| dc.description.abstract | Les échangeurs d’air résidentiels utilisés dans des conditions hivernales en Amérique du Nord sont suffisamment efficaces pour causer la formation de givre dans l'appareil à partir de la vapeur d'eau contenue dans l'air vicié de la maison. Ce phénomène se produit plus précisément lorsque l'air chaud et humide de la maison traverse l'échangeur de chaleur dont les plaques sont froides à certains endroits dû au passage de l'air frais extérieur dans l'appareil. Pour éviter d’endommager l’échangeur de chaleur, des cycles de dégivrage sont utilisés, mais ceux-ci sont pénalisants au niveau de l’efficacité énergétique globale de l’appareil de ventilation. Certains cycles réduisent l’apport d’air frais aux occupants, ce qui nuit à la qualité de l’air intérieur.
Dans le but d’améliorer la géométrie de l’appareil pour maximiser la récupération de chaleur tout en minimisant la formation de glace, un modèle numérique 1D de formation de givre par croissance et densification a été validé à l'aide de données expérimentales disponibles dans la littérature. Ce modèle permet d'étudier la variation de l'épaisseur du givre dans le temps. Une fois cette validation complétée, celui-ci a été étendu à une géométrie 2D d'échangeur de chaleur à contre-courant à plaques parallèles. Ce modèle numérique 2D permet de comprendre l'impact de l'espacement des plaques parallèles sur la croissance du givre dans le temps en fonction de la position axiale, le blocage de l'échangeur, la réduction du débit d'air vicié et la dégradation de l'efficacité de récupération de chaleur.
Les résultats de ces simulations numériques révèlent qu'un échangeur de chaleur dont l'espacement entre les plaques est de 2.5 mm voit son débit d'air vicié réduit de plus de 33% après 25 minutes de fonctionnement avec une température extérieure de -20°C. En comparaison, un échangeur de mêmes dimensions, mais dont l'espacement est de 4 mm voit son débit réduit de moins de 5% durant la même période d'opération et dans les mêmes conditions.
Bien que de nombreux travaux de recherche aient été effectués sur la formation de la glace dans différents domaines, ventilation, réfrigération, aéronautique, etc, peu de recherches ont été effectuées sur la formation de givre dans des conditions hivernales typiques subies par un échangeur d’air. De plus, certains modèles analytiques ne considèrent pas l’impact de l’épaisseur de la couche de glace sur les pertes de charge de l’échangeur de chaleur, la réduction de l’efficacité due à la résistance par conduction et l’impact sur le débit de l’appareil. | fr |
