Prolongez la durée de vie de votre échangeur de chaleur avec quelques vérifications de base

Les systèmes de réfrigération doivent constamment transférer la chaleur entre deux fluides, ce qui est précisément le rôle d'un échangeur de chaleur à plaques et cadre. Grâce à sa grande surface d'échange, il concentre davantage de transfert thermique dans un encombrement plus petit que les anciens équipements multitubulaires, et comme il contient beaucoup moins de frigorigène, l'ensemble de l'installation est plus sécuritaire à exploiter et moins coûteux à entretenir.

Selon sa position dans le système, il peut remplir plusieurs rôles :

Il existe aussi en deux grands types. La version à joints possède des côtés boulonnés qui peuvent être ouverts et entretenus, tandis que la version entièrement soudée ne peut pas être ouverte.

Josh Bell, vice-président de l'Ouest canadien et de l'Ontario chez CIMCO, explique qu'un échangeur de chaleur à plaques et cadre se comporte différemment de la plupart des autres équipements de l'installation. Sur un compresseur ou une pompe, vous pouvez lubrifier les pièces et remplacer les éléments d'usure pour maintenir l'efficacité. Un échangeur à plaques n'offre rien de tel.

Laissez le tartre ou les débris s'accumuler, et l'échangeur ne pourra tout simplement plus transférer la chaleur comme il a été conçu pour le faire.

C'est du côté des modes de défaillance que les enjeux deviennent sérieux. Sur une unité à joints, vous pouvez avoir une défaillance de joint ou de plaque. Sur une unité entièrement soudée, une fuite de soudure ou une défaillance de plaque.

En fonctionnement normal, l'échangeur de chaleur est le dernier des soucis d'un opérateur. C'est là le piège, car lorsque les problèmes surviennent, ils s'aggravent rapidement. Une inspection quotidienne est le moyen le moins coûteux de déceler un problème tôt.

En entrant dans une salle où se trouvent des échangeurs de chaleur, soyez attentif à une fuite de frigorigène. L'ammoniac se détecte facilement à l'odeur. Autrement, surveillez les signes secondaires : du glycol, de l'huile ou de la saumure qui fuit des plaques, et sur un évaporateur, du fluide qui s'accumule dans le bac de drainage. Un liquide rose dans le bac indique une fuite de glycol, et tout fluide autre que de l'eau favorise la corrosion ou la moisissure.

Les signes visibles ne représentent que la moitié du portrait. L'autre moitié est ce que David Fauser, directeur des ventes chez CIMCO, appelle le tueur silencieux de la performance : la pression. La lecture la plus utile est la perte de charge du fluide à travers l'échangeur, mesurée aux robinets de manomètre d'entrée et de sortie lors des rondes quotidiennes. Un changement à cet endroit est un signe précoce d'encrassement ou de perte de débit.

Sur un évaporateur, un encrassement suffisant finit par réduire la pression d'aspiration. Sur un condenseur, l'encrassement fait monter la pression de refoulement, et une hausse de pression du côté haute pression par temps frais est un signe révélateur que l'échangeur s'entartre. Laissé sans intervention, cela aboutit à un système qui n'a plus la capacité de fonctionner.

Une seule lecture ne signifie toutefois pas grand-chose.

Une baisse de la pression d'aspiration peut aussi provenir d'un manque de frigorigène ou d'un réglage de température, et pas seulement d'un encrassement. C'est l'historique qui transforme une lecture en diagnostic.

La prise en charge d'une installation inconnue exige une première étape différente. Le conseil de M. Bell est de faire appel à un entrepreneur expérimenté avec les échangeurs de chaleur ou les arénas pour effectuer une inspection complète, établir une référence propre, et donner suite immédiatement à toute recommandation de nettoyage. À partir de là, vous adoptez un rythme.

La ronde quotidienne est appuyée par une inspection visuelle mensuelle et, une fois par année, par une vérification de détection de fuites même lorsque rien n'est visiblement anormal. Les unités plus grandes justifient également un examen approfondi annuel sous le carénage qui recouvre les plaques, idéalement intégré à l'arrêt, au démarrage ou à l'entretien saisonnier. La valeur de cette visite externe réside dans un regard neuf qui n'est pas distrait par le reste du bâtiment, ce qui est exactement ce que le personnel d'entretien d'une installation doit constamment gérer.

L'entretien consiste ici principalement à garder les fluides et les surfaces propres plutôt qu'à remplacer des composantes. Dans les premières années, c'est simple : un nettoyage général de la poussière et des débris, et le maintien de bacs de drainage dégagés sous les unités à évaporation afin qu'ils s'écoulent correctement plutôt que de goutter sur le plancher et de faire proliférer la moisissure.

À partir de là, M. Bell recommande les tâches planifiées suivantes :

Cette dernière tâche est importante pour la sécurité, car les boulons se trouvent dans un environnement constamment humide et glacial, ce qui les fait rouiller, et le jour de l'entretien venu, il faut parfois les couper alors qu'ils sont sous tension extrême. Garder les boulons et leurs points d'appui lubrifiés est un service rendu à celui ou celle qui devra éventuellement ouvrir la machine.

L'entretien plus poussé concerne les fluides. Du côté de l'évaporateur ou du refroidisseur, faites analyser votre fluide secondaire chaque année en envoyant un échantillon à un laboratoire, afin d'éviter que la saumure ne devienne trop acide et de suivre la présence de débris.

Du côté du condenseur, si vous exploitez une tour à eau recirculée, le traitement chimique devient la priorité. Il est préférable de le confier à un entrepreneur en traitement chimique réputé qui tient des registres et transmet des rapports réguliers. Gardez également la tour de refroidissement elle-même propre, car les débris qui s'en détachent peuvent obstruer les plaques. Les crépines d'entrée, surtout du côté du condenseur, devraient être nettoyées de façon saisonnière, soit environ au printemps et à l'automne.

Une fois que des débris se sont accumulés à l'intérieur, leur élimination représente un travail plus important qui varie selon le type d'unité. Sur une unité entièrement soudée, une entreprise de traitement chimique peut tenter de la laver, bien qu'une unité fortement encrassée doive parfois être retirée ou remplacée. Sur une unité à joints, le nettoyage en profondeur exige un démontage complet, avec le retrait des plaques et leur nettoyage à l'externe. C'est exactement le type de travail que les gens omettent de planifier.

Et un échangeur négligé a tendance à atteindre son point de rupture au pire moment, lorsque la chaleur est à son comble et que le système tourne déjà à plein régime. À mesure que la capacité diminue, il commence à s'arrêter sur haute pression, ou les compresseurs réduisent leur charge, et les températures grimpent précisément au moment où l'installation peut le moins se le permettre. La règle de M. Bell pour éviter cela est simple :

MM. Fauser et Bell ont tous deux eu du mal à se rappeler d'avoir déjà remplacé un échangeur de chaleur à plaques et cadre à lui seul. Il n'est généralement remplacé que dans le cadre d'une réfection complète du système.

L'échangeur de chaleur est conçu pour être remis à neuf, et non jeté. L'attention se porte sur les plaques et les joints, et non sur l'unité elle-même. Le remplacement des joints recommandé par le fabricant d'origine se situe autour de huit ans, alors la planification budgétaire devrait commencer autour de la sixième ou septième année. Lorsque vous remplacez les joints d'un condenseur, M. Bell recommande de prévoir un budget de prévoyance pour le nettoyage également. Et si la saison morte le permet, retournez les plaques au fabricant d'origine. Leur nettoyage en usine les remet dans un état quasi neuf, ce que vous ne pouvez pas égaler sur place avec des nettoyeurs à pression, qui risquent d'endommager les plaques.

Rien de tout cela n'est un travail à faire soi-même.

Cela exige de grandes clés, des vérins hydrauliques pour comprimer l'ensemble des plaques et des outils spécialisés. Le remontage suit une séquence précise afin que les joints s'installent correctement dans les rainures. Faites-le mal et l'unité fuira à l'essai sous pression, forçant un nouveau démontage, et les joints qui ne se sont pas bien installés sont désormais endommagés et devront être commandés de nouveau.

Pour une unité de marque, le conseil de M. Bell est de faire appel à une entreprise certifiée par ce fabricant, car elle connaît les petits détails que les non-formés vont manquer. Il vaut aussi la peine de confirmer que les joints proviennent du fabricant d'origine, puisque des matériaux de rechange qui ne sont pas compatibles avec votre frigorigène ou votre fluide secondaire peuvent céder et fuir.

L'unité elle-même dure aussi longtemps que vous l'entretenez. M. Bell a constaté que les recommandations des fabricants d'origine indiquent généralement une durée de vie de 25 ans, mais comme il s'agit d'une composante en acier et boulons sans pièce mobile, sa durée de vie réelle dépend entièrement de l'entretien. Une fois passé le cap des 24 ans, moment où les joints ont été changés une troisième fois, les plaques peuvent se déformer à force d'avoir été démontées et remontées si souvent. Pour bien des exploitants, cela signifie tout de même ne changer l'unité que vers la fin d'une carrière. Pour M. Bell, c'est le plus grand compliment que l'on puisse faire à une machine.

Si vous avez besoin de plus de capacité, vous pouvez souvent ajouter des plaques plutôt que de remplacer l'échangeur, car le rail dispose habituellement d'espace. Il y a des limites, puisqu'un jeu de joints neufs élargit considérablement l'ensemble des plaques. M. Bell conseille donc de demander à votre entrepreneur de confirmer les dimensions maximales auprès du fabricant d'origine et de vérifier que la pompe peut toujours livrer la performance requise. Bien exécuté, vous pouvez ajouter environ 10 % de plaques supplémentaires, une rare marge de manœuvre intégrée.

Pour un équipement qui demande si peu, l'échangeur de chaleur à plaques et cadre punit la négligence plus durement que la plupart des autres. Il fonctionne silencieusement pendant des années, ne cause aucun ennui quotidien, puis, si les fluides ne sont pas gérés et les plaques ne sont pas surveillées, il cède, inondant une boucle secondaire et mettant hors service un système au moment où vous pouvez le moins vous le permettre.

La bonne nouvelle, c'est le peu qu'il faut pour éviter cela. L'attention qu'il exige est simple, peu coûteuse et essentiellement routinière, et ce n'est rien à côté du coût d'une urgence. Accordez-lui cela, et l'une des rares composantes que vous pouvez véritablement conserver toute une carrière tiendra sa part du marché.