L'eau utilisée dans les systèmes de climatisation, de chauffage ou d'installation solaire, etc, c'est fluide caloporteur idéal car elle permet d'assurer un transfert thermique plutôt bon grâce notamment à une faible viscosité et à une inertie importante. Mais elle à le défaut de geler à des températures négatives ce qui limite notoirement son utilisation.
Donc afin de pouvoir utiliser les propriétées de l'eau à des températures largement négatives,l'adjonction de glycol (antigel) est couramment utilisé dans les systèmes de chauffage, de conditionnement d'air et de refroidissement industriels.
Les glycols sont des liquides hygroscopiques, incolores,et facilement soluble dans l'eau.
Deux types d'antigel sont utilisés dans nos métiers, l'éthylène glycol et le monopropylène glycol:
- Ethylène glycol (PEG) : composé chimique organique de la famille des glycols Diols (formule brute C2H6O2)
- Monopropylène glycol (PG) : méthyl glycol,de la famille des diols de formule chimique CH3–CHOH–CH2OH
Deux types de conditionnements existent concentré ou diluer(prêt à l'emploi).
Quels problèmes accompagnent l'utilisation de mélanges eau/glycol
Quand on modifie la composition de n'importe quel fluide immanquablement on modifiera sa capacité thermique, sa viscosité, sa densité. Donc ces changements auront une incidence sur les performances globales de l'installation mais aussi sur l'entretien de l'installation, et le coût d'exploitation.Notons qu'une installation hydraulique fonctionnera d'autant mieux si celle -ci a été calculée et réalisée en tenant compte du mélange eau/glycol.
Densité, viscosité, dilatation, chaleur massique !
Modification de densité :
L'eau à une densité de 1, sa densité sera plus élévée avec l'ajout de glycol ce qui reduira de fait le débit et augmentera les besoins en énergie pour augmenter ou diminuer la température du mélange.
Viscosité altérée:
La viscosité d'un mélange eau/glycol est plus grande par apport à de l'eau pure, cela affectera la vitesse d'écoulement du fluide.Un effet d'adhérence sur les paroies vont faire augmenter les pertes de charges. Notons que plus la température du mélange diminue plus sa visosité augmente.
Coefficient de dilatation :
Le coefficient de dilation du glycol va modifier de manière assez perceptible les variations de volume dans un circuit hydraulique, et ceci à toute les températures
Chaleur massique réduite :
Un bon fluide caloporteur a une chaleur massique élevée, l'eau pure par exemple a une chaleur massique de 4,217 kJ/kg/°C à 0°C.A la même température si on mélange 30% de glycol à cette eau la chaleur massique du fluide obtenu sera plus faible (environ 3,7 kJ/kg/°C) et sa faculté à transporter de l'énergie sera plus faible. Pour une certaine quantité d'énergie à vehiculer il faudra donc un débit plus important avec un fluide eau/glycol.
Contrôle de la concentration !
Pour controler la concentration d'une solution eau/glycol on utilise un réfractomètre, cet appareil permet de déterminer les proportions d'un mélange en mesurant son indice de réfraction.En effet la lumière ne se déplace pas à la même manière suivant les substances qu'elle traversent, ce qui permet d'en déterminer la nature et les proportions.
Il suffit de déposer quelques gouttes de la substance à controler sur le prisme incliné de l'appareil (exposé à la lumière) puis de regarder l'échelle dans l'appareil, pour déterminer la proportion d'antigel.
Durée de vie d'un mélange eau/glycol
Bien évidemment il est difficile de donnée une durée de vie d'une substance quelque quelle soit, mais on sait qu'au grés des interventions la proportion de glycol diminue dans les installations, les appoints étant souvent fait avec de l'eau uniquement.
Le glycol est un fluide qui se dégradera naturellement avec le temps notamment quant il est utilisé dans des conditions sèvères (températures, contaminants).Cette dégradation va créer des dérivés du glycol, l’acide glycolique et acétique, qui sont des facteurs de corrosion.
Il n'est donc pas inutile de surveiller par des analyses l'état du réseau hydraulique, annuellement idéalement.
Tableau pourcentage glycol et point de congélation
Tableau pour l'éthylène glycol (PEG) :| Pourcentage de glycol PEG | Point de congélation (en °C) |
|---|---|
| 25% | -12°C |
| 30% | -16°C |
| 35% | -21°C |
| 40% | -26°C |
| 45% | -32°C |
| 50% | -38°C |
| Pourcentage de MPG | Point de congélation (en °C) |
|---|---|
| 28% | -10°C |
| 37% | -15°C |
| 43% | -20°C |
| 47% | -25°C |
| 50% | -30°C |
| 61% | -40°C |
| 66% | -45°C |
