1. Avenir de la climatisation
Après des décennies de politique d’ouverture et d’efforts soutenus des fabricants chinois de climatiseurs (AC), la Chine est désormais reconnue comme le centre mondial de l’industrie du climatiseur. Selon les rapports, la production totale de climatiseurs en Chine en 2011 a atteint 139 millions d’unités, soit environ 80 % de la production mondiale. Par ailleurs, la demande continue de croître sous l’effet notamment de la politique d’urbanisation et du réchauffement climatique.
Deux types de tubes sont généralement utilisés dans les climatiseurs :
a. Tubes destinés aux échangeurs thermiques, tels que les tubes pour condenseurs et évaporateurs ;
b. Tubes destinés à des applications autres que les échangeurs thermiques, tels que les tubes pour unités extérieures et les tubes de raccordement entre les unités intérieures et extérieures.
Cette dernière fonction nécessite un échange thermique, ce qui ouvre la possibilité de remplacer les tubes en cuivre par des tubes en acier à double paroi brasés au cuivre (la conductivité thermique de l’acier étant 1/8,5 de celle du cuivre, l’acier présente donc une perte thermique moindre que le cuivre et permet ainsi des économies d’énergie).
En estimation approximative, chaque climatiseur nécessite 1,5 kg de tubes en cuivre : 0,5 kg pour l’unité extérieure et 1 kg pour les tubes de raccordement. Sur la base de la production de 2011, le marché représente environ 200 000 tonnes métriques. Si tous ces tubes étaient remplacés par des tubes en acier à double paroi, cela représenterait une opportunité considérable pour les fabricants de tubes en acier à double paroi et permettrait d’économiser une quantité massive de cuivre.
2. Caractéristiques des tubes Bundy pour climatisation
A. Effet du vieillissement
Le cycle de vie des tubes pour climatiseurs, de l’achat à l’installation, est généralement long. Il l’est encore davantage pour les tubes destinés aux unités intérieures et aux tubes de raccordement. Par conséquent, l’effet du vieillissement sur les tubes en acier à double paroi brasés au cuivre doit être minimisé afin de garantir une flexibilité suffisante pour un pliage aisé.
B. Effet de durcissement
Un indice d’écrouissage n plus élevé signifie une plus grande allongement des tubes et une meilleure aptitude au formage à froid. En revanche, un écrouissage trop rapide rend le pliage et le flare plus difficiles. Ainsi, les tubes Bundy destinés aux climatiseurs nécessitent un indice d’écrouissage modérément plus faible afin d’assurer un allongement acceptable.
C. Performances mécaniques
a. La résistance à la traction ne pose pas de problème : elle est d’au moins 290 MPa pour les tubes en acier, contre au moins 270 MPa pour les tubes en cuivre.
b. La limite d’élasticité des tubes en acier est d’au moins 180 MPa, tandis que l’industrie de la climatisation (AC) privilégie une limite d’élasticité plus faible afin de faciliter la mise en forme des tubes — idéalement inférieure à 140 MPa.
c. Allongement : 25 % est requis pour les tubes en acier, alors que l’industrie de la climatisation exige un minimum de 38 %, voire de préférence 40 %.
D. Composition chimique
Selon les exigences de performance mécanique, un acier à teneur ultra-faible en carbone (teneur en carbone inférieure à 0,004 %) permettrait d’atteindre les objectifs fixés. La teneur initiale en carbone des tubes en acier à double paroi est comprise entre 0,02 % et 0,08 %.
E. Essai de flexion
Les normes initiales applicables aux tubes en acier définissent un diamètre de matrice de pliage égal à 3 fois le diamètre du tube pour les tubes d’un diamètre inférieur ou égal à 8 mm, et à 6 fois le diamètre du tube pour les tubes de diamètre supérieur à 8 mm. Or, dans les climatiseurs, le pliage des tubes est généralement effectué avec un rayon inférieur à 3 fois le diamètre du tube.
F. Rapport de déformation
La déformation admissible des tubes en cuivre utilisés dans les climatiseurs est généralement comprise entre 1,15 et 1,23. (Le rapport de déformation est défini comme le rapport entre le grand axe et le petit axe de la section elliptique résultant du pliage du tube.)
G. Protection contre la corrosion
a. Essai NSS
De nombreux tubes sont exposés à l’atmosphère extérieure et à toutes les conditions météorologiques, et il est très courant que de la condensation d’eau se forme sur la surface extérieure des tubes. Pour les tubes utilisés dans les systèmes de climatisation (AC), une durée minimale de 500 heures est généralement exigée ; certains fabricants demandent même 1000 heures.
b. Effet du soudage
Les tubes sont parfois assemblés par soudage. La température de soudage dépasse couramment 800 ℃, et celle des flammes est encore plus élevée. La finition extérieure des tubes ne doit ni fondre ni être dégradée.
c. Allongement
Les tubes doivent être recouverts de revêtements protecteurs contre la corrosion, qui ne doivent pas se détériorer après pliage, évasement ou réduction de diamètre.
d. Soudabilité
La surface extérieure doit pouvoir être soudée aux tubes en cuivre. Cette exigence limite les types de finitions extérieures possibles et augmente la difficulté du soudage.
H. Propreté intérieure
La résiduelle des tubes en acier brasés est de 160 mg/m², tandis que les spécifications AC exigent une valeur comprise entre 25 et 38 mg/m².
3. Conclusion
Les tubes en cuivre pour climatiseurs sont soudés manuellement. La qualité de la soudure dépend fortement de l’expérience et des compétences des opérateurs, et il existe un risque élevé de brasure froide, car la soudure manuelle ne permet pas un contrôle précis de la température et du temps de soudage. L’impact de la soudure sur les finitions de surface peut également constituer un problème majeur lors du remplacement.
Nous avons mené des études et des expérimentations. Des échantillons ont été testés sur des climatiseurs, et un rapport de plus de 40 pages a été établi. Une reconnaissance a été obtenue auprès des principaux fabricants de climatiseurs après des essais sur produits réels, et nous attendons avec impatience la prochaine étape : une application à petite échelle.
À la lumière de ce qui précède, notre conclusion est que le remplacement des tubes en cuivre par des tubes en acier à double paroi brasés au cuivre est techniquement très réalisable. Toutefois, des obstacles techniques doivent encore être levés, ce qui représente un défi pour l’ensemble de la filière.
Par ailleurs, le secteur des climatiseurs nécessite un délai plus long pour valider et adopter de nouvelles technologies. Le remplacement des tubes en cuivre par des tubes en acier à double paroi brasés au cuivre reste donc un objectif à long terme.
