Un thermosiphon est un dispositif de gestion thermique ingénieux qui exploite la convection et la conduction naturelles pour fonctionner sans source d'énergie externe. Grâce à ces forces, le système génère un flux de fluide continu, transportant la chaleur des zones chaudes vers les zones froides et inversement. Le système de capteurs solaires pour le chauffage de l'eau utilise la différence de température et de densité entre les fluides chaud et froid pour faire circuler le fluide caloporteur dans le circuit de stockage.
Le terme « thermosiphon » est couramment employé dans divers secteurs, tels que l'automobile, l'électronique et l'énergie solaire. Les thermosiphons fonctionnent comme des siphons classiques , mais sans pompe pour la circulation des fluides. Dans le refroidissement électronique, on utilise exclusivement des systèmes en circuit fermé grâce au principe du thermosiphon. Cette méthode emploie généralement de l'eau, un fluide frigorigène ou un gaz maintenu à une pression inférieure à la pression atmosphérique.
Quelles sont les caractéristiques des thermosiphons ?
Les thermosiphons absorbent mieux l'énergie que les systèmes de refroidissement liquide grâce au changement de phase qu'ils permettent. Contrairement à ces derniers, les thermosiphons peuvent changer de phase, ce qui les rend plus performants. Leur fonctionnement repose uniquement sur la gravité et la pression hydrostatique qui en résulte pour transporter le fluide condensé ou refroidi vers la source de chaleur.
Le système thermosiphon a le potentiel de révolutionner le refroidissement des processeurs haute puissance en renvoyant efficacement le fluide condensé vers la source de chaleur, sans recourir à un matériau absorbant. Cette capacité remarquable en fait un candidat de choix pour la prochaine génération de solutions de refroidissement.
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Comment fonctionne un système thermosiphon ?
Les thermosiphons fonctionnent en exploitant les différences de pression dues aux variations de température , de la même manière que les siphons classiques utilisent la différence de pression entre la pression atmosphérique et la pression du vide créée par la pression hydrostatique . Ces pressions peuvent générer un débit important dans un système en circuit fermé ou ouvert.
Un thermosiphon fonctionne de la manière suivante pour chauffer un réservoir d'eau en utilisant l'énergie solaire :
- L'énergie solaire est absorbée par le capteur puis cette énergie thermique est transférée dans l'eau.
- À mesure que l'eau se réchauffe, sa densité diminue, ce qui la fait remonter dans le système.
- De l’autre côté de la boucle, le substrat le plus froid tombe dans le collecteur.
Les thermosiphons destinés à l'électronique sont conçus par les fabricants selon le même principe que ceux utilisés pour les thermosiphons solaires et automobiles. Les applications industrielles de forte puissance utilisent souvent des conceptions propriétaires.
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