SOLUTIONS DE REFROIDISSEMENT

Système à caloducs pour UPS

Un fabricant de systems UPS de renommée mondiale, ayant son département de R & D en France, souhaitait équiper ses différents modèles avec le même système de refroidissement. Son équipe technique avait déjà travaillé sur ce projet avec un de nos concurrents. Cette ligne de produits comprenait 3 modèles de puissance différente : 300 – 400 – 500kVA. Ils arrivaient à une limite technologique sur le 500kVA.

Leur ingénieur thermicient connaissait Atherm d’une experience professionnelle antérieure et a introduit Atherm dans la boucle.

A partir de leurs specifications, nous avons commencé à modéliser, calculer et simuler afin d’atteindre les performances thermiques requises.

Une collaboration étroite entre les deux équipes techniques a commencé avec transparence et confiance. Ensemble, nous avons modifié la géométrie interne du refroidisseur, les dimensions restant inchangées.

Une fois la conception théorique approuvée, Atherm a reçu la commande pour le prototype.

La deuxième étape a commencé avec la réalisation du premier prototype et du banc d’essai correspondant. En étroite collaboration, nous avons fabriqué 18 prototypes avant de trouver ensemble la bonne réponse à cette demande très critique.
La troisième étape a été la qualification et l’industrialisation de ce produit et son processus de fabrication.

Finalement de grandes séries sur au moins 10 ans avec une nouvelle demande du client: relocalisation près de leur unité de production de masse en Inde.

Pour répondre à cette demande, nous avons ouvert une filiale à Bangalore Inde, appartenant à Atherm France pour 100%, avec transfert technologique.

Rack électronique à caloducs frittés reliant 2 racks

Pour une application militaire, mais cela peut être étendu à tout autre type d’application utilisant des racks électroniques, nous avons imaginé avec notre client un fond de panier refroidi pour ses cartes, à l’intérieur de son boîtier électronique. Des caloducs frittés relient les deux parties du fond de panier qui se trouvent ainsi alternativement, en fonction de l’orientation, ses blocs “condensateur” et “évaporateur”. Les caloducs transfèrent la chaleur des cartes vers le fond de panier qui est refroidi par une plaque froide située sous le boîtier électronique. 6 cartes plus la carte d’alimentation dissipent au total 290W.

En étroite collaboration avec notre client, partageant les documents, dessins, simulation … nous avons atteint l’objectif recherché. Pour les aider à tester in situ, nous leur avons également prêté une plaque froide représentant la leur qu’ils n’avaient pas à ce moment-là.

Ce projet étant destiné à une application militaire, les composants doivent être d’origine française (Atherm fabrique des caloducs rainurés et frittés sur son site français), par ailleurs les quantités bien que limitées s’étalent sur des années, ce qui signifie de la part d’Atherm durabilité et stabilité.

Système à caloducs isolé pour un système avionique ou à forte puissance

Pour refroidir un composant, pour une application avionique notre client recherchait des caloducs frittés avec isolement électrique: environ 20W de dissipation sur un espace minuscule avec un accès difficile.

Nous avons proposé une étude mécanique et thermique, suivie de la réalisation de pièces ainsi que du banc d’essai thermique dédié à concevoir et réaliser en interne.

Les premiers prototypes ont été livrés, testés, bien exécutés. Cette solution est maintenant qualifiée pour la série.

Echangeur air-air pour armoire

La demande d’orignie venait d’un acteur majeur du secteur ferroviaire. L’objectif était de refroidir l’air ambiant d’une armoire électrique. Certaines applications autorisent l’utilisation de la convection forcée avec des ventilateurs, d’autres n’utilisent que la convection naturelle.

Dans cet exemple la convection forcée est nécessaire et l’échangeur air-air est équipé d’une gaine pour conduire l’air et optimiser le système.

En partant de la spécification de notre partenaire de long terme, nous avons rapidement réalisé les calculs thermiques, prenant en compte l’espace exigu et l’environnement difficile. Grâce à notre coopération amicale et transparente, un échangeur de chaleur a été conçu et des prototypes fabriqués en moins de 6 semaines. Plus de 1000 pièces ont été livrées ces 10 dernières années.

Ce concept intéresse maintenant des fournisseur d’armoires électrique d’extérieur, en particulier pour les pays chauds où la dissipation par les parois de l’armoire est insuffisante (les températures interne et externe sont quasi les mêmes au cours de la journée).

Plaque froide de puissance isolée électriquement

Notre client ferroviaire historique a développé un système de traction avec des composants non isolés. Comme la puissance à dissiper est importante par rapport au petit diamètre du press pack, nous avons dimensionné conjointement une plaque froide isolée. Cette technologie est utilisée depuis près de 2 décennies et après une période où les composants isolés ont été privilégiés, nous constatons un intérêt renouvelé pour cette technologie avec d’autres composants tels que le bus-bar.

La plaque froide est beaucoup plus efficace que les systèmes à caloducs pour le même volume. Dans ce cas particulier, les deux côtés de la plaque sont utilisés, ce qui permet une dissipation de 4kW.

Amélioration d’un radiateur existant

Le management thermique est toujours plus facile lorsqu’il est pris en compte dès le début du projet. C’est rarement le cas et nous devons adapter notre solution non seulement aux contraintes thermiques mais également géométriques. Le défi consiste à faire fonctionner le dispositif d’origine sans modifier l’environnement.

Ainsi, pour une application ferroviaire, notre client est venu nous voir avec un radiateur destiné à refroidir les composants situés au milieu de la semelle. La majeure partie de la surface du radiateur était thermiquement inutilisée et l’emplacement des composants devait rester inchangé.

Nous avons proposé d’insérer des caloducs rainurés dans la semelle du radiateur, ce qui le rend efficace sur toute sa surface. Les caloducs intégrés répartissent le point chaud central sur toute la superficie du radiateur. Sans changer quoi que ce soit dans cette application de vent-vitesse en termes de géométrie et de choix de composants, les caloducs ont permis de répondre aux attentes du client et aux exigences thermiques à moindre frais.

Ce projet a débuté en 2008 et tourne toujours avec près de 2000 pièces vendues. Cette solution étant assez attrayante, un projet similaire émerge.

Boucle diphasique

 Atherm a commencé à travailler sur les boucles diphasique en 2009 en tant que chef de projet et partenaire industriel avec Thales, la DGA (direction générale de l’armée) étant l’utilisateur final. L’objectif était qu’Atherm devienne le fabricant français et fournisseur de boucles diphasique de la branche militaire française.

Grâce à ce projet RAPID, Atherm a pu investir dans un four de frittage à buts multiples : le frittage est utilisé dans les boucles diphasiques, les caloducs frittées et d’autres types de refroidisseurs sur lesquels nous travaillons.

À la fin de ce premier projet, nous avons démontré notre capacité à fabriquer de petites boucles diphasiques dissipant jusqu’à 100 W. Nous avons acquis des compétences techniques dans le dimensionnement de la granulométrie du frittage, le frittage, le contrôle du remplissage (fluide) , le dimensionnement de la boucle par rapport à l’application…

Suite à cette expérience positive, Atherm a contribué au grand projet européen TOICA dont l’objectif est de gérer globalement tous les aspects thermiques des avions du futur. A cet titre, Atherm a réalisé une boucle diphasique de puissance de 400W.