Amélioration des échangeurs thermiques aérauliques humides en milieux nordiques

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Plusieurs procédés, dont l'élevage avicole, requièrent l'extraction d'air contaminé pour le remplacer par de l'air frais. Or, cette évacuation en climat nordique entraîne des coûts de chauffage importants (et des émissions de gaz à effets de serre (GES) qui totalisent environ 300 000 TCO2eq/an au pays) afin de maintenir des conditions hydriques et thermiques optimales. Mais, depuis l'Accord Canada-États-Unis-Mexique, les producteurs canadiens doivent faire face à une concurrence accrue. Ainsi, même si le marché des échangeurs thermiques aérauliques (HX) fut un peu délaissé par les chercheurs, laissant les technologies au simple niveau d'extrapolations des appareils existants pour les bâtiments destinés aux humains, les contextes économique et environnemental récents ouvrent la voie à de nombreuses innovations. Elles sont possibles en raison des conditions d'opérations rigoureuses auxquelles font face les appareils en milieu avicole : le cour du problème concerne la formation de glace. Résultat, au Canada, moins de 10% des bâtiments avicoles récupèrent la chaleur. Au terme de 8 ans de travaux sur les HX, ma capacité à prédire la formation de glace en situation réelle reste trop imparfaite bien que les principes du changement de phase soient connus depuis des siècles. Aujourd'hui, nous sommes aux limites des connaissances à la confluence de la biologie, des matériaux, des interactions fluide/solide, et de la thermofluide en enceintes et ce, malgré un brevet accordé, un en instance et plusieurs appareils conçus depuis 2013. La compréhension physique et la pondération des facteurs influençant l'efficacité des HX en milieux humides et froids constituent la vision à long terme du programme de recherche proposé. L'atteinte de cet objectif passe par la modélisation des écoulements complexes dans les HX incluant la génération de différents types de contaminants à l'intérieur des enceintes (particules - poussière, duvet, plumes ; gaz - vapeur d'eau (H2O), dioxyde de carbone (CO2), ammoniaque (NH3), protoxyde d'azote (N2O), principalement; chaleur - génération par les animaux), des interactions fluide/paroi et des changements de phase. Elle concerne aussi la modélisation des écoulements dans les enceintes mêmes. Mais surtout, elle dépend des stratégies de prévention du givre, celles d'évacuation de la phase solide avant qu'elle s'attache à la paroi et celles de dégivrage. Enfin, ces modélisations doivent être validées par des mesures expérimentales. Un fort potentiel de transfert technologique est possible dans le domaine avicole qui réclame déjà depuis quelques années des appareils qui fonctionnent efficacement en climats nordiques dans le but de réduire les coûts de production. Il est espéré que cette meilleure compréhension de la physique combinée de tous les phénomènes puisse permettre des innovations de rupture qui résulteraient en des gains en qualité de vie des animaux et du personnel ainsi qu'en compétitivité dans cette industrie.