Une fois que vous avez déterminé que le refroidissement liquide est la solution, savez-vous quel fluide caloporteur utiliser? L’un des facteurs les plus importants lors du choix d’une technologie de refroidissement liquide pour votre application est la compatibilité du fluide caloporteur avec les surfaces mouillées de chaque partie de la boucle de refroidissement liquide. Cela inclut les plaques froides liquides, les échangeurs de chaleur, les CDU, les tubes et toutes les déconnexions rapides.
Introduction aux liquides communs pour les systèmes de refroidissement
La fiabilité à long terme du système de refroidissement liquide dépend de la compatibilité avec le fluide caloporteur. D’autres exigences en matière de fluide caloporteur peuvent inclure une conductivité thermique élevée, une chaleur spécifique, une faible viscosité, un point de congélation bas, un point d’éclair élevé, une faible corrosivité, une faible toxicité et une stabilité thermique. Sur la base de ces critères, les liquides de refroidissement les plus couramment utilisés aujourd'hui pour les applications de refroidissement liquide sont les suivants :
- Eau
- Eau diéonisée
- Solutions inhibées de glycol et d'eau
- Fluides diélectriques

En choisissant un couple compatible de fluide caloporteur et de matériaux en contact avec le fluide, vous minimiserez le risque de corrosion et optimiserez les performances thermiques.
Le cuivre est compatible avec les solutions d’eau et de glycol/eau.
L’aluminium est compatible avec les solutions glycol/eau, les fluides diélectriques et les huiles.
L’acier inoxydable est meilleur pour l’eau déminéralisée ou d’autres fluides corrosifs en raison de sa meilleure résistance à la corrosion par rapport aux autres métaux.
La plupart des systèmes de refroidissement sont compatibles avec les solutions d’eau ou de glycol/eau, mais nécessitent une plomberie spécialisée pour l’eau déminéralisée ou un fluide diélectrique comme la polyalphaoléfine (PAO).
Compatibilité des fluides et matériaux
Métal | Eau | Glycol | Désionisée | Fluides diélectriques (Fluorinerte, PAO) |
---|---|---|---|---|
Cuivre | X | X | X | |
Aluminium | X | X | ||
Acier inoxydable | X | X | X | X |
L’eau comme fluide caloporteur

L'eau est l'un des meilleurs choix pour les applications de refroidissement liquide en raison de sa capacité thermique et de sa conductivité thermique élevées. Elle est également compatible avec le cuivre, qui est l'un des meilleurs matériaux de transfert de chaleur à utiliser pour votre circuit de fluide.
Eau de l’installation ou eau du robinet
L'eau utilisée pour le refroidissement liquide provient de différentes sources. L'eau du robinet, par exemple, provient d'une installation publique de traitement des eaux ou d'un puits. L'avantage d'utiliser l'eau de l'infrastructure ou du robinet est qu'elle est facilement disponible et peu coûteuse. Ce qu’il est important de noter à propos de l’eau des installations ou de l’eau du robinet, c’est qu’elle n’est probablement pas traitée et qu’elle est susceptible de contenir des impuretés. Les impuretés peuvent provoquer de la corrosion dans la boucle de refroidissement du liquide et/ou obstruer les canaux de fluide. Par conséquent, il est recommandé d’utiliser de l’eau de bonne qualité pour minimiser la corrosion et optimiser les performances thermiques.
Potentiel de corrosion de l’eau
La capacité de l'eau à corroder le métal peut varier considérablement en fonction de sa composition chimique. Le chlorure corrosif se trouve couramment dans l’eau du robinet. L'eau de l'infrastructure ou du robinet ne doit pas être utilisée dans les boucles de refroidissement liquide si elle contient plus de 25 PPM de chlorure.
Les niveaux de calcium et de magnésium dans l’eau doivent également être pris en compte. Le calcium et le magnésium peuvent former du tartre sur les surfaces métalliques et réduire les performances thermiques des composants.
Refroidissement liquide à l’eau Limite recommandée de minéraux
Minéraux | Limite recommandée |
---|---|
Calcium | < 50 pages par minute |
Chlorure | < 25 pages par minute |
Magnésium | < 50 pages par minute |
Sulfate | < 25 pages par minute |
Dureté totale | < 100 ppm (5 grains) |
Eau déminéralisée ou eau filtrée
Si l’eau de votre installation ou l’eau du robinet contient un pourcentage élevé de minéraux, de sels ou d’autres impuretés, vous pouvez soit filtrer l’eau, soit acheter de l’eau filtrée ou déminéralisée.
Inhibiteurs de corrosion : phosphate, tolyltriazole et acides organiques
Nous vous recommandons toujours d’utiliser un inhibiteur de corrosion pour une protection supplémentaire, même si l’eau de votre installation ou de votre robinet est relativement pure et respecte les limites recommandées. Le phosphate est un inhibiteur de corrosion efficace pour l'acier inoxydable et la plupart des composants en aluminium. Il est également efficace pour le contrôle du pH. L’un des inconvénients du phosphate est qu’il précipite avec du calcium dans l’eau dure. Pour le cuivre et le laiton, le tolyltriazole est un inhibiteur de corrosion courant et très efficace. Pour l'aluminium, les acides organiques tels que l'acide 2-éthyl hexanoïque ou sébacique offrent une protection.
Eau diéonisée
L'eau déionisée est une eau dont on a retiré les ions, notamment le sodium, le calcium, le fer, le cuivre, le chlorure et le bromure. Le processus de déionisation élimine les minéraux nocifs, les sels et autres impuretés qui peuvent provoquer la corrosion ou la formation de tartre. Par rapport à l’eau du robinet et à la plupart des autres fluides, l’eau déminéralisée a une résistivité élevée. L’eau déminéralisée est un excellent isolant qui est idéal pour la fabrication de composants électriques ou le refroidissement par immersion où les composants doivent être isolés électriquement.

Corrosivité de l’eau déminéralisée
Cependant, lorsque la résistivité de l'eau augmente, sa corrosivité augmente aussi. L’eau déminéralisée a un pH d’environ 7,0, mais devient rapidement acide lorsqu’elle est exposée à l’air. Le dioxyde de carbone dans l’air se dissout dans l’eau, introduisant des ions et réduit le pH à 5,0. Des inhibiteurs de corrosion sont nécessaires lors de l’utilisation d’eau pratiquement pure. Lors de l’utilisation d’eau déminéralisée dans un refroidisseur à recirculation ou un CDU, une plomberie spéciale de haute pureté est indispensable. Les raccords doivent être nickelés et les évaporateurs doivent être brasés au nickel. Lors de l’utilisation d’eau déminéralisée dans des plaques froides ou des échangeurs de chaleur, il est recommandé d’utiliser des tubes en acier inoxydable.
Avantages de l’eau déminéralisée dans les systèmes de refroidissement liquide
L’eau du robinet répond aux besoins de la plupart des applications de refroidissement liquide. Cependant, l’eau désionisée (DI) a des propriétés chimiques et électriques qui en font le choix optimal pour le refroidissement lorsque le circuit liquide contient des micro-canaux ou lorsque des composants électroniques sensibles sont impliqués.
L’eau DI a une concentration extrêmement faible d’ions, ce qui définit des attributs de performance importants. Tout d’abord, il élimine les dépôts minéraux qui bloquent l’écoulement du liquide de refroidissement et dégradent l’efficacité du refroidissement et les performances de fonctionnement du système. Deuxièmement, il élimine le risque d’arc électrique dû à l’accumulation de charge statique provenant du liquide de refroidissement en circulation. Les arcs électriques peuvent endommager l’électronique de commande sensible de l’équipement refroidi. L’absence d’ions dans l’eau DI élimine les deux problèmes.
Comment utiliser l’eau désionisée dans un système de refroidissement liquide
Les applications qui nécessitent de l’eau déminéralisée se trouvent dans des industries telles que :
- Matériel médical
- Instrumentation de laboratoire
- Production pharmaceutique et agroalimentaire
- Cosmétique
- Fabrication de semi-conducteurs
- Lasers, placage, traitement chimique et autres procédés industriels
Faites preuve de prudence lorsque vous utilisez de l’eau DI. L’absence d’ions rend ce liquide de refroidissement exceptionnellement corrosif. Appelée « solvant universel », l’eau déminéralisée est l’un des solvants les plus agressifs connus. Il va dissoudre tout ce à quoi il est exposé à des degrés divers. Par conséquent, tous les matériaux de la boucle de refroidissement doivent être résistants à la corrosion.
Non-compatibilité du cuivre avec l’eau déminéralisée
Le cuivre et de nombreux autres matériaux courants ne sont pas compatibles avec l’eau DI et la contamineront. Lorsque vous concevez un système à l’aide d’eau DI, assurez-vous de spécifier des matériaux compatibles DI tels que l’acier inoxydable ou le nickel.
Chemins en contact avec le fluide en acier inoxydable pour l’eau déminéralisée
Dans un échangeur de chaleur ou une plaque froide, nous recommandons un chemin de fluide en acier inoxydable. Un refroidisseur à recirculation compatible avec le DI doit contenir un évaporateur brasé au nickel, une tête de pompe en acier inoxydable et des raccords nickelés. Enfin, pour maintenir la pureté de l’eau DI, une cartouche de désionisation doit être incluse. Comme pour tous les consommables, la cartouche DI doit être remplacée périodiquement.
En résumé, de nombreux types d’équipements et d’applications nécessitent des systèmes refroidis à l’eau DI. Lorsqu’ils sont correctement conçus et entretenus, ces systèmes peuvent fournir un refroidissement fiable et un fonctionnement sans fuite pendant de nombreuses années.
Solutions de glycol et d’eau inhibées dans le refroidissement liquide

Les deux types de glycol les plus couramment utilisés pour les applications de refroidissement liquide sont les solutions d’éthylène glycol et d’eau (EGW) et de propylène glycol et d’eau (PGW).
Éthylène glycol et eau
L'éthylène glycol possède des propriétés thermiques souhaitables, notamment un point d'ébullition élevé, un faible point de congélation, une stabilité sur un large intervalle de températures, ainsi qu'une chaleur spécifique et une conductivité thermique élevées. Il a également une faible viscosité, ce qui signifie des besoins de pompage réduits. Même si la conductivité thermique de l'EGW n'est pas aussi élevée que celle de l'eau, il offre une protection contre le gel qui peut être bénéfique pendant l'utilisation ou le transport.
Propylène glycol et eau
Bien que l’EGW ait des propriétés physiques plus souhaitables que le PGW, le propylène glycol/eau est utilisé dans des applications où la toxicité peut être une préoccupation. Le PGW est généralement reconnu comme sûr pour une utilisation dans les aliments ou les applications de transformation des aliments et peut également être utilisé dans des espaces clos.
Éthylène glycol et eau automobile
L’éthylène glycol est utilisé dans l’antigel automobile. Cependant, le glycol automobile ne doit pas être utilisé dans un système de refroidissement ou un échangeur de chaleur car il contient des inhibiteurs de rouille à base de silicate. Ces inhibiteurs peuvent se gélifier et s'encrasser, recouvrant les surfaces de l'échangeur de chaleur et réduisant leur efficacité. Il a également été démontré que les silicates réduisent considérablement la durée de vie des joints de pompe.
Choisir le bon inhibiteur de rouille pour les solutions de glycol et d’eau
Alors que les mauvais inhibiteurs peuvent causer des problèmes importants, les bons inhibiteurs peuvent prévenir la corrosion et prolonger considérablement la durée de vie d’une boucle de refroidissement liquide. Les glycols inhibés peuvent être achetés auprès d’entreprises spécialisées dans la production de fluides et sont fortement recommandés par rapport aux glycols non inhibés.
Glycol Concentration
Au fur et à mesure que la concentration de glycol dans la solution augmente, les performances thermiques du fluide caloporteur diminuent. Utilisez la plus faible concentration possible de glycol inhibé nécessaire pour répondre à vos besoins en matière de protection contre la corrosion et le gel. Dow Chemical recommande une concentration minimale de 25 à 30 % d’EGW4. À cette concentration minimale, l’éthylène glycol sert également de bactéricide et de fongicide. Avec les refroidisseurs à recirculation, une solution d’éthylène glycol à 30 % n’entraînera qu’une baisse d’environ 3 % des performances thermiques par rapport à l’utilisation d’eau seule, mais fournira une protection contre la corrosion ainsi qu’une protection contre le gel jusqu’à -15 °C (5 °F).
Qualité de l’eau dans les solutions de glycol
La qualité de l'eau utilisée dans la solution de glycol est également importante. L’eau doit respecter ou dépasser les limites spécifiées dans le tableau des limites minérales recommandées, même si vous utilisez un glycol inhibé. Les ions présents dans l'eau peuvent causer la disparition de l'inhibiteur, ce qui entraîne encrassement et corrosion.
Ajouter du glycol à votre liquide de refroidissement

Quand est-il nécessaire d’ajouter du glycol dans votre liquide de refroidissement ?
Boyd recommande d'utiliser un mélange glycol-eau 30/70 avec ses refroidisseurs à recirculation lorsque le point de référence de la température du liquide de refroidissement est inférieur à 10 °C (48 °F). Le glycol abaisse le point de congélation du mélange *(figure 1). L'ajout de glycol à votre liquide de refroidissement réduit le point de congélation du liquide de refroidissement jusqu'à environ -34°C, ce qui évite tout risque de dommage à votre refroidisseur causé par le gel.
Le glycol ne transfère pas la chaleur aussi bien que l'eau pure (fig. 2 et 3). Donc, s’il n’y a pas de risque de gel, utilisez 100 % d’eau, car l’ajout de glycol à votre système diminuera les performances. Cependant, lorsque le point de référence est inférieur à 10 °C (48 °F), il y a un risque de gel et il faut ajouter du glycol à l'eau. La légère diminution des performances est un compromis nécessaire pour permettre un point de référence de la température plus bas en toute sécurité.


Comment fonctionnent les liquides de refroidissement dans les refroidisseurs
Dans un refroidisseur à recirculation, le liquide de refroidissement s’écoule à travers l’application, éliminant l’excès de chaleur et augmentant la température du liquide. Ce liquide de refroidissement doit ensuite être ramené à la température de consigne en passant par un échangeur de chaleur appelé évaporateur.
En savoir plus sur la réfrigération à compresseur.
L’échangeur de chaleur transfère la chaleur entre le liquide de refroidissement et le gaz réfrigérant du système. La température du réfrigérant doit être inférieure à la température du liquide de refroidissement pour que la chaleur s’écoule et que la température du liquide de refroidissement soit effectivement ramenée au point de consigne.
La température du réfrigérant est généralement inférieure de 5 °C à 10 °C à la température du liquide de refroidissement pour permettre à la chaleur de circuler. Par conséquent, si le point de référence de la température est inférieur à 10 °C (48 °F), la température du réfrigérant peut être proche, voire inférieure, au point de congélation de l'eau. Si le liquide de refroidissement gèle, l'évaporateur peut s'obstruer et empêcher l'écoulement de l'eau. L’eau se dilate lorsqu’elle gèle, ce qui peut endommager définitivement l’évaporateur.
Fluides diélectriques
Les industries de l’électronique de puissance, des lasers et des semi-conducteurs pourraient être plus susceptibles de choisir des fluides diélectriques plutôt que de l’eau. Un fluide diélectrique n’est pas conducteur et est préféré à l’eau lorsque vous travaillez avec des appareils électroniques sensibles.

Charbons perfluorés en tant que fluide caloporteur
Les carbones perfluorés, tels que le fluide diélectrique Fluorinert™ de 3M, sont ininflammables, non explosifs et thermiquement stables sur un large intervalle de températures. Bien que l'eau déionisée soit également non conductrice, le Fluorinert™ est moins corrosif que l'eau déionisée et peut donc constituer un meilleur choix pour certaines applications. Cependant, l’eau a une conductivité thermique d’environ 0,59 W/m°C (0,341 BTU/h pi °F), tandis que le fluorinerte™ FC-77 a une conductivité thermique d’environ 0,063 W/m°C (0,036 BTU/h pi °F). Le fluor™ est également beaucoup plus cher que l’eau déminéralisée.
Refroidissement liquide en polyalphaoléfine
Le PAO est un hydrocarbure synthétique fréquemment utilisé dans les applications de défense et d’aérospatiale pour ses propriétés diélectriques et sa large gamme de températures de fonctionnement. Par exemple, les systèmes anti-incendies des avions de chasse actuels sont refroidis par liquide à l'aide de PAO. Boyd dispose de refroidisseurs à recirculation compatibles PAO pour tester les plaques froides et les échangeurs de chaleur qui utiliseront le PAO dans leur application finale. La PAO a une conductivité thermique de 0,14 W/m°C (0,081 BTU/hr ft °F). Bien que les fluides diélectriques offrent un refroidissement liquide à faible risque pour l’électronique, ils ont généralement une conductivité thermique beaucoup plus faible que l’eau et la plupart des solutions à base d’eau.
Sélection de votre fluide caloporteur

L'eau, l'eau déionisée, les solutions glycol/eau et les fluides diélectriques tels que les fluorocarbones et les PAO sont les fluides de transfert de chaleur les plus couramment utilisés dans les applications de refroidissement liquide haute performance. Il est important de choisir un fluide caloporteur compatible avec votre circuit de fluide, offrant une protection contre la corrosion ou un risque minimal de corrosion, et répondant aux exigences spécifiques de votre application. Avec la bonne formulation chimique, votre fluide caloporteur peut fournir un refroidissement très efficace pour votre boucle de refroidissement liquide.
Pour plus d’informations sur les technologies de refroidissement liquide et le fluide de travail approprié à utiliser dans votre système, contactez-nous.