Antigel MEG 35 % — monoéthylène glycol

Qu'est-ce que l'antigel MEG à 35 % ?

Le monoéthylène glycol (MEG, éthane-1,2-diol, CAS 107-21-1) est l'antigel de référence des circuits fermés : mélangé à l'eau, il abaisse le point de congélation du caloporteur et relève son point d'ébullition. C'est le glycol le plus fluide à froid et le meilleur conducteur des deux familles employées en génie climatique. Ne confondez pas les sigles : MEG = éthylène, MPG = propylène. Si vous cherchiez le second, la table MPG 35 % donne les propriétés correspondantes.

Le 35 % s'entend en volume, convention des fiches techniques de fluides et des réfractomètres de chantier : 35 litres de glycol pur pour 65 litres d'eau. Comme l'éthylène glycol pur est nettement plus dense que l'eau (1113 contre 998 kg/m³ à 20 °C), cela représente 37,5 % en masse — un écart de plus de 2 points, qu'on ne retrouve pas sur le MPG où les deux échelles sont presque confondues.

C'est le palier des installations exposées à un hiver franc sans être polaire :

• sondes géothermiques, boucles de pompe à chaleur eau glycolée/eau et puits canadiens hydrauliques ;
• capteurs solaires thermiques et boucles primaires, lorsque l'échangeur ne communique pas avec une eau sanitaire ;
• réseaux extérieurs non purgeables, dépendances et locaux mis hors gel ;
• circuits d'eau glacée et centrales de traitement d'air dont les batteries prennent l'air extérieur.

Protection antigel : quel pourcentage de monoéthylène glycol ?

La dépression du point de congélation croît avec la concentration, mais pas proportionnellement : elle avance de 4 K entre 25 et 30 %, de 5 K par cran jusqu'à 40 %, puis de 6 K sur les deux derniers paliers. Voici les valeurs publiées pour l'éthylène glycol.

Combien de litres d'antigel pour obtenir 35 % ?

C'est la question qui précède la lecture de la table. Avec un concentré — le glycol additivé vendu pur, à diluer — le dosage est une simple règle de trois sur le volume total du circuit.

Pour une installation de 200 litres, cela donne 70 litres de concentré et 130 litres d'eau. Vu depuis le bidon : 20 litres traitent environ 57 litres de circuit, et un fût de 200 litres environ 571 litres. Trois erreurs classiques annulent ce calcul.

• Le circuit est déjà plein d'eau. Ajouter 70 litres de concentré à 200 litres d'eau ne donne pas 35 %, mais 26 % — et un circuit en surpression. Il faut vidanger la part correspondante avant l'appoint.
• Le produit acheté est un « prêt à l'emploi ». Il est déjà dilué, souvent autour de 35 à 40 % : on le verse tel quel, sans eau d'appoint, sous peine de tomber à la moitié du dosage visé.
• Le volume du circuit est estimé au doigt mouillé. Il s'additionne poste par poste, ou se mesure au compteur pendant le remplissage. Et quel que soit le calcul, le contrôle final se fait au réfractomètre une fois le circuit brassé.

Les cinq grandeurs de la table

Toutes les valeurs sont données pour du monoéthylène glycol à 35 % en volume dans l'eau. La température est le seul paramètre d'entrée, de −15 à 175 °C par pas de 5 °C. Les valeurs citées ci-dessous sont celles de la ligne 20 °C.

• Masse volumique ρ (kg/m³) — 1054 kg/m³ à 20 °C, soit une densité de 1,054. Elle décroît régulièrement avec la température, de 1068 kg/m³ à −15 °C jusqu'à 974 kg/m³ à 175 °C. C'est elle qui convertit un débit volumique en débit massique.
• Chaleur massique Cp (J/kg·K) — 3584 J/kg·K, soit 3,584 kJ/kg·K ou 0,856 kcal/kg·°C. Contrairement à l'eau, dont le Cp est quasi constant, celui du mélange croît nettement avec la température : de 3498 J/kg·K à −15 °C à 4013 J/kg·K à 175 °C.
• Viscosité dynamique μ (Pa·s) — 0,002706 Pa·s, soit 2,706 mPa·s ou 2,706 cP. La viscosité cinématique correspondante vaut ν = μ/ρ = 2,57 mm²/s (2,57 cSt). C'est la grandeur la plus sensible à la température : elle est divisée par 29 entre −15 et 175 °C.
• Conductivité thermique λ (W/m·K) — 0,462 W/m·K, soit 0,397 kcal/h·m·°C. C'est la plus stable des cinq : elle passe par un maximum de 0,469 W/m·K sur le plateau 85-100 °C, et l'écart entre ce sommet et le point le plus bas de la plage ne dépasse pas 4,3 %. La raison est physique — la conductivité de l'eau croît avec la température, celle du glycol pur décroît, et les deux effets finissent par se compenser puis s'inverser.
• Pression de vapeur Ps (Pa abs.) — 2024 Pa. La colonne relative, exprimée en bar par rapport à l'atmosphère normale (1,01325 bar), reste négative jusqu'à 100 °C et change de signe à 105 °C : c'est là que le mélange bouillirait à l'air libre.

Ce que le glycol change par rapport à l'eau

À 35 %, les écarts à l'eau ne sont plus des corrections de second ordre : ils dimensionnent le circuit. Et celui qui compte le plus n'est pas celui auquel on pense.

MEG ou MPG à 35 % : chacun gagne sur un terrain

L'idée reçue veut que le monoéthylène glycol soit « le meilleur caloporteur ». Comparées ligne à ligne, les deux tables du site au même dosage disent quelque chose de plus nuancé.

• Sur l'hydraulique, le MEG l'emporte, et c'est au froid que ça se joue. À −15 °C, le MPG 35 % est 1,97 fois plus visqueux que le MEG 35 %. Le rapport tombe à 1,83 à −10 °C, 1,61 à 0 °C, 1,31 à 20 °C, 1,13 à 40 °C, puis les deux fluides se rejoignent vers 65 °C. Sur une boucle extérieure, c'est le circulateur qui encaisse la différence, au moment le plus défavorable de l'année.
• Sur le transport de chaleur, c'est le MPG qui gagne. Sa chaleur massique dépasse de 6,2 % celle du MEG 35 % (3807 contre 3584 J/kg·K), et le produit ρ × Cp suit : 3906 contre 3778 kJ/m³·K. Pour la même puissance, le circuit au MEG demande 10,5 % de débit en plus que l'eau, contre 6,9 % pour le MPG. La densité supérieure du MEG (1054 contre 1026 kg/m³) ne rattrape pas son déficit de chaleur massique.
• Sur l'échange et la protection, le MEG garde l'avantage. Il conduit un peu mieux la chaleur à température de service (0,462 contre 0,447 W/m·K à 20 °C) et protège environ 3 K plus bas au même dosage — −21 °C contre −18 °C. L'explication est moléculaire : la dépression du point de congélation dépend du nombre de molécules dissoutes, et l'éthylène glycol est plus léger (62,1 contre 76,1 g/mol). À volume égal, il en apporte davantage.
• Le contact tranche. L'éthylène-glycol est classé nocif en cas d'ingestion — mention de danger H302 (INRS, fiche toxicologique n° 25). Le propylène glycol est, lui, autorisé comme additif alimentaire (E 1520). Dès qu'un échangeur peut mettre le fluide en relation avec une eau sanitaire, un process alimentaire ou un bassin, c'est la table MPG 35 % qu'il faut ouvrir. Le MEG reste le bon choix partout où cette communication est impossible : boucle géothermique enterrée, réseau d'eau glacée, mise hors gel d'un local.

30, 35 ou 40 % : ce que change un palier

Le 35 % est le palier central des trois tables MEG du site. Voici ce que coûte, mesuré à 20 °C entre tables voisines, chaque cran de 5 points de concentration.

• Sur l'échange et le transport, c'est marginal. Passer de 30 à 35 % fait perdre 2,40 % de chaleur massique et 3,75 % de conductivité thermique, pour 0,76 % de masse volumique gagnée ; le débit à faire circuler n'augmente que de 1,65 %. Le cran suivant, de 35 à 40 %, coûte 1,59 % — le même ordre de grandeur.
• Sur l'hydraulique, c'est net et régulier. Chaque palier de 5 points multiplie la viscosité par 1,155 à 20 °C — et par 1,189 à −10 °C. C'est le circulateur, et non l'échangeur, qui encaisse le surdosage, au moment le plus défavorable.
• Ce que le palier achète. 5 K de protection à chaque cran : −16 °C à 30 %, −21 °C à 35 %, −26 °C à 40 %. La règle pratique tient en une phrase : caler le dosage sur la température minimale réellement atteinte par le fluide, pas sur celle de l'air. Si 30 % suffit, la table MEG 30 % donne les propriétés correspondantes ; pour un froid plus sévère, voyez la table MEG 40 %.

Contrôler la concentration en service

La concentration se vérifie au réfractomètre, gradué pour le glycol employé — une échelle MPG lue sur un mélange MEG donne un résultat faux, et l'erreur va dans le sens dangereux. Un densimètre convient également, la masse volumique du mélange étant une fonction monotone de la concentration ; c'est précisément ce que la colonne ρ de cette table permet de faire, en lisant à l'envers la densité mesurée à température connue. Le MEG s'y prête mieux que le MPG : il alourdit le mélange de 5,6 % à 35 %, contre 2,8 % pour le monopropylène glycol, ce qui rend la lecture densimétrique deux fois plus sensible.

Le contrôle ne s'arrête pas là. Ce qui met fin à la vie d'un mélange n'est presque jamais la disparition du glycol, mais l'épuisement des inhibiteurs de corrosion : le fluide s'acidifie et attaque les métaux du circuit. Le pH et la réserve d'alcalinité font donc partie du contrôle périodique, au même titre que la concentration — et sur une installation solaire, où la stagnation estivale cuit le fluide, c'est même le contrôle principal. Un fluide vieilli se remplace, il ne se corrige pas à l'appoint d'eau.

Comment ces valeurs sont vérifiées

La table est couverte par une suite de 24 tests automatisés. Le principe : elle est comparée à des références externes réimplémentées indépendamment du moteur — jamais à ses propres sorties. Les écarts ci-dessous sont ceux que les tests mesurent réellement.

• Pression de vapeur — loi de Raoult et IAPWS-IF97. C'est le contrôle le plus complet. La fraction molaire d'eau du mélange (0,852) est recalculée à partir des seules masses molaires et masses volumiques des corps purs, puis multipliée par la pression de saturation de l'eau pure donnée par l'équation de la région 4 d'IAPWS-IF97, réécrite avec ses dix coefficients. Sur les 36 lignes de 0 à 175 °C, la table se tient entre +1,44 % et +2,24 % de cette référence, soit un biais qui ne dérive que de 0,8 point sur 175 kelvins. C'est cette constance, bien plus que la valeur du biais, qui exclut une erreur de modèle ou d'unité.
• Conversions d'unités — définitions exactes. Chaque colonne secondaire doit être la conversion de la colonne principale : 1 kcal = 4186,8 J, 1 kcal/(h·m·°C) = 1,163 W/(m·K), 1 Pa·s = 3600 kg/(m·h), et la pression relative doit valoir la pression absolue moins 1,01325 bar. Les 39 lignes passent : l'écart maximal est de 7,7·10⁻⁴ kcal/kg·°C sur le Cp et 6,9·10⁻⁴ kcal/h·m·°C sur λ, soit moins d'une unité du dernier chiffre affiché. C'est le contrôle qui attrape une coquille de saisie.
• Encadrement par les deux dosages voisins. Le 35 % est le palier central : à chaque température commune, il doit se placer au-dessus du 30 % et en dessous du 40 % sur la masse volumique et la viscosité, et l'inverse sur la chaleur massique et la conductivité. Cet encadrement est vérifié sur la totalité de la plage, de −15 à 175 °C, sur les quatre grandeurs. Trois tables saisies indépendamment se contrôlent ainsi l'une l'autre — une erreur sur une ligne casse cet ordre. Le maximum de conductivité obéit au même classement : plus le mélange est concentré, plus tôt son sommet est atteint.

Références

• IAPWS R7-97(2012) — Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam, International Association for the Properties of Water and Steam (révision du 29 mai 2018). Sa région 4 fournit l'équation de saturation de l'eau pure utilisée comme étalon de la colonne pression de vapeur.
• NIST Chemistry WebBook, SRD 69 — 1,2-Ethanediol, National Institute of Standards and Technology. Fiche de référence du corps pur : formule C₂H₆O₂, CAS 107-21-1, masse molaire 62,068 g/mol — la valeur utilisée pour calculer la fraction molaire du mélange. webbook.nist.gov
• ABC Clim — Ethylène (PEG) et Monopropylène glycol (PG), mise à jour du 21 janvier 2025. Source du tableau de points de congélation par concentration reproduit plus haut : c'est la seule des publications consultées qui tabule explicitement le palier de 35 %. abcclim.net
• Glysofor — fiche produit Glysofor N (fluide caloporteur au monoéthylène glycol), consultée le 24 août 2026. Second tableau de protection antigel, employé pour recouper la ligne 35 % par interpolation entre les paliers 30 et 40 %. glysofor.de
• INRS — Fiche toxicologique n° 25, « Éthylène-glycol » (mise à jour d'août 2023). Institut national de recherche et de sécurité. Fiche de référence de la substance (CAS 107-21-1) : c'est la source de la mention de danger H302 « Nocif en cas d'ingestion », qui départage le MEG et le MPG sur le critère du contact. inrs.fr
• CRC Handbook of Chemistry and Physics — propriétés des corps purs à 20 °C employées comme étalons de mélange : éthylène glycol (ρ 1113 kg/m³, Cp 2385 J/kg·K, λ 0,252 W/m·K, μ 20,9 mPa·s) et eau (998,2 kg/m³, 4182 J/kg·K, 0,598 W/m·K, 1,002 mPa·s).
• Celsius Process — Caractéristiques physiques des fluides thermiques, fiche « MEG 35 % » (PDF mis en ligne en janvier 2020). Table constructeur au même format que celle-ci, utile pour recouper une ligne à l'écran. Le document est un PDF image : son contenu n'est pas extractible automatiquement, il n'a donc pas servi d'étalon aux tests.