Refroidissement à eau

Le refroidissement à eau (watercooling en anglais) est une branche du refroidissement liquide ayant pour particularité d’utiliser l’ eau comme liquide caloporteur. C’est un système de refroidissement largement répandu dans l’industrie automobile et la production d’énergie. Plus récemment, le refroidissement à eau a fait son apparition dans le secteur de la micro-informatique pour pallier les inconvénients du refroidissement à air.

Description

Utilisation d'un système de refroidissement à cycle ouvert lors d'une expérience de chimie.

On retrouve ce procédé sous deux architectures différentes :

Les systèmes « à cycle ouvert » 
(once-through cooling ou OTC en anglais) utilisés pour des installations temporaires ou lorsque de grandes quantités d’eau sont disponibles.
Les systèmes « à recirculation » 
les plus fréquemment utilisés du fait du peu d'eau utilisé. Dans cette configuration, la même eau est utilisée en cycle fermé et doit donc être refroidie.

Un système classique de refroidissement à eau à recirculation est composé des éléments suivants :

Le premier échangeur thermique 
Ce premier échangeur thermique (en anglais waterblock), permet l'échange de chaleur entre l'élément à refroidir et le liquide caloporteur. Sur certains systèmes comme les moteurs à explosion, le bloc moteur comporte de nombreux canaux et fait office d'échangeur de chaleur [a].
Le second échangeur thermique 
Ce deuxième échangeur thermique aussi appelé radiateur ou dissipateur permet l'évacuation de la chaleur du circuit dans l’air ambiant par exemple. Cet échangeur peut être passif ou actif (on accélère le refroidissement mécaniquement à l’aide de ventilateurs ou de systèmes de réfrigération).
Le réservoir 
Il permet de stocker l’eau, d’absorber les fluctuations de volume dues aux variations de température, de pallier les fuites et l' Évaporation résiduelle du circuit et occasionnellement à attraper les bulles qui pourraient se former dans le circuit. À noter que le réservoir est généralement doté d’un bouchon permettant la purge ou le remplissage du système.
La pompe 
Elle assure une bonne circulation du liquide dans le circuit. Il est important de souligner que les premiers systèmes de refroidissement à eau, notamment dans le secteur automobile, ne disposaient pas de pompe et que la circulation du fluide était assurée par le phénomène de thermosiphon.
Le liquide caloporteur 
Ici c'est l'eau qui utilisée comme liquide caloporteur, servant littéralement à « transporter la chaleur » entre les deux échangeurs thermiques. Rappelons que l’ inertie thermique du système croit avec la quantité d’eau utilisée. Autrement dit, un système doté d’un grand réservoir ou de longues tuyauteries aura une inertie thermique plus importante. Notons également qu’en pratique, des additifs sont généralement ajoutés a l’eau. Ils ont pour but d’abaisser la température de solidification (gel) ou d'éviter la formation d’algues par exemple.
Le fluide transite à travers les éléments du circuit via un réseau de tuyauteries. Selon la nature et le nombre d'éléments à refroidir, on peut adopter un montage en série ou en parallèle.