Apr\u00e8s des d\u00e9cennies de politique d\u2019ouverture et d\u2019efforts soutenus des fabricants chinois de climatiseurs (AC), la Chine est d\u00e9sormais reconnue comme le centre mondial de l\u2019industrie du climatiseur. Selon les rapports, la production totale de climatiseurs en Chine en 2011 a atteint 139 millions d\u2019unit\u00e9s, soit environ 80 % de la production mondiale. Par ailleurs, la demande continue de cro\u00eetre sous l\u2019effet notamment de la politique d\u2019urbanisation et du r\u00e9chauffement climatique.<\/p>\n
Deux types de tubes sont g\u00e9n\u00e9ralement utilis\u00e9s dans les climatiseurs :<\/p>\n
a. Tubes destin\u00e9s aux \u00e9changeurs thermiques, tels que les tubes pour condenseurs et \u00e9vaporateurs ;<\/p>\n
b. Tubes destin\u00e9s \u00e0 des applications autres que les \u00e9changeurs thermiques, tels que les tubes pour unit\u00e9s ext\u00e9rieures et les tubes de raccordement entre les unit\u00e9s int\u00e9rieures et ext\u00e9rieures.<\/p>\n
Cette derni\u00e8re fonction n\u00e9cessite un \u00e9change thermique, ce qui ouvre la possibilit\u00e9 de remplacer les tubes en cuivre par des tubes en acier \u00e0 double paroi bras\u00e9s au cuivre (la conductivit\u00e9 thermique de l\u2019acier \u00e9tant 1\/8,5 de celle du cuivre, l\u2019acier pr\u00e9sente donc une perte thermique moindre que le cuivre et permet ainsi des \u00e9conomies d\u2019\u00e9nergie).<\/p>\n
En estimation approximative, chaque climatiseur n\u00e9cessite 1,5 kg de tubes en cuivre : 0,5 kg pour l\u2019unit\u00e9 ext\u00e9rieure et 1 kg pour les tubes de raccordement. Sur la base de la production de 2011, le march\u00e9 repr\u00e9sente environ 200 000 tonnes m\u00e9triques. Si tous ces tubes \u00e9taient remplac\u00e9s par des tubes en acier \u00e0 double paroi, cela repr\u00e9senterait une opportunit\u00e9 consid\u00e9rable pour les fabricants de tubes en acier \u00e0 double paroi et permettrait d\u2019\u00e9conomiser une quantit\u00e9 massive de cuivre.<\/p>\n
Le cycle de vie des tubes pour climatiseurs, de l\u2019achat \u00e0 l\u2019installation, est g\u00e9n\u00e9ralement long. Il l\u2019est encore davantage pour les tubes destin\u00e9s aux unit\u00e9s int\u00e9rieures et aux tubes de raccordement. Par cons\u00e9quent, l\u2019effet du vieillissement sur les tubes en acier \u00e0 double paroi bras\u00e9s au cuivre doit \u00eatre minimis\u00e9 afin de garantir une flexibilit\u00e9 suffisante pour un pliage ais\u00e9.<\/p>\n
Un indice d\u2019\u00e9crouissage n plus \u00e9lev\u00e9 signifie une plus grande allongement des tubes et une meilleure aptitude au formage \u00e0 froid. En revanche, un \u00e9crouissage trop rapide rend le pliage et le flare plus difficiles. Ainsi, les tubes Bundy destin\u00e9s aux climatiseurs n\u00e9cessitent un indice d\u2019\u00e9crouissage mod\u00e9r\u00e9ment plus faible afin d\u2019assurer un allongement acceptable.<\/p>\n
a. La r\u00e9sistance \u00e0 la traction ne pose pas de probl\u00e8me : elle est d\u2019au moins 290 MPa pour les tubes en acier, contre au moins 270 MPa pour les tubes en cuivre.<\/p>\n
b. La limite d\u2019\u00e9lasticit\u00e9 des tubes en acier est d\u2019au moins 180 MPa, tandis que l\u2019industrie de la climatisation (AC) privil\u00e9gie une limite d\u2019\u00e9lasticit\u00e9 plus faible afin de faciliter la mise en forme des tubes \u2014 id\u00e9alement inf\u00e9rieure \u00e0 140 MPa.<\/p>\n
c. Allongement : 25 % est requis pour les tubes en acier, alors que l\u2019industrie de la climatisation exige un minimum de 38 %, voire de pr\u00e9f\u00e9rence 40 %.<\/p>\n
Selon les exigences de performance m\u00e9canique, un acier \u00e0 teneur ultra-faible en carbone (teneur en carbone inf\u00e9rieure \u00e0 0,004 %) permettrait d\u2019atteindre les objectifs fix\u00e9s. La teneur initiale en carbone des tubes en acier \u00e0 double paroi est comprise entre 0,02 % et 0,08 %.<\/p>\n
Les normes initiales applicables aux tubes en acier d\u00e9finissent un diam\u00e8tre de matrice de pliage \u00e9gal \u00e0 3 fois le diam\u00e8tre du tube pour les tubes d\u2019un diam\u00e8tre inf\u00e9rieur ou \u00e9gal \u00e0 8 mm, et \u00e0 6 fois le diam\u00e8tre du tube pour les tubes de diam\u00e8tre sup\u00e9rieur \u00e0 8 mm. Or, dans les climatiseurs, le pliage des tubes est g\u00e9n\u00e9ralement effectu\u00e9 avec un rayon inf\u00e9rieur \u00e0 3 fois le diam\u00e8tre du tube.<\/p>\n
La d\u00e9formation admissible des tubes en cuivre utilis\u00e9s dans les climatiseurs est g\u00e9n\u00e9ralement comprise entre 1,15 et 1,23. (Le rapport de d\u00e9formation est d\u00e9fini comme le rapport entre le grand axe et le petit axe de la section elliptique r\u00e9sultant du pliage du tube.)<\/p>\n
a. Essai NSS<\/p>\n
De nombreux tubes sont expos\u00e9s \u00e0 l\u2019atmosph\u00e8re ext\u00e9rieure et \u00e0 toutes les conditions m\u00e9t\u00e9orologiques, et il est tr\u00e8s courant que de la condensation d\u2019eau se forme sur la surface ext\u00e9rieure des tubes. Pour les tubes utilis\u00e9s dans les syst\u00e8mes de climatisation (AC), une dur\u00e9e minimale de 500 heures est g\u00e9n\u00e9ralement exig\u00e9e ; certains fabricants demandent m\u00eame 1000 heures.<\/p>\n
b. Effet du soudage<\/p>\n
Les tubes sont parfois assembl\u00e9s par soudage. La temp\u00e9rature de soudage d\u00e9passe couramment 800 \u2103, et celle des flammes est encore plus \u00e9lev\u00e9e. La finition ext\u00e9rieure des tubes ne doit ni fondre ni \u00eatre d\u00e9grad\u00e9e.<\/p>\n
c. Allongement<\/p>\n
Les tubes doivent \u00eatre recouverts de rev\u00eatements protecteurs contre la corrosion, qui ne doivent pas se d\u00e9t\u00e9riorer apr\u00e8s pliage, \u00e9vasement ou r\u00e9duction de diam\u00e8tre.<\/p>\n
d. Soudabilit\u00e9<\/p>\n
La surface ext\u00e9rieure doit pouvoir \u00eatre soud\u00e9e aux tubes en cuivre. Cette exigence limite les types de finitions ext\u00e9rieures possibles et augmente la difficult\u00e9 du soudage.<\/p>\n
La r\u00e9siduelle des tubes en acier bras\u00e9s est de 160 mg\/m\u00b2, tandis que les sp\u00e9cifications AC exigent une valeur comprise entre 25 et 38 mg\/m\u00b2.<\/p>\n
Les tubes en cuivre pour climatiseurs sont soud\u00e9s manuellement. La qualit\u00e9 de la soudure d\u00e9pend fortement de l\u2019exp\u00e9rience et des comp\u00e9tences des op\u00e9rateurs, et il existe un risque \u00e9lev\u00e9 de brasure froide, car la soudure manuelle ne permet pas un contr\u00f4le pr\u00e9cis de la temp\u00e9rature et du temps de soudage. L\u2019impact de la soudure sur les finitions de surface peut \u00e9galement constituer un probl\u00e8me majeur lors du remplacement.<\/p>\n
Nous avons men\u00e9 des \u00e9tudes et des exp\u00e9rimentations. Des \u00e9chantillons ont \u00e9t\u00e9 test\u00e9s sur des climatiseurs, et un rapport de plus de 40 pages a \u00e9t\u00e9 \u00e9tabli. Une reconnaissance a \u00e9t\u00e9 obtenue aupr\u00e8s des principaux fabricants de climatiseurs apr\u00e8s des essais sur produits r\u00e9els, et nous attendons avec impatience la prochaine \u00e9tape : une application \u00e0 petite \u00e9chelle.<\/p>\n
\u00c0 la lumi\u00e8re de ce qui pr\u00e9c\u00e8de, notre conclusion est que le remplacement des tubes en cuivre par des tubes en acier \u00e0 double paroi bras\u00e9s au cuivre est techniquement tr\u00e8s r\u00e9alisable. Toutefois, des obstacles techniques doivent encore \u00eatre lev\u00e9s, ce qui repr\u00e9sente un d\u00e9fi pour l\u2019ensemble de la fili\u00e8re.<\/p>\n
Par ailleurs, le secteur des climatiseurs n\u00e9cessite un d\u00e9lai plus long pour valider et adopter de nouvelles technologies. Le remplacement des tubes en cuivre par des tubes en acier \u00e0 double paroi bras\u00e9s au cuivre reste donc un objectif \u00e0 long terme.<\/p>\n