Antigel MPG 35 % — monopropylène glycol

Qu'est-ce que l'antigel MPG à 35 % ?

Le monopropylène glycol (MPG, propane-1,2-diol, CAS 57-55-6) est l'antigel des circuits fermés où le fluide peut entrer en contact avec une eau potable ou un produit consommable. Mélangé à l'eau, il abaisse le point de congélation et relève le point d'ébullition du caloporteur, exactement comme le monoéthylène glycol — mais sans le risque toxicologique de ce dernier. Ne confondez pas les deux sigles : MPG = propylène, MEG = éthylène. Si vous cherchiez le second, la table MEG 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 le propylène glycol pur n'est qu'à peine plus dense que l'eau (1036 contre 998 kg/m³ à 20 °C), cela représente 35,9 % en masse : les deux échelles sont presque confondues, ce qui n'est pas le cas sur le MEG.

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

• capteurs solaires thermiques et boucles primaires de ballons solaires ;
• sondes géothermiques, boucles de pompe à chaleur eau glycolée/eau et puits canadiens hydrauliques ;
• planchers chauffants et réseaux extérieurs non purgeables, dépendances et locaux mis hors gel ;
• circuits de froid des brasseries, laiteries et process agroalimentaires où le contact est possible.

Protection antigel : quel pourcentage de monopropylène glycol ?

La dépression du point de congélation croît avec la concentration, mais pas proportionnellement : elle avance de 3 à 4 K tous les 5 points jusqu'à 45 %, puis de 6 K sur le dernier palier. Voici les valeurs publiées par un fabricant de fluides caloporteurs au monopropylène 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 570 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 monopropylène glycol à 35 % en volume dans l'eau. La température est le seul paramètre d'entrée, de −15 à 170 °C par pas de 5 °C. Les valeurs citées ci-dessous sont celles de la ligne 20 °C.

• Masse volumique ρ (kg/m³) — 1026 kg/m³ à 20 °C, soit une densité de 1,026. Elle décroît régulièrement avec la température, de 1042 kg/m³ à −15 °C jusqu'à 921 kg/m³ à 170 °C. C'est elle qui convertit un débit volumique en débit massique.
• Chaleur massique Cp (J/kg·K) — 3807 J/kg·K, soit 3,807 kJ/kg·K ou 0,909 kcal/kg·°C. Contrairement à l'eau, dont le Cp est quasi constant, celui du mélange croît nettement avec la température : de 3751 J/kg·K à −15 °C à 4012 J/kg·K à 170 °C.
• Viscosité dynamique μ (Pa·s) — 0,003551 Pa·s, soit 3,551 mPa·s ou 3,551 cP. La viscosité cinématique correspondante vaut ν = μ/ρ = 3,46 mm²/s (3,46 cSt). C'est la grandeur la plus sensible à la température : elle est divisée par 72 entre −15 et 170 °C.
• Conductivité thermique λ (W/m·K) — 0,447 W/m·K, soit 0,384 kcal/h·m·°C. C'est la plus stable des cinq : elle ne gagne que 19,2 % sur les 185 kelvins de la plage, de 0,426 W/m·K à −15 °C à 0,508 W/m·K à 170 °C. La raison est physique — la conductivité de l'eau croît avec la température, celle du glycol pur décroît, et les deux effets se compensent en grande partie.
• Pression de vapeur Ps (Pa abs.) — 2076 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.

MPG ou MEG 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 le transport de chaleur, le MPG l'emporte. 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 MPG demande 6,9 % de débit en plus que l'eau, contre 10,5 % pour le MEG. Le MEG est plus dense (1054 contre 1026 kg/m³), mais cette densité ne rattrape pas son déficit de chaleur massique.
• 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 1,72 à −5 °C, 1,61 à 0 °C, 1,44 à 10 °C, 1,31 à 20 °C, 1,13 à 40 °C, puis les deux fluides se rejoignent vers 65 °C. C'est donc le circulateur d'une boucle extérieure, et lui seul, qui paie le choix du MPG.
• Sur l'échange et la protection, le MEG garde une courte avance. Il conduit la chaleur 3,2 % mieux à 20 °C (0,462 contre 0,447 W/m·K) et protège environ 2,5 K plus bas au même dosage — le même fabricant annonce −16 °C à 30 % et −25 °C à 40 %, soit −20,5 °C par interpolation à 35 %. L'explication est moléculaire : la dépression du point de congélation dépend du nombre de molécules dissoutes, et le propylène glycol est plus lourd (76,1 contre 62,1 g/mol). À volume égal, il en apporte moins.
• 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), avec une dose journalière admissible de 25 mg/kg de poids corporel réaffirmée par l'EFSA en 2018. Dès qu'un échangeur peut mettre le fluide en relation avec une eau potable, un process alimentaire ou un bassin, c'est le monopropylène glycol qui s'impose — et si la question ne se pose pas, la table MEG 35 % reste le terme de comparaison.

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

Le 35 % est le palier central des trois tables MPG 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 1,55 % de chaleur massique et 4,49 % de conductivité thermique, pour 0,39 % de masse volumique gagnée ; le débit à faire circuler n'augmente que de 1,2 %. Le cran suivant, de 35 à 40 %, coûte exactement le même ordre de grandeur.
• Sur l'hydraulique, c'est net et régulier. Chaque palier de 5 points multiplie la viscosité par 1,20 à 20 °C — et davantage à froid. C'est le circulateur, et non l'échangeur, qui encaisse le surdosage, au moment le plus défavorable.
• Ce que le palier achète. 4 K de protection à chaque cran : −14 °C à 30 %, −18 °C à 35 %, −22 °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 MPG 30 % donne les propriétés correspondantes ; pour un froid plus sévère, voyez la table MPG 40 %.

Contrôler la concentration en service

La concentration se vérifie au réfractomètre, gradué pour le glycol employé — une échelle MEG lue sur un mélange MPG 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. Attention toutefois : le MPG n'alourdit le mélange que de 2,8 % à 35 %, la lecture densimétrique y est donc peu sensible, et le réfractomètre reste le bon outil.

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.

Comment ces valeurs sont vérifiées

La table est couverte par une suite de 28 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 (0,883) 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 35 lignes de 0 à 170 °C, la table se tient entre +0,22 % et +1,13 % de cette référence. C'est la constance de ce biais sur 170 kelvins, bien plus que sa valeur, 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 38 lignes passent : l'écart maximal est de 8,2·10⁻⁴ kcal/kg·°C sur le Cp et 9,3·10⁻⁴ 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. L'encadrement complet est vérifié de −15 à 110 °C ; sur Cp et λ, il tient sur la totalité de la plage. Trois tables saisies indépendamment se contrôlent ainsi l'une l'autre — une erreur sur une ligne casse cet ordre.

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 — Propylene glycol (1,2-propanediol), National Institute of Standards and Technology. Fiche de référence du corps pur : formule C₃H₈O₂, CAS 57-55-6, masse molaire 76,0944 g/mol — la valeur utilisée pour calculer la fraction molaire du mélange. webbook.nist.gov
• Glysofor — fiches produits Glysofor L (monopropylène glycol) et Glysofor N (monoéthylène glycol), consultées le 24 août 2026. Source du tableau de protection antigel reproduit plus haut, du plancher de 25 % en volume sous lequel l'efficacité des inhibiteurs de corrosion n'est plus garantie, et du terme de comparaison MEG/MPG à formulation et méthode constantes. glysofor.de
• EFSA — Re-evaluation of propane-1,2-diol (E 1520) as a food additive, EFSA Journal, 5 avril 2018 (doi : 10.2903/j.efsa.2018.5235). Source du statut d'additif alimentaire et de la dose journalière admissible de 25 mg/kg de poids corporel et par jour, établie en 1996 et maintenue par cette réévaluation. efsa.onlinelibrary.wiley.com
• INRS — Fiche toxicologique n° 226, « Propylène-glycol » (février 2020). Institut national de recherche et de sécurité. Fiche de référence de la substance (CAS 57-55-6) : propriétés physico-chimiques, effets sur la santé et précautions d'emploi. inrs.fr
• INRS — Fiche toxicologique n° 25, « Éthylène-glycol » (mise à jour d'août 2023). Source de la mention de danger H302 citée pour le monoéthylène glycol, qui départage les deux familles. inrs.fr
• CRC Handbook of Chemistry and Physics — propriétés des corps purs à 20 °C employées comme étalons de mélange : propylène glycol (ρ 1036 kg/m³, Cp 2507 J/kg·K, λ 0,200 W/m·K) 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 « MPG 35 % » (PDF mis en ligne en janvier 2020). Table constructeur au même format que celle-ci, utile pour recouper une ligne. Le document est un PDF image : il se lit à l'écran, mais son contenu n'est pas extractible automatiquement.