La méthode du pincement (ou méthode « PINCH ») peut être utilisée lorsque le nombre de sources chaudes et froides est important, ou dans le cas de procédés complexes et fortement énergivores.

Initialement développée dans les années 70 pour les industries chimiques et pétrochimiques, son utilisation a été étendue à tous les secteurs énergivores (en particulier à l'industrie du papier, à l'industrie agro-alimentaire et à la sidérurgie).
La méthode du pincement est appropriée dans ce cas pour mettre au point des réseaux d'échangeurs dans les procédés.

La méthode du pincement permet de déterminer la consommation minimale d'énergie nécessaire au fonctionnement d'un procédé ou d'un site industriel. La méthodologie peut s'appliquer à chacun des procédés énergivores du site ou à l'ensemble du site.
Les gains d'énergie identifiés dans ces secteurs industriels peuvent atteindre 10 à 35 %.

La méthode du pincement comporte plusieurs étapes :

• Collecte de données
• Construction de courbes enthalpiques composites
• Définition du pincement et des besoins minimums en utilités
• Choix de l'écart minimum de température
• Constitution d'un réseau d'échangeurs thermiques

Les données minimales nécessaires pour cette analyse sont les températures des flux de matières, leurs débits massiques et leurs capacités calorifiques (Cp que l'on suppose constante). Ces données peuvent provenir de mesures des paramètres d'exploitation d'un procédé, de simulations ou de données de conception.

Les informations relatives aux effluents sont utilisées dans des graphiques montrant la puissance nécessaire à leur variation d'enthalpie ∆H. Selon qu'il doive être refroidi ou réchauffé, on classe chaque effluent dans sa catégorie (« froid » s'il doit être réchauffé, « chaud » s'il doit être refroidi). On trace ensuite la puissance nécessaire pour chaque flux dans un diagramme T-∆H.

Le diagramme fournit alors :

• la puissance thermique qu'il est possible d'échanger entre les flux composites du procédé et les niveaux de température correspondants (échange interne au procédé)
• la puissance nécessaire pour le chauffage des flux froids (charge en chauffage)
• la puissance froid nécessaire au refroidissement des flux chauds (charge frigorifique)

Dans tous les cas, il existe une valeur de l'enthalpie pour laquelle l'écart de température minimal entre les deux courbes composites est nul. Ce point, appelé « pinch » ou « pincement », est représenté sur la figure suivante.

Les deux effluents composites se rejoignent à une même température (environ 200 °C dans l'exemple). En ce point de fonctionnement les charges thermiques en chauffage et en froid (qui fixeront les utilités chaude et froide) sont à leur valeur minimale (ce seront donc des valeurs « cibles » en conception), tandis que la puissance potentiellement échangeable entre les flux composites du procédé est maximale (également considérée comme valeur cible en conception).

Afin de concevoir un réseau d'échangeurs thermiques pour le procédé, il faut d'abord sélectionner une valeur de l'écart minimal de température (DTmin). Cette valeur correspond en pratique à un compromis entre coûts d'investissement et coûts d'exploitation. Plus la valeur de DTmin est élevée et plus la surface des échangeurs sera réduite, diminuant par là même les coûts d'investissement. Mais plus la valeur de DTmin est élevée et plus les besoins en utilités (chaleur et froid) seront grands.

Une fois l'écart minimal de température fixé, l'intégration énergétique du procédé consiste à coupler les effluents chauds et froids afin de transférer la chaleur. Si le couplage est parfait (par exemple sans l'existence de contraintes économiques, dimensionnelles ou de construction), toute la chaleur potentiellement transférable entre le flux composite froid et le flux composite chaud sera échangée et les besoins en utilités externes (chauffage ou refroidissement) seront minimisés. Ces besoins devront être complétés en installant des échangeurs appropriés (réchauffeurs ou refroidisseurs).
Les techniques de couplage obéissent à certaines règles et le travail devient trop complexe dès que le nombre d'effluents augmente.
Des logiciels commerciaux sont disponibles dans ce cas. Ils permettent de traiter aussi bien des procédés nouveaux que des installations existantes. Un compromis doit être réalisé entre le potentiel d'économies d'énergie et le montant des investissements correspondant.