qu'avec l'eau glacé, on peut moduler le circuit à volonté comme bon me semble, on peut utiliser des tuyaux souples! Et je préfaire une fuite d’eau a une fuite de propane, je trouve ça plus sécurisant !

donc au final j'peu pas faire de clim sans passer par l'eau!!

mais bon, revenons a nos échangeurs
Quelqu’un a déjà utilisé un échangeur à plaques comme évaporateur pour le waterchilling ?
si personne n’a tenté ; j’essayerai bien! l’idéal serais de faire chuter la température de l’eau d’au moins 20° en un passement, mais bon l'échangeur n'est pas encore brasé!
sinon dans un chiller normal, la température de l’eau dois chuter de combien de degrés en un passement ?

Tu sais 95% des clims fonctionnent avec des gaz qui s'évaporent plus bas que le propane, elles fonctionnent juste avec une énorme pression en BP qui leur confère d'ailleurs une très grosse puissance frigo avec un déplacement assez faible. De nos jours on trouve majoritairement des clims au R410a, quand tu regardes ses propriétés, elles font bien plus peur que celles du propane, inflammabilité mise à part

Avec un détendeur thermostatique tu n'as pas de problème d'homogénéité, qui est un faux problème d'ailleurs vu que l'échange convectif qui met en jeu l'ébullition est bien plus efficace que de l'eau qui circule. Dans l'évaporateur d'une clim tu peux aisément ajuster une surchauffe élevée dans l'évaporateur puisque la température d'ébullition est toujours bien inférieure à celle de l'air de l'enceinte. Dans un waterchiller par exemple tu perds beaucoup en capacité puisque quand le fluide caloporteur (LDR en général) a fait sa boucle, sa température ne diffère que très peu de celle au début de la boucle : le fluide frigo ne peut pas être beaucoup surchauffé dans ces conditions et tu perds en efficacité.

Il est vrai que questions modularité tu perds pas mal, il existe des flexibles qui tiendront la pression au repos sans problème mais le mètre linéaire coute cher et une fois monté ben tu te débrouilles avec la longueur que t'as mis.

Et tu parles de quel compresseur rotatif là? Si c'est celui sur la photo c'est un recip, un CAJ ou TAJ si triphasé, et dans tous les cas ne te soucis pas de la pression/température maximale du bouzin c'est pas ça qui risque de cramer en premier mais le moteur qui l'anime vu qu'il est prévu pour du R134a me faudrait son nom pour que je vérifie s'il peut tourner avec un gaz type -4x°C @ 1 bar

le compresseur de la machine à glaçon est un CAJ4492Y "l'unité hermétique"
mais j'ai essayé de faire une clim avec un compresseur rotatif et j'ai renoncé parcequ'il chauffe baucoup

pour l'instant j'en m'en sert pour faire une clim, mais une fois la saison chaude passée, je pourrais le préter pour le tester sur des ordinateurs, car je n'ais pas de materiel informatique récent!!

Un rotatif ça chauffe c'est normal y a pas à s'inquiéter ça tourne >100°C sans trop de soucis. Les rotatifs R410a fonctionnent couramment jusque 25bar en HP et 6 en BP ils sont prévu pour (très gros moteur), même s'ils chauffent c'est pas grave à ce niveau.

J'ai le même CAJ en version R12, le problème qui pourrait se poser c'est que le moteur qui les anime est tout petit relativement à leur déplacement, je vais vérifier avec du propane mais je pense que tu devras tourner à basse température, dans le meilleur des cas ça devrait être <0°C quand même, je te redis

-10°C la limite haute avec du propane. A cette température tu peux prétendre à 2.2 ~ 2.5kW avec un condenseur bien ventilé, soit exactement la puissance que tu obtiendrais avec du R134a entre 0 et 5°C (températures couramment utilisées pour ce type de réfrigérant et cette application). Avec du R290 tu te retrouverais plus dans les spécifications R407c (~ -1x°C), ça permet d'utiliser un échangeur moins efficace dans la pièce que tu souhaites refroidir, en revanche ça fait fonctionner le moteur du compresseur tout proche de ses limites de fonctionnement (conditions qu'il est sensé supporter quand même).

Ensuite d'un point de vue rendement énergétique, le R134a à 0°C t'apporte un meilleur COP que le R290 à -10°C dans les mêmes conditions de températures de condensation (1.9 pour le propane, 2.5 pour le R134a à 45°C et 15K subcooling, 25°C en fin d'évaporateur), c'est pas négligeable sauf si tu te fous de la consommation.

A mon avi si tu veux climatiser, utilise le R134a d'origine, ton compresseur n'en sera que plus reconnaissant
Ensuite pour les choix de transport d'énergie, entre détente direct et caloporteur intermédiaire, c'est à toi de choisir en fonction du surcoût engendré (isolation, pompe, ventilos), les deux solutions te permettront d'arriver où tu veux, ce choix est à ton entière discrétion

Sinon tu peux toujours t'amuser avec un mélange butane/propane pour détendre à 0°C tout en jouissant de la plus grosse capacité possible, toujours en faisant fonctionner le moteur à son maximum (~1200w)

Edit: sinon une solution peu écologique : trouver du R12, vidanger ton compresseur si besoin et remplir, ça sera plus performant que le R134a mais pas génial pour l'environnement si t'as pas moyen de récupérer le gaz proprement
Et accessoirement hors la loi

oui je contai remettre les 500gr de R134a dans la machine, mais j'ai fait les tests avec du propane (car j'en ais a volontée !!) pour voir si l'echangeur (celui de la photo) allait suporter le froid et la pression
Et, il c'est avéré qu'il n'a pas suporté et que le gaz va dans l'eau, donc pour eviter toutes fuites je vais devoir le braser ce qui va me prende un temps concidérable mais je pence que ça en vaut la penne

j'ai pris la précaution d'utiliser du propane car j'ai que 300gr de R134a en rab ( récupéré dans des frigos) et comme je vois pas du tout ou je peu en acheter, je ne peu pas me permettre d'en perdre inutilement!

et oui le gaz comme tout les autres composant du chilleur sont de récupération! depuis le début j'ai investi 8€ dans le projet
5€ pour acheter la machine à glaçon au prix de la ferraille
3€ pour acheter l'echangeur à plaques et touts les racords au prix du laiton
et tout le reste gratis

il me reste 15€ ce qui est un peu juste pour m'acheter assez de cuivre pour faire un HX
et je pence avoir assez de charbon et de baguettes pour braser complétement l'echangeur à plaques
une fois l'echangeur brasé je referais un test pour déceler des fuites et si c'est bien étanche, et je remplacerai le propane par du R134a, ensuite reste plus qu'a croiser les doigts pour les perfs!!
merci pour les infos sur le compresseur, je ne savai pas trop ce qu'il valait

tu as ce genre d'echangeur a 75 euros: http://www.aeden.fr/C9_echangeurs-a-plaques.html
0.3m2 de surface d'echange, mais c'est au dessus de ton budget je pense...

Jordi ne ment pas c'est pas bien tu n'a en aucun cas teste les cp rotatif c'est moi qui et tenter de fair une clim et qui t'ais dit que ça chaufer trop !! (sur ceu moi c'est tanguy un autre fana de dod et waterchilleur grand ami de jordi (purfer) d'ailleur sans moi samachine a glacon serais soude al'étain oui le materiel pour braser depasse son budget^^bre fon s'en fout un peu c'etais juste pour info .

oui, mais d'après moi les échangeur à plaques en parallèles ne sont pas adapté pour servir d'évaporateur car le gaz liquide suivrait la gravité et ne passerais pas dans tous les étages même a la verticale je pense que quelques étages seront éparniés donc une certaine quantité d'eau ne sera pas refroidie:
bon, rien ne vaut un beau dessin pour illustrer

c'est une suggestion de ce qui se passe dans un évaporateur à plaques (d'après moi), il se peu que sa soit incohérent

pour stagner faut un gros volume mort ... c pas trop le cas dans cet echangeur quand meme, puis ça pousse au cul alors de là a rester dans un coin ...

j' disais ça, parce que j'ai fait un petit evapo transparent, et a mon grand étonnement et le gaz se comporte comme de l'eau
j'ai encore quelques images pour les curieux:



et le gaz c'est du propane
pour ceux qui sont intéressés et qui veulent voir le comportement du gaz liquide en vidéo :

http://fr.youtube.com/watch?v=y3Om99qD_rs (faut mettre en haute qualité sinon on voit rien)

j'ai posé la question sur l'échangeur à plaque parallèle car je vois mal le gaz liquide envahir tout les étages

faudrait faire un échangeur à plaques transparent pour voir ce qui se passe réellement dans l'échangeur

Dommage que ce ne soit pas le premier comme écrit dans la vidéo : http://www.cooling-masters.com/articles-34-9.html
Et oui un gaz liquéfié est fluide comme de l'eau, rien d'étrange... Tu t'attendais à quoi ?

oui, je sais j'men suis aperçu trop tard avec aurora.
en réalité, je pensais voir un truck bouillonnant qui soit mi liquide, mi gaz envahissant tout l'espace qui lui es donné!
sinon a part aurora y'en as d'autres qui on tenté l'evapo transparent?

sinon en cherchant dans google image ....

le principe connu de tous ^^




et le detail des surfaces d'enchanges


je vois mal comment avoir un echangeur plus efficace

puis comme je disais au dessus
le liquide est poussé mais le circuit est en depression ,donc forçage a l'evaporation
et il est réchauffé par l'eau a refroidir ce qui accèlère son ebulition

par contre c'est certain que si il y a peu de chaleur a echanger , ça risque de flooder, mais avec n'importe kel type d'echangeur

Pas à notre connaissance, c'est plutôt "dangereux", délicat à assurer une étanchéité parfaite et juste à but pédagogique dans notre cas pour voir ce qu'on ne voit jamais car ça n'a AUCUNE utilité pour un système normal. Zytra a aussi fait des séparateurs de phases transparents pour une autocascade, mais ils n'ont jamais été montrés.

Un milieu mi-liquide/mi-gazeux type brouillard dense c'est ce que tu aurais avec un fluide porté dans sa région supercritique, il n'est ni l'un ni l'autre des états, mais une espéce de combinaison des 2 à la fois de manière spéciale.

l'évaporateur transparent je l'ai fait uniquement dans le but de de voir le gaz s'évaporer et pas pour refroidir un CPU ou autre,
car à l'époque je n'avait aucune idée de ce qui se passe dans un evapo, alors j'ai fait ce petit système pour m'initier au changement de phase et satisfaire ma curiosité, faut noter que trois mois avant la réalisation de ce projet je ne savais pas comment marchait un frigo!! j'étais à fond dans les péltiers
mais depuis que j'ai récupéré un déshumidificateur je suis fasciné par le changement de phase!
en plus j'ai pleins de matos gratis, pas cher et varié grâce au ferrailleur et au déchetteries que je convoite depuis mes 14ans, c'est très pratique pour réaliser des montages a moindre couts, c'est ce qui m'a aidé pour comprendre cette discipline sans investir des grandes sommes d'argent.

Heu tu te la pete pas un peu la???.

c'est la perte de charge dans chaque plaque induite par le débit qui équilibre la charge entre les plaques.
Franchement je vois pas le soucis avec.

Si tu cherches à optimiser, prends une grosse surface, le bon gaz, et règle bien ton détendeur.

La gravité joue pas énormement dans un évaporateur de waterchiller, même de type serpentin de gros diamètre. Dans un échangeur à plaque ça pose aucun soucis, puis le liquide est très peu dense et l'aspiration très forte

jai conseil a purfer de prendre une cpev mais il dit que cela ne marche pas!!! il prefert garder sont capilair domage le gains de perf serais interessant

En francais ca donne quoi ?????
Tes posts sont plus que desagreable a lire.......