Radiateur Hwlabs GTS 240 – Page 9

Le deuxième paramètre intéressant concerne la dissipation effective qu’un radiateur engendre en fonction des débits d’eau et d’air. Pour les tests, on propose 3 couples de ventilateurs 120 mm montés en soufflerie.

Les Nexus montreront la petite ventilation. Les Panaflo permettront une ventilation conséquente et les Delta serviront uniquement de référence pour le radiateur Swiftech MCR220-QP afin d’avoir une base de comparaison. Les Panaflo seront utilisés à 5, 7 et 12 V. Les Nexus le seront à 7 et 12 V car ils ne démarrent pas à 5 V et le flux d’air serait vraiment trop minable de toute façon. Les Delta serviront à 12 V uniquement pour le MCR220. On couvre ainsi une très large plage de ventilation, de très faible à très fort (raisonnablement bien sûr, des Delta 190 cfm à 65 dB n’ont pas d’intérêt…). Voici le résumé de tous les cas avec divers paramètres associés qui ont été mesurés :

En suivant la méthode décrite dans les pages précédentes, tous les radiateurs sont testés avec un maximum de ventilations et toujours avec une eau qui arrive à 10 °C au dessus de la température de l’air dans la chambre. On obtient alors ce graphe relativement grand pour être aussi clair que possible avec le GTS240 en ligne pointillée pour voir directement où il se situe :

English version

Analyse pour les faibles ventilations

On définit cette zone pour tout ce qui se trouve en dessous des Panaflo en 7 V inclus.

Le GTS240 n’est pas au mieux de sa forme dans ce domaine, il est toujours dernier. Il se fait distancer par les radiateurs plus classiques qui sont fins et/ou peu denses. C’est donc un peu raté pour être le plus efficace de tous avec des ventilateurs faibles ou sous-voltés. Le design des doubles ailettes n’étant pas prévu pour ça à l’origine, c’était prévisible.

En ce qui concerne les annonces du fabricant, on remarque effectivement que le GTS240 a une efficacité identique à celle d’un BIX2 à faible ventilation, c’est une affirmation tout à fait correcte. Par contre, la deuxième par rapport au BIP2 n’est pas tout à fait juste. Par extrapolation avec le MCR220 et le CR-22T 18 fpi, on peut être sûr que le GTS240 ne sera pas plus performant qu’un BIP2 puisqu’un BIP2 est un peu plus performant qu’un BIX2 dans le domaine des faibles ventilations. Au niveau des performances pures ici, il y a malheureusement une très légère régression.

Avec un petit flux d’air, il est préférable d’éviter les radiateurs trop denses, car ils ne seront pas à leur aise. Le débit d’air obtenu est très petit vu l’obstacle que représente les ailettes et leur grande surface a du mal à compenser la faiblesse de celui-ci. On le voit bien avec les Coolrad CR-22T 12 fpi et Swiftech MCR220 13 fpi, les moins denses, qui permettent de dissiper près de 30 W de plus pour un même deltaT eau-air. Ils ont beau avoir moins de surface que le GTS240, ils sont tout de même plus performants car le débit d’air passant au travers est plus soutenu. Cela engendre une convection plus efficace sur les ailettes et aussi moins de réchauffement de l’air à la traversée du coeur. Il vaut mieux privilégier un radiateur fin et large plutôt qu’un radiateur petit mais épais car l’air qui se réchauffe en le traversant est très pénalisant pour les ailettes ventilées en dernier.

Pour 100 W dissipés par 2×20 cfm effectifs au travers d’un radiateur double, l’air prendra déjà en moyenne 5.3 °C à la sortie, car sa capacité thermique massique est faible. Et pourtant 20 cfm réels, c’est déjà pas mal pour un ventilateur sous-volté en 5 ou 7 V et en situation. L’air pourra se réchauffer nettement plus à grosse charge et à très faible débit d’air.

Cela signifie donc que toutes les ailettes n’ont pas la même utilité. En soufflerie, celles du côté du ventilateur seront bien plus fraîches que celles proches de la sortie, car l’air qui les ventile est l’air ambiant, il n’est pas encore réchauffé de plusieurs degrés par l’échange thermique. Les plus fraîches auront l’écart maximal de température avec l’eau, elles seront donc les plus efficaces et les plus dissipatrices. Plus l’air avance dans le radiateur, moins les ailettes sont utiles en quelque sorte, car elles sont entourées d’un air de plus en plus chaud.

Plus le flux d’air est faible, plus l’air se réchauffe lors de sa traversée et plus l’efficacité du radiateur chute car une bonne partie de ses ailettes sera ventilée par un air bien plus chaud que l’air ambiant. C’est l’un des points faibles des radiateurs épais à 2 rangées de tuyaux. La deuxième rangée est défavorisée par rapport à la première, car elle reçoit un air déjà réchauffé.

On peut remarquer qu’à haut débit (> 7 L/min) et à très faible flux d’air (Nexus en 7 V), les radiateurs semblent moins à leur aise et leur efficacité chute sensiblement. Sous ces conditions, le radiateur est en quelque sorte “saturé” et voit sa capacité de dissipation se niveller. On lui apporte beaucoup d’énergie du fait du débit d’eau soutenu, mais le transfert avec l’air devient mauvais sur une partie du radiateur. Les ailettes sont entourées d’un air rapidement réchauffé lors de la traversée et ne parviennent pas à transférer efficacement la chaleur à l’air (écart de température ailettes-air très faible). Le petit volume d’air envoyé par les ventilateurs a une capacité limitée d’absorption de l’énergie vu que sa température ne peut pas grimper plus haut que la température de l’eau à l’entrée du radiateur. Quand le flux d’air augmente, ce phénomène s’estompe et plus on ventilera, plus on pourra dissiper en allant à haut débit d’eau. Le système de mesure induit aussi une erreur qui s’accroit dans cette zone là malheureusement du fait des très faibles variations mesurées (chaque 0.01 °C compte), ce qui a tendance à accentuer la chute alors qu’elle est sûrement en réalité presque inexistante. Une autre méthode serait alors nécessaire pour approfondir le comportement dans cette zone à très faible ventilation. Ce n’est de toute façon pas très grave en soi puisque rares sont les gens à atteindre cette zone de mesure à grand débit…

Analyse pour les fortes ventilations

On définit cette zone pour tout ce qui se trouve au dessus des Delta en 12 V inclus.

Ici, il y a un retournement de situation clair et net ! Avec une ventilation soutenue, le GTS240 prend du galon et affiche clairement la meilleure performance. Sa grande surface d’échange montre tout son intérêt pour dissiper plus efficacement que les autres, mais dans un bruit relativement plus important, car il faut pouvoir fournir un débit d’air conséquent.

Dans ce cas de figure, les radiateurs à faible densité se retrouvent nettement derrière les 2 radiateurs denses car ils ne disposent pas de suffisamment d’ailettes pour s’interposer. Le débit d’air n’est alors plus vraiment le facteur limitant si l’on peut dire, la surface prend de l’importance. Le clone du BIX2 18 fpi montre aussi son potentiel à haute ventilation en dépassant le CR-22T à 12 fpi, mais il est dominé par le GTS240. Le fabricant ne le dit pas, mais le GTS240 est donc meilleur que le BIX2 à haute ventilation. On peut même dire que c’est le meilleur radiateur de toutes ses gammes pour ce domaine.

On peut aussi s’apercevoir qu’il y a un point où tous les radiateurs seront équivalents pour des ventilateurs donnant environ 33-34 dB, avant que la situation ne s’inverse (entre les courbes rose et jaune/orangé).

A haute ventilation, on remarquera aussi que pour les petits débits, la capacité à dissiper s’effondre brusquement pour un débit inférieur à 2 L/min. L’écoulement dans les tubes doit changer de régime en passant progressivement de turbulent à laminaire, ce qui ne favorise pas l’échange de chaleur entre l’eau et les tubes en laiton. Le fait que les radiateurs dissipent beaucoup dans ce cas de figure amplifie l’importance de la chute, car elle se produit aussi à plus faible ventilation, mais c’est nettement moins visible.

Il y a deux choses principales qui interviennent dans l’importance de la convection forcée dans les ailettes : la surface d’échange disponible et le coefficient d’échange convectif h qui dépend principalement de la nature de l’écoulement (vitesse, turbulence, etc.). Pour avoir un excellent échange entre un fluide et une paroi, on souhaite que h soit le plus élevé possible. Les radiateurs fins et/ou peu denses jouent d’abord plutôt sur h, alors que les radiateurs épais et/ou denses jouent plutôt sur la surface. Un radiateur épais et peu dense tentera lui de jouer sur les deux à la fois. L’idéal est évidemment de maximiser les deux en même temps, mais ce n’est pas si facile. Il y a encore et toujours des compromis à intégrer…