Echanges thermiques dans les ventilo-convecteurs avec les ventilateurs à l’arrêt

Résumé et principaux résultats

Les ventilo-convecteurs sont essentiellement constitués d'une batterie à ailettes et d'un ou plusieurs ventilateurs. Pour des raisons de régulation, il arrive fréquemment que ces ventilateurs soient mis à l'arrêt, alors que la circulation du fluide interne (le plus souvent de l'eau ou une solution d'eau glycolée) n'est pas interrompue.
L'objectif de cette étude est de quantifier ces échanges thermiques. Il s'agit donc essentiellement de calculer les coefficients d'échange en convection libre côté air et d'estimer le débit d'air possible en fonction de la géométrie du ventilo-convecteur et du gradient thermique qui s'établit.

Après analyse des problèmes physiques, on a développé un programme permettant le calcul des déperditions thermiques par convection naturelle.
On a choisi des appareils de taille industrielle (1 MW en régime permanent) et domestique (de 2,7 à 5,6 kW) aux fins d'illustration. Les programmes informatiques développés permettent toutefois de conduire des calculs pour toute géométrie de batterie.

L'ensemble des résultats obtenus montre que l'on ne peut pas considérer que l'arrêt des ventilateurs est suffisant pour stopper l'échange thermique dans les ventilo-convecteurs. Cet échange continue de manière importante et les pertes thermiques évacuées par convection naturelle représentent environ 10 % de la puissance que fournit le ventilo-convecteur en fonctionnement normal. La circulation permanente du fluide interne est donc un handicap. On peut y remédier de deux façons :
- installation de volets afin de bloquer la circulation d'air
- installation d'une vanne d'arrêt sur les conduites du fluide interne, asservie aux ventilateurs.

Voir aussi sur le même sujet appliqué aux aéroréfrigérants secs la note technique : NTV 1999/148