Performance de l’unité produite

La performance de l’unité produite a été évaluée à l’aide d’un banc de test conçu par M. Mathieu Mayer-Girouard, dans le cadre d’un projet en collaboration avec l’École de technologie supérieure. L’unité de 48 po a d’abord été testée. Ensuite, celle-ci a été découpée pour ne garder que les premiers 30 po, dont la qualité d’enroulement était meilleure. La Figure 49 montre le banc de test utilisé pour tester la performance du récupérateur de chaleur. Sur la photo, l’unité installée est celle de 30 po. Le banc de test permet de mesurer l’efficacité énergétique et les pertes de charge à l’intérieur du tube serpentin.

Figure 49 : Banc de test de performance

L’efficacité énergétique et les pertes de charge des deux unités ont été mesurées à plusieurs débits. Ensuite, les résultats ont été tracés sur un graphique pour permettre de déterminer

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l’efficacité et les pertes de charge à un débit de 9.5 LPM. Le Tableau 19 montre les résultats obtenus lors des tests de performance. Les résultats de performance des récupérateurs de chaleur actuellement vendus y sont aussi montrés. Les longueurs des modèles R4-30 et R4- 48 sont respectivement 30 po et 48 po. Les données de performance de ces deux modèles proviennent du site internet de Natural Ressources Canada (2011-12-14). Les résultats obtenus sont très encourageants, car les pourcentages d’efficacité se rapprochent de ceux des modèles des récupérateurs de chaleur actuellement vendus. Compte tenu des problèmes rencontrés lors de l’enroulement de l’unité, les résultats obtenus confirment que la géométrie préformée du tube serpentin est adéquate. En effet, l’enroulement de cette géométrie dans des conditions normales donnerait de meilleurs résultats.

Tableau 19 : Performance des unités testées et des unités vendues sur le marché

Modèle _(LPM)Débit Efficacité _(%)

Pertes de charge (PSI) Unité de 30 po 9.5 32.79% 2.12 Unité de 48 po 9.5 44.68% 3.99 Power Pipe R4-30 9.5 35.50% 0.90 Power Pipe R4-48 9.5 47.50% 1.50

CONCLUSION

Dans les dernières années, l’économie d’énergie est devenue un enjeu important lors de la construction des bâtiments. Plusieurs méthodes permettent d’améliorer l’efficacité énergétique d’un édifice. Parmi celles-ci, l’utilisation de récupérateur de chaleur des eaux grises est une solution simple et économique. L’objectif de ce projet de recherche était d’élaborer un procédé permettant de fabriquer plusieurs modèles de récupérateur de chaleur en respectant certaines contraintes et certains critères de performance. Tout d’abord, l’utilisation de tubes de cuivres standard était requise pour faciliter l’approvisionnement. Par contre, l’enroulement d’un tube rond sur un tuyau central ne donnait pas un résultat qui respecte les critères de performance voulus. La solution trouvée pour remédier à ce problème a été de préformer le tube serpentin selon une géométrie qui permet d’obtenir des résultats acceptables. À la suite d’un procédé itératif, le modèle de géométrie à trois paramètres de rayon a été retenu et optimisé, car les résultats de celui-ci étaient encourageants. Pour préformer le tube selon cette géométrie, celui-ci doit traverser une bague de formage conçue à cet effet. L’utilisation d’un modèle d’éléments finis a permis de trouver des paramètres permettant d’obtenir une section du tube serpentin enroulé respectant les critères de performance demandés. Les paramètres importants sont la géométrie préformée du tube, le couple d’enroulement et la position du tube serpentin par rapport au tuyau central. Pour confirmer que le modèle d’éléments finis donnait des résultats cohérents avec la réalité, des tests expérimentaux ont été effectués sur un banc de test d’enroulement conçu à cette fin. Les résultats de ces tests expérimentaux ont permis de valider les résultats des simulations par la méthode des éléments finis.

Pour confirmer que les paramètres trouvés permettaient de fabriquer un récupérateur de chaleur d’une performance acceptable, une unité complète a été produite et sa performance a été testée. Les résultats obtenus se rapprochent de ceux des modèles actuellement vendus sur le marché, ce qui est très encourageant, compte tenu des problèmes rencontrés lors de la production de l’unité. À la lumière de ces résultats, le modèle de géométrie à trois paramètres de rayon et la bague de formage font actuellement l’objet d’une demande de brevet.

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L’entreprise partenaire de ce projet de recherche désire commercialiser deux catégories de modèles de récupérateur de chaleur. La différence entre chacune de ces catégories est le diamètre des tuyaux centraux à utiliser. Actuellement, les paramètres pour produire l’une de ces catégories ont été déterminés et les résultats obtenus ont été validés. Le modèle d’éléments finis utilisé pour trouver ces paramètres a été optimisé de sorte à obtenir des résultats cohérents avec la réalité, avec un temps de calcul minimal. Ce modèle pourra être utilisé pour réaliser le processus d’itérations afin de trouver les paramètres permettant de produire l’autre catégorie de modèles.

Suite au dépôt du brevet, l’entreprise partenaire prévoit l’ouverture d’une usine pour produire les différents modèles de récupérateurs de chaleur. Des équipements automatisés devront être conçus pour fabriquer les récupérateurs de chaleur avec une bonne cadence de production. Pour concevoir ces équipements, le modèle d’éléments finis et l’expérience acquise lors de l’utilisation du banc de test d’enroulement seront utiles afin de concevoir un équipement capable de produire les récupérateurs de chaleur avec une bonne répétabilité. Les recommandations suivantes permettraient d’optimiser le procédé de fabrication et la conception de nouvelles catégories de récupérateurs de chaleur.

• Pour permettre de diminuer le temps de conception des nouveaux modèles, il serait avantageux de trouver une équation qui permette de trouver les paramètres de la géométrie préformée optimale en fonction du diamètre du tuyau central, du diamètre du tube serpentin et de l’épaisseur de la paroi du tube serpentin. Pour ce faire, le modèle d’éléments finis développé pourrait être utilisé.

• Pour améliorer la cadence de production, une étude sur l’influence de la vitesse de production d’une unité sur la qualité du résultat obtenu pourrait être réalisée.

• Pour permettre d’automatiser l’étape du brasage, une étude pourrait être réalisée pour trouver un procédé de brasage automatisé rapide permettant de fixer le tube serpentin sur le tuyau central sans que la chaleur n’endommage l’équipement de production.

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