Tube plié à microcanaux vs. tube d’extrusion à microcanaux

À mesure que les climatiseurs, pompes à chaleur et systèmes de réfrigération évoluent vers une meilleure efficacité énergétique, des réfrigérants à faible GWP et une réduction des émissions de carbone, les échangeurs de chaleur microcanaux entièrement en aluminium sont adoptés dans un nombre croissant de projets. En tant que composant du flux central de ces échangeurs de chaleur, les tubes plats à microcanaux affectent non seulement l’efficacité du transfert de chaleur, mais influencent aussi directement la résistance à la corrosion, le risque de fuite, le volume de charge du réfrigérant, le poids unitaire global et la stabilité opérationnelle à long terme.

Les tubes à extrusion microcanal représentent une solution mature et conventionnelle, bien adaptée aux projets d’échangeurs de chaleur standardisés et sensibles aux coûts. En revanche, les tubes repliés à microcanal sont formés par un pliage précis de l’aluminium laminé, offrant une plus grande flexibilité de conception dans le choix des matériaux, la construction à paroi fine, le contrôle de la corrosion et l’allégement. Pour les projets développant des échangeurs de chaleur tout aluminium à haute efficacité, longue durée de vie ou à faible teneur en carbone, le choix des tubes ne se limite plus au prix : c’est une décision globale impactant la performance globale, la durée de vie et la fiabilité à long terme.

Quelle est la différence entre les tubes repliés à microcanaux et les tubes à extrusion à microcanaux ?

Les tubes d’extrusion à microcanaux et les tubes repliés à microcanaux peuvent être utilisés dans les échangeurs de chaleur tout en aluminium, mais ils diffèrent significativement par la méthode de formage, la structure du matériau, le contrôle de l’épaisseur des parois, la conception de la résistance à la corrosion et la capacité d’allégement. Les tubes d’extrusion privilégient des solutions matures et standardisées, tandis que les tubes repliés sont mieux adaptés au développement d’échangeurs de chaleur à haute fiabilité, longue durée de vie et légers.

D’un point de vue sélectif, les tubes à microcanal d’extrusion restent adaptés aux projets de production de masse matures avec des contrôles stricts des coûts, tandis que les tubes à microcanal repliés sont mieux alignés avec des échangeurs de chaleur entièrement en aluminium exigeant une résistance à la corrosion plus élevée, un poids moindre, une stabilité à long terme et une conception à faible émission de carbone.

Comparaison des procédés de formage : extrusion à chaud vs. pliage laminé

Les tubes d’extrusion microcanal forment des canaux d’écoulement multi-ports par extrusion à chaud, offrant une stabilité structurelle et une maturité de production idéales pour les applications par lots dans les échangeurs de chaleur microcanaux standards. Cependant, le procédé d’extrusion impose des limites sur la sélection des alliages, la conception à paroi fine et les structures complexes des matériaux, de sorte que la résistance à la corrosion post-procédée repose généralement sur la pulvérisation au zinc ou d’autres méthodes de protection de surface.

Les tubes repliés à microcanal sont fabriqués par le pliage précis de feuilles d’aluminium laminées ou revêtues, avec des canaux d’écoulement créés par le pliage des matériaux et la conception interne des ailes. Comparés aux tubes d’extrusion, les tubes pliés peuvent utiliser une gamme plus large d’alliages laminés et de matériaux composites multicouches, ce qui facilite l’obtention de conceptions à paroi fine, légères et adaptées à la corrosion.

Les tubes d’extrusion excellent par leur maturité et leur stabilité, tandis que les tubes repliés offrent une plus grande liberté dans la conception des matériaux et de la structure. Pour les projets standards, les tubes d’extrusion restent une option viable ; pour les échangeurs de chaleur nécessitant une résistance à la corrosion plus élevée, un poids réduit et une durée de vie plus longue, les tubes repliés méritent une évaluation sérieuse.

Comparaison des structures des matériaux

Les tubes d’extrusion microcanal utilisent généralement des alliages d’aluminium de qualité extrusion tels que AA3102, AA1100 ou la série 3xxx, le AA3102 étant un choix courant pour les tubes plats extrudés multi-ports. Pour améliorer la résistance à la corrosion, certains tubes d’extrusion longue durée de vie ajoutent un revêtement pulvérisé de zinc — par exemple, la solution 3102ZnAS — qui retarde la corrosion des tubes grâce à une protection sacrificielle.

Cependant, le choix des matériaux pour les tubes d’extrusion est limité par le procédé d’extrusion à chaud, ce qui rend difficile d’obtenir simultanément des structures composites à haute résistance, à longue durée de vie et à plusieurs couches. Ainsi, les tubes d’extrusion reposent principalement sur des alliages de base, des revêtements de zinc et une protection post-procédé pour améliorer la résistance à la corrosion.

Les tubes repliés à microcanaux sont formés par le pliage de feuilles d’aluminium laminées ou revêtues et peuvent utiliser des combinaisons d’alliages plus complexes. Par exemple, les matériaux des tubes repliés peuvent présenter un noyau de la série 3xxx avec une couche de brasage AA4343, voire des structures multicouches qui correspondent à la résistance, à la brassabilité et au potentiel de corrosion entre les couches de cœur, de revêtement et intermédiaires.

Comparaison de l’épaisseur et du poids des parois : tube d’extrusion à paroi épaisse vs. tube plié à paroi fine

En raison des limitations du procédé d’extrusion à chaud, un amincissement supplémentaire des parois des tubes d’extrusion à microcanaux est difficile, avec des épaisseurs typiques de paroi allant d’environ 0,22 à 0,40 mm. En revanche, les tubes repliés à microcanaux — formés à partir d’aluminium laminé — peuvent atteindre des épaisseurs de paroi d’environ 0,18 à 0,26 mm, permettant une conception plus facile de paroi fine tout en maintenant l’intégrité du canal d’écoulement.

Dans les échangeurs de chaleur microcanaux de même spécification, le poids par mètre des tubes pliés est généralement inférieur à celui des tubes d’extrusion multi-ports. Par exemple, en comparant les tubes d’extrusion MPE avec les tubes repliés FT :

• Tube d’extrusion MPE-11 : environ 22,58 g/m
• Tube d’extrusion MPE-15 : environ 24,77 g/m
• Tube d’extrusion MPE-18 : environ 25,40 g/m
• Tube plié FT-20 : environ 20,03 g/m

Dans la comparaison du poids total des échangeurs de chaleur, les solutions de tubes d’extrusion MPE pèsent environ 1,58 à 1,68 kg, tandis que la solution de tubes repliés FT-20 pèse environ 1,41 kg. Comparés aux tubes d’extrusion avec des ports variables mais des spécifications équivalentes, les tubes repliés réduisent le poids d’environ 10 % à 20 %.

Des tubes plats plus légers réduisent la consommation d’aluminium et diminuent le poids total de l’échangeur de chaleur. Cette réduction de poids est particulièrement précieuse pour les climatiseurs extérieurs, les systèmes de pompes à chaleur, les équipements de réfrigération légers et les échangeurs de chaleur à faible teneur en carbone. Si elles sont associées à des ailettes non revêtues, les solutions de tubes repliés peuvent encore réduire le poids total de l’échangeur de chaleur de 10 % à 15 % supplémentaires.

Comparaison de la résistance à la corrosion : tube d’extrusion pulvérisé au zinc vs. tube plié longue durée de vie

Les tubes d’extrusion à microcanaux utilisent couramment l’alliage d’extrusion AA3102. Pour prolonger la durée de vie, certains modèles utilisent des tubes d’extrusion pulvérisés au zinc 3102ZnAS. La couche de zinc offre une protection sacrificielle, mais si les potentiels de corrosion entre tube, dérive et collecteur sont mal adaptés, une utilisation prolongée peut entraîner un décollement prématuré des ailettes, une corrosion des joints ou une perforation par piqûres du tube plat.

Les tubes repliés à microcanal adoptent une approche différente de protection contre la corrosion. Plutôt que de se reposer uniquement sur des revêtements externes en zinc, ils contrôlent la séquence de corrosion grâce à des alliages longue durée, des structures de couches revêtues et un rapprochement potentiel de corrosion. Les matériaux typiques des tubes repliés peuvent combiner un noyau de la série 3xxx, un revêtement de brasage AA4343 et des composites multicouches pour créer un système plus stable et résistant à la corrosion entre tubes, dérives et collecteurs.

La différence entre les deux solutions est frappante dans les tests de corrosion SWAAT :

• 21 jours : Le système de tubes repliés ne présente aucun détachement ni fuite des ailettes ; le système de tubes d’extrusion pulvérisé au zinc présente un décollement complet des ailettes.
• 43 jours : Le système de tubes repliés reste sans fuite sans détachement des ailettes ; Le système de tubes d’extrusion pulvérisé au zinc fuit au niveau du joint entre le tube plat et le collecteur.
• 65 jours : Le système de tubes repliés ne présente qu’un léger décollement des ailettes et aucune fuite ; le système de tubes d’extrusion pulvérisé au zinc développe une perforation de tube plat.
• 100 jours : Le système de tubes repliés reste sans fuite, avec seulement un léger décollement des ailettes.

Cette disparité démontre que les tubes repliés à microcanaux conviennent mieux aux conceptions d’échangeurs de chaleur à long cycle dans des environnements à forte humidité, côtiers, pompes à chaleur, climatiseurs extérieurs et de longue durée. Leur avantage réside non seulement dans la meilleure résistance à la corrosion des tubes, mais aussi dans la réduction des risques de perte prématurée des ailetes, de dégradation par transfert de chaleur et de fuites à stade avancé.

Comparaison des performances de transfert de chaleur après corrosion : différents taux de dégradation des performances

La capacité initiale de transfert de chaleur d’un échangeur de chaleur à microcanaux ne reflète pas entièrement ses performances à long terme. En exploitation réelle, la corrosion affecte le tube plat, les dérives et les joints brasés ; une fois que le détachement des dérives, la corrosion localisée ou la défaillance du contact survient, la performance de transfert de chaleur diminue considérablement.

Après les essais de corrosion SWAAT, la performance de transfert thermique des systèmes de tubes d’extrusion pulvérisés au zinc se dégrade plus rapidement. Grâce à sa structure optimisée du matériau et à l’adaptation du potentiel de corrosion, le système de tubes repliés maintient une capacité de transfert de chaleur plus stable même après exposition à des environnements corrosifs.

Selon les données de test de Chalco, après 15 jours de tests SWAAT, la performance de transfert de chaleur des tubes d’extrusion pulvérisés au zinc tombe à 67 %, tandis que les tubes repliés à microcanaux maintiennent 85 %. Cela montre que les tubes repliés réduisent non seulement le risque de fuite dans des environnements corrosifs, mais aident aussi à ralentir la dégradation du transfert de chaleur.

Pour les condenseurs de climatisation, les échangeurs de chaleur à pompe à chaleur et les échangeurs microcanaux tout en aluminium nécessitant un fonctionnement stable à long terme, la rétention de performance post-corrosion est plus critique que la capacité initiale de transfert de chaleur.

Comparaison de la capacité de transfert thermique : stabilité mature vs. potentiel de transfert thermique plus élevé

Les tubes d’extrusion microcanal en aluminium sont utilisés depuis longtemps dans les échangeurs de chaleur entièrement en aluminium, offrant des performances thermiques stables et une adaptation aux conceptions matures et aux projets à grand volume. Les tubes à microcanal pliés en aluminium, dotés d’une épaisseur de paroi plus fine, d’un nombre de canaux plus élevé et de structures internes, augmentent le contact de transfert de chaleur entre les parois du réfrigérant et des tubes, offrant ainsi une opportunité d’améliorer la capacité globale de l’échangeur de chaleur.

Sous des dimensions identiques des échangeurs de chaleur et des conditions d’essai, les échangeurs à tubes repliés démontrent une capacité de transfert thermique plus élevée :

La capacité de transfert de chaleur des échangeurs à tubes repliés à microcanaux est environ 6 % à 12 % supérieure à celle des homologues à tube extrusion. Pour les projets de climatisation et de pompes à chaleur nécessitant une meilleure efficacité énergétique, une réduction de la taille des échangeurs de chaleur ou des performances optimisées du système, les tubes repliés offrent une plus grande valeur de développement.

Comparaison de la résistance au débit côté réfrigérant : la capacité de transfert de chaleur seule ne suffit pas — la compatibilité du système est importante

Tout en améliorant la capacité de transfert de chaleur, les tubes repliés à microcanaux nécessitent également une évaluation simultanée de la résistance à l’écoulement côté réfrigérant. Une résistance excessive à l’écoulement augmente la chute de pression du système, affectant négativement l’appariement du compresseur et l’efficacité globale ; cependant, une résistance bien contrôlée peut maintenir la performance de transfert de chaleur tout en réduisant la charge du système.

Dans une série d’essais, les tubes repliés ont atteint une capacité de transfert thermique plus élevée mais ont également montré une résistance au flux côté réfrigérant plus élevée que les tubes d’extrusion :

Cela indique que certains modèles à tubes repliés peuvent entraîner des pertes de pression plus élevées côté réfrigérant. Pour les projets avec une marge de compresseur limitée ou des contraintes strictes de chute de pression du système, il faut trouver un équilibre entre un transfert de chaleur amélioré et une résistance accrue à l’écoulement.

Dans une autre série d’essais, les tubes pliés ont montré une capacité de transfert de chaleur légèrement supérieure ainsi qu’une résistance à l’écoulement côté réfrigérant légèrement inférieure :

Par conséquent, la performance de résistance à l’écoulement des tubes repliés à microcanaux ne peut pas être catégorisée de manière simpliste comme universellement supérieure ou inférieure. Cela dépend de facteurs tels que le nombre de canaux, la structure interne des ailettes, la conception du circuit, le type de réfrigérant et les dimensions de l’échangeur de chaleur. Lors du remplacement des tubes d’extrusion, la capacité de transfert de chaleur, la résistance à l’écoulement, la pression de fonctionnement et les conditions globales de fonctionnement du système doivent toutes être vérifiées ensemble.

Comparaison de la résistance à la pression : exigences système conventionnelles vs. tendances réfrigérantes à haute pression

Les réfrigérants à faible GWP entraînent la climatisation et les systèmes de pompes à chaleur vers des pressions de fonctionnement plus élevées. Les tubes plats à microcanaux doivent non seulement répondre aux exigences de transfert de chaleur, mais aussi fournir une capacité de pression fiable.

Les tubes d’extrusion à microcanaux sont bien établis dans les systèmes de réfrigération conventionnels, la résistance à la pression étant principalement déterminée par la qualité de l’alliage, l’épaisseur de la paroi, la géométrie des canaux et la qualité du brasage. Bien que les tubes pliés à microcanaux présentent des parois plus fines, leur stabilité de pression peut être améliorée grâce à des structures internes d’ailettes, des chemins d’écoulement multicanaux et une résistance optimisée des matériaux.

Résultats des tests de résistance de pression pour les tubes pliés :

• Pression de rupture d’un tube brasé unique : au-dessus de 178 bars
• Pression de rupture de référence : environ 19,29 MPa
• Maintenu à 100 bars pendant 5 minutes : aucune bombe ni déformation observée

Au-delà d’une conception légère, les tubes repliés à microcanaux offrent également un potentiel de développement pour les systèmes réfrigérants haute pression. Pour les projets de réfrigérants à faible GWP utilisant R32, R290 ou R1234yf, une validation complète — incluant la pression de fonctionnement, la pression de rupture, l’intégrité des joints brasés et les tests sur tout le système — reste nécessaire.

Comparaison de la valeur à faible émission de carbone

Les tubes à extrusion microcanal et les tubes repliés sont tous deux des solutions d’échangeurs de chaleur entièrement en aluminium qui réduisent la consommation de cuivre par rapport aux structures traditionnelles en tubes de cuivre/ailettes en aluminium et améliorent la recyclabilité globale. Cependant, les tubes repliés offrent des avantages plus importants pour réduire encore la consommation de matériaux, le poids unitaire et la charge de réfrigérant.

Les tubes repliés à microcanaux utilisent une construction à paroi fine, ce qui réduit le poids par tube par rapport aux tubes d’extrusion de spécifications équivalentes. Puisque les tubes plats constituent une part importante du matériau des échangeurs de chaleur à microcanaux, réduire le poids des tubes diminue directement l’utilisation d’aluminium et diminue la masse globale de l’échangeur de chaleur.

Les bénéfices à faible émission de carbone se reflètent dans plusieurs aspects :

• Réduction du poids des tubes : Les tubes repliés sont environ 10 % à 20 % plus légers que les tubes d’extrusion de la même spécification
• Réduction globale du poids : Associé à une crosse à dérives en aluminium non revêtue, le poids de l’échangeur de chaleur peut être encore réduit d’environ 10 % à 15 %
• Réduction de la charge de réfrigérant : Les échangeurs de chaleur microcanaux peuvent réduire la charge de réfrigérant d’environ 30 % à des niveaux de performance équivalents
• Recyclabilité des matériaux : La construction entièrement en aluminium simplifie le recyclage en fin de vie et réduit la complexité de séparation des matériaux
• Conception à faible émission de carbone : Réduction de l’utilisation de matériaux, moindre poids et moins de réfrigérants favorisent des améliorations à faible émission de carbone pour les climatiseurs, pompes à chaleur et équipements de réfrigération

Pour les projets axés uniquement sur la substitution basique, les tubes d’extrusion microcanaux permettent déjà le remplacement du cuivre-aluminium et l’optimisation des coûts. Cependant, pour les projets visant à réduire davantage le poids, diminuer les émissions de carbone, améliorer les évaluations d’efficacité énergétique ou répondre aux exigences de la chaîne d’approvisionnement à faible émission de carbone, les tubes repliés à microcanaux sont mieux adaptés comme solution améliorée.

Comparaison des coûts

Les tubes d’extrusion à microcanaux bénéficient de procédés de fabrication matures et de chaînes d’approvisionnement stables, offrant de forts avantages financiers dans les projets d’échangeurs de chaleur conventionnels. Pour les conceptions standardisées, la production en grande masse et les produits sensibles au prix, les tubes d’extrusion restent un choix courant.

Le coût des tubes pliés à microcanaux ne doit pas être jugé uniquement par prix unitaire des tubes. Grâce à leurs parois plus fines, leur poids moindre et leur conception renforcée de la résistance à la corrosion, leur valeur se reflète mieux dans le coût total de l’échangeur de chaleur et les dépenses opérationnelles à long terme.

Les principales différences incluent :

• Coût initial d’acquisition : Les tubes d’extrusion sont généralement plus faciles à optimiser en coûts et adaptent aux schémas de production de masse matures.
• Utilisation des matériaux : Les tubes pliés ont des parois plus fines, réduisant le poids d’environ 10 % à 20 % par rapport aux tubes d’extrusion de la même spécification.
• Poids de l’échangeur de chaleur : Les conceptions à tubes repliés réduisent la masse globale, permettant des économies de poids supplémentaires lorsqu’elles sont combinées à la crosse à dérives en aluminium non revêtue.
• Risque de défaillance : Les tubes pliés démontrent une performance supérieure sans fuite lors des tests de corrosion, aidant à réduire les fuites à long terme et les risques d’entretien.
• Performance à long terme : Une meilleure rétention de l’efficacité de transfert de chaleur après exposition à la corrosion les rend adaptés aux échangeurs de chaleur nécessitant une plus grande stabilité opérationnelle à long terme.
• Faible valeur carbone : Une utilisation réduite des matériaux, un poids réduit et une charge de réfrigérant réduite favorisent le développement de produits à faible émission de carbone.

Si le contrôle initial des coûts d’achat est la priorité, les tubes à microcanal conservent un avantage. Cependant, si la résistance à la corrosion, la réduction du poids, l’efficacité énergétique, le risque après-vente et les exigences à faible émission de carbone sont mises en avant, les tubes repliés à microcanaux offrent une meilleure rentabilité globale.

Comment choisir entre des tubes repliés à microcanaux et des tubes d’extrusion ?

Il n’existe pas de relation de remplacement absolue entre les tubes d’extrusion microcanaux et les tubes repliés – le choix optimal dépend de l’environnement d’application de l’échangeur, des objectifs de performance, des contraintes de coût et des exigences de fiabilité. Les tubes d’extrusion sont mieux adaptés aux projets matures et standardisés, tandis que les tubes repliés excellent dans le développement d’échangeurs de chaleur à haute fiabilité, léger et longue durée.

Pour les projets privilégiant la production de masse mature, le contrôle des coûts et la continuité des conceptions existantes, les tubes d’extrusion à microcanaux restent un choix stable.

Pour les projets mettant l’accent sur la résistance à la corrosion, le risque de fuite, les performances à long terme, la conception légère et les améliorations à faible émission de carbone, les tubes pliés à microcanal sont mieux positionnés comme solution de nouvelle génération pour échangeurs de chaleur tout en aluminium.

Chalco propose des produits de tubes microcanaux

Chalco propose une gamme de produits à tubes microcanaux adaptés à la climatisation, aux pompes à chaleur, aux systèmes de refroidissement automobile, aux équipements de réfrigération et aux projets d’échangeurs de chaleur microcanaux tout en aluminium. En fonction des besoins spécifiques à chaque client – y compris la structure de l’échangeur thermique, le type de réfrigérant, la pression de fonctionnement, le processus de brasage et les objectifs de performance – Chalco peut aider à sélectionner les spécifications appropriées des tubes et des solutions de matériaux.

Tube microcanal en aluminium

Tube microcanal automatique

Tube plié à microcanaux

Trouvez la solution de tube microcanal adaptée à votre projet d’échangeur de chaleur

Les tubes pliés à microcanal et les tubes d’extrusion ont chacun leurs applications idéales. Les tubes d’extrusion conviennent aux projets d’échangeurs de chaleur conventionnels matures et stables, tandis que les tubes repliés sont meilleurs pour des applications exigeant une résistance à la corrosion plus élevée, une conception légère, des caractéristiques à faible teneur en carbone et une fiabilité à long terme.

En tant que fabricant de tubes à microcanal, Chalco peut fournir des solutions optimisées adaptées aux structures d’échangeurs de chaleur, aux types de réfrigérants, aux pressions de fonctionnement, aux performances thermiques ciblées et aux besoins d’approvisionnement des clients.

Si vous développez des climatiseurs, des pompes à chaleur, des équipements de réfrigération, des systèmes de refroidissement automobile ou des échangeurs de chaleur microcanaux tout en aluminium, veuillez envoyer vos plans ou spécifications – Chalco vous aidera à identifier la solution de produit la plus appropriée.