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Antigel du circuit solaire : −10 °C ne passe pas l’hiver

Fin septembre, le fluide d’une installation solaire des hauts de Lausanne protégeait jusqu’à −10 °C. Trop peu pour un toit en janvier. Comment on mesure, comment on calcule l’appoint de concentré, et le litre que tout le monde oublie.

CHAUDIÈRECIRCULATEURRADIATEUR

Fin septembre, nous avions remis en service l’installation solaire thermique d’une villa des hauts de Lausanne : de l’air plein le circuit, une pression tombée au prégonflage du vase, un ballon qui ne chauffait plus. Nous l’avons raconté dans un premier article. En partant, le réfractomètre donnait une protection antigel de −10 °C. Ça suffit pour septembre. Pas pour un toit en janvier. Nous avions donc annoncé un second passage, avant les gels, avec du glycol concentré. Il a eu lieu le 21 octobre et a duré une demi-heure. Ce qui mérite un article, ce n’est pas la demi-heure : c’est le calcul qui la précède, et le litre que tout le monde oublie.

−10 °Cde protection fin septembre, après le premier appoint en fluide prêt à l’emploi
−23 °Cle 21 octobre, après une vidange partielle et du concentré
8 Lau fond de la station de remplissage, oubliés dans la plupart des calculs

Pourquoi −10 °C ne passe pas l’hiver

Dans une maison, la tuyauterie ne descend presque jamais sous zéro. Sur un toit, c’est différent. Par nuit claire, un capteur solaire rayonne vers le ciel et se refroidit en dessous de la température de l’air : quand le thermomètre de la terrasse dit −6, le fluide dans le capteur peut être nettement plus froid. C’est pour cela que les fluides solaires prêts à l’emploi sont livrés avec une protection de l’ordre de −25 à −30 °C, et que nous visons −20 à −25 °C pour la Riviera et la région lausannoise. En altitude, davantage, selon la notice du capteur.

Un mélange eau-glycol ne fait pas éclater le capteur à la première nuit sous son point de gel : il commence par former une bouillie de glace, encore un peu souple. Mais personne ne dimensionne une installation sur cette marge-là. Le chiffre qu’on vise, c’est celui de la table du fabricant, lu au réfractomètre, avec quelques degrés de réserve.

À gauche, le 25 septembre : la frontière entre la zone bleue et la zone claire se lit vers −10 °C sur la colonne du propylène. À droite, le 21 octobre : elle est remontée vers −23 °C.
À gauche, le 25 septembre : la frontière entre la zone bleue et la zone claire se lit vers −10 °C sur la colonne du propylène. À droite, le 21 octobre : elle est remontée vers −23 °C.

Mesurer : une goutte, une frontière, la bonne colonne

Le réfractomètre est un petit tube optique. Une goutte de fluide sur le prisme, le couvercle rabattu, l’œil vers la lumière : une frontière nette sépare une zone bleue d’une zone claire, et on lit la température en face. L’instrument ne mesure pas le froid, il mesure la concentration du mélange, et l’échelle la traduit en point de gel. D’où une précaution qui n’a l’air de rien : il y a deux colonnes, une pour le propylène glycol, une pour l’éthylène glycol. Le solaire domestique tourne au propylène, parce que le serpentin baigne dans le ballon d’eau chaude de la maison et que le propylène est classé non toxique. Lire sur la colonne éthylène donne une protection trop optimiste de quelques degrés. Sur un chiffre qui décide de l’hiver, c’est trop.

Demandez à voir la lecture. Un technicien qui vous tend le réfractomètre et vous montre la frontière vous donne en dix secondes la valeur la plus importante de votre installation. Notez-la avec la date et l’échelle utilisée.

Le calcul : pourquoi le prêt-à-l’emploi ne remonte rien

En septembre, nous avions complété le circuit avec du fluide prêt à l’emploi, à −23 °C, parce que c’est ce qu’il fallait pour remplir et chasser l’air. Le résultat était −10 °C. Logique : six litres à −23 mélangés à vingt litres à −5 donnent un mélange tiède. Pour remonter une protection, le prêt-à-l’emploi ne sert à rien, sauf à tout remplacer. Il faut du concentré, du glycol pur, et il faut d’abord faire de la place : on sort une partie du mélange, on injecte le même volume de pur. Le volume du circuit ne change pas, sa concentration oui.

La quantité se calcule. Si V est le volume du circuit, ca la concentration actuelle et cv la concentration visée, le volume de concentré à injecter vaut x = V × (cv − ca) / (1 − ca). Pour cette villa : environ 25 litres de circuit, 25 % de glycol pour −10 °C, 41 % pour −23 °C. Cinq litres et demi de concentré, sur le papier. Trois choses décident si le papier a raison.

  • Le volume du circuit. Capteurs, liaisons aller-retour et serpentin du ballon. Rarement écrit quelque part, souvent découvert en vidangeant. On le note sur la fiche de l’installation pour la fois suivante.En savoir plus →
  • La concentration, pas la température. La formule travaille en pourcentages. La table du propylène fait la conversion : 25 % pour −10, 40 % pour −22, 45 % pour −27 °C.En savoir plus →
  • Le fond de la station. La station de remplissage a un bac. Ses sept ou huit derniers litres finissent toujours à la concentration du circuit. Ils entrent dans le calcul, sinon le bidon se vide plus vite que prévu.En savoir plus →

Combien de concentré pour remonter votre antigel ?

Trois valeurs. L’outil convertit les températures en concentration de propylène glycol (table fabricant), applique la formule de l’appoint et ajoute, si vous le souhaitez, le fond de la station de remplissage.

Ce qu’on a fait en une demi-heure

La station de remplissage raccordée aux deux vannes du groupe solaire, le circuit tourne d’abord en boucle dans le bac. On soutire la quantité calculée dans un bidon, on verse le même volume de concentré dans le bac, et on laisse circuler un quart d’heure pour que le mélange soit homogène du toit au serpentin. Puis on mesure. Puis on corrige, parce que le premier calcul n’est jamais le dernier : le volume réel du circuit n’est pas celui du papier. La lecture finale a donné −23 °C sur l’échelle propylène, et la pression à froid est restée à 1,9 bar.

Le haut du groupe solaire : les deux vannes d’isolement, la soupape de sécurité et le manomètre. C’est sur les vannes de remplissage et de vidange, juste en dessous, que se raccorde la station.
Le haut du groupe solaire : les deux vannes d’isolement, la soupape de sécurité et le manomètre. C’est sur les vannes de remplissage et de vidange, juste en dessous, que se raccorde la station.

Sur le papier, cinq litres et demi de concentré, sept avec le fond du bac. En réalité, nous en avons consommé près de onze : le bac avait été rempli de pur dès le départ, et le mélange soutiré est parti avec sa part de glycol. Ce n’est pas une erreur, c’est la différence entre un calcul et un chantier. Le surplus n’a pas été perdu : les sept ou huit litres restés au fond du bac, à −23 °C, ont rejoint le bidon que le propriétaire gardait déjà, avec trois ou quatre litres à −13 °C. Résultat, une réserve d’environ onze litres à −20 °C, étiquetée avec la date, pour le prochain appoint.

Illustration : la réserve laissée au propriétaire, un bidon étiqueté au pied de la station. Fluide, protection mesurée, date. Le prochain technicien saura avec quoi compléter.
Illustration : la réserve laissée au propriétaire, un bidon étiqueté au pied de la station. Fluide, protection mesurée, date. Le prochain technicien saura avec quoi compléter.
« On ne remonte pas un antigel avec du prêt-à-l’emploi, et on ne le calcule pas sans compter le fond du bac. »

Le mot écrit sur le vase

Sur le vase d’expansion de cette installation, quelqu’un avait noté au feutre, il y a des années, le prégonflage et le fluide d’origine : un antigel à l’éthylène glycol, protégé à −26 °C. Nous, nous avons ajouté du propylène. Les deux sont miscibles, le réfractomètre les lit presque pareil, et le circuit fonctionne. Mais ce sont deux produits, avec deux paquets d’additifs, et un circuit n’est pas censé en contenir deux. Nous l’avons écrit dans le dossier remis au propriétaire : au prochain remplacement complet, rinçage, puis un seul fluide solaire, du propylène, avec son nom et sa date sur le vase.

Photo du propriétaire : sur le vase d’expansion, au feutre, le prégonflage de 1,0 bar et le nom du fluide d’origine, un éthylène glycol. Deux informations qui valent de l’or le jour de l’entretien.
Photo du propriétaire : sur le vase d’expansion, au feutre, le prégonflage de 1,0 bar et le nom du fluide d’origine, un éthylène glycol. Deux informations qui valent de l’or le jour de l’entretien.
L’éthylène glycol est toxique en cas d’ingestion. Si votre circuit solaire chauffe l’eau sanitaire par un serpentin dans le ballon, le fluide doit être du propylène glycol de qualité solaire. En cas de doute sur ce qui circule, on mesure, et on remplace plutôt qu’on complète.
Le mot du technicienHector Cabrera — 27 ans de terrain

« J’ai appris le solaire thermique à Valence, pendant sept ans, où la question du gel ne se posait pas. En Suisse, c’est la première chose que je demande à un circuit solaire en octobre, avant la pression et avant la pompe. Le réfractomètre coûte moins qu’une heure de travail, et c’est lui qui décide si j’emporte un bidon de concentré ou de prêt-à-l’emploi. Et je note le volume du circuit sur la fiche, parce que dans dix ans, personne ne le saura plus. »

Ce que vous pouvez vérifier vous-même, sans outil

  1. Sur le vase d’expansion ou près de la station : y a-t-il une inscription avec le fluide, sa protection et une date ? Si rien n’est écrit depuis plus de deux ans, la mesure est due.
  2. Dans le local : reste-t-il un bidon de fluide ? Est-il étiqueté ? Un bidon anonyme ne sert à personne, on ne sait pas s’il est à −5 ou à −30.
  3. Sur le dernier rapport d’intervention : la protection antigel y figure-t-elle, avec l’échelle ? Si le rapport parle d’un appoint « en fluide solaire » sans chiffre avant et après, demandez le chiffre.

Le contrôle d’antigel se fait capteurs froids, idéalement le matin, en automne. Il tient en une visite courte quand le volume du circuit est connu et que le bidon de réserve attend au pied de la station. C’est exactement ce que nous avons laissé derrière nous à Lausanne : un chiffre, une étiquette, et un hiver tranquille.

Pour comprendre comment on en était arrivé là, avec un circuit plein d’air et une pression au niveau du prégonflage, lisez le premier article sur cette installation. Les deux se complètent : le diagnostic en septembre, la protection en octobre.

Questions fréquentes

Quelle protection antigel viser pour un circuit solaire thermique en Suisse romande ?
Entre −20 et −25 °C pour le Plateau, la Riviera et la région lausannoise, davantage en altitude selon la notice du capteur. Un capteur sur un toit, par nuit claire, descend sous la température de l’air : la marge n’est pas du luxe. Les fluides solaires prêts à l’emploi sont d’ailleurs livrés autour de −25 à −30 °C, ce qui donne l’ordre de grandeur que vise le fabricant.
Peut-on remonter la protection antigel avec du fluide prêt à l’emploi ?
Non. Un fluide prêt à l’emploi est déjà dilué, par exemple à −23 °C. Ajouté à un circuit protégé à −10 °C, il donne un mélange entre les deux, jamais mieux que lui-même, et seulement si l’on remplace presque tout. Pour remonter une protection, on vidange une partie du mélange et on injecte le même volume de glycol pur, calculé avec la formule de l’article.
Comment connaître le volume de mon circuit solaire ?
Il figure rarement dans les documents. On l’estime en additionnant le contenu des capteurs (indiqué dans leur notice, quelques litres par capteur), des liaisons aller-retour selon leur longueur et leur diamètre, et du serpentin du ballon. Pour une villa avec deux ou trois capteurs, on est souvent entre 20 et 40 litres. Le volume réel se découvre au moment de vidanger : demandez qu’il soit noté sur la fiche de l’installation.
Éthylène glycol ou propylène glycol : quelle différence pour une installation solaire ?
Les deux protègent du gel et se lisent au réfractomètre, sur deux colonnes différentes. L’éthylène glycol est toxique en cas d’ingestion ; le propylène glycol est classé non toxique, et c’est lui qu’on utilise quand le circuit solaire chauffe l’eau sanitaire par un serpentin dans le ballon. Ils sont miscibles, mais chaque produit a ses additifs : au remplacement complet, on rince et on repart avec un seul fluide solaire.
À quelle fréquence faut-il contrôler l’antigel d’un circuit solaire ?
Une fois par an, en automne, capteurs froids, en même temps que la pression à froid. La protection baisse à chaque appoint en eau ou en fluide dilué, et le glycol vieillit lors des stagnations d’été. Un contrôle de l’acidité complète la mesure tous les un à deux ans. Notez chaque lecture avec la date et l’échelle utilisée : l’historique dit si le fluide tient ou s’il faut le remplacer.
Dans le détail

Le volume du circuit

0-25

Le volume d’un circuit solaire figure rarement dans les documents de la maison. On l’estime en additionnant trois choses. Les capteurs : leur contenu en fluide est indiqué dans leur notice, quelques litres par capteur. Les liaisons aller et retour, du toit au ballon : un tube de cuivre de 18 mm contient environ 0,2 litre par mètre, un tube de 22 mm environ 0,3 litre. Le serpentin du ballon : dans la notice du ballon.

Pour une villa avec deux ou trois capteurs et une dizaine de mètres de liaisons, on arrive souvent entre 20 et 40 litres. Celle de cet article tournait autour de 25.

Le vrai chiffre se découvre le jour où l’on vidange tout. Demandez qu’il soit noté sur la fiche de l’installation : le calcul d’appoint suivant partira d’une donnée, pas d’une estimation.

Lire : le diagnostic de septembre

Dans le détail

La concentration, pas la température

Le réfractomètre affiche une température, mais ce qu’il mesure, c’est une proportion de glycol dans l’eau. La formule de l’appoint travaille avec cette proportion. La table du propylène glycol fait le lien : 20 % → −7 °C · 25 % → −10 · 30 % → −14 · 35 % → −18 · 40 % → −22 · 45 % → −27 °C.

La formule : on retire x litres de mélange à la concentration actuelle, on remet x litres de glycol pur. Le glycol présent après l’opération vaut celui d’avant, moins celui parti avec le mélange soutiré, plus x. En posant qu’il doit égaler le volume du circuit fois la concentration visée, on obtient x = V × (cv − ca) / (1 − ca).

Au-delà de 45 %, on ne gagne plus grand-chose : le fluide s’épaissit, la pompe peine et le capteur transmet moins bien la chaleur. La protection d’une installation en altitude se décide avec la notice du fluide et du capteur.

Dans le détail

Le fond de la station

La station de remplissage, c’est une pompe sur un bac. Pour que la pompe amorce, le bac doit garder un fond de fluide : sept ou huit litres sur le modèle que nous utilisons. Pendant l’opération, ce fond circule avec le circuit et finit à la même concentration que lui.

Conséquence : dans la formule, le volume à prendre n’est pas celui du circuit, mais celui du circuit plus le fond du bac. Pour 25 litres de circuit, de −10 à −23 °C, cela fait sept litres de concentré au lieu de cinq et demi. Oublier le bac, c’est se retrouver à −18 quand on visait −23.

Ce qu’il devient : à la fin, ce fond de bac est du fluide solaire à la bonne protection. On ne le jette pas : il va dans le bidon de réserve du propriétaire, avec une étiquette.

Appeler : contrôle d’antigel

Le plus du terrain

Les gestes de cet article, en fiches

Le détail pratique derrière le récit — cliquez sur une fiche.

Le bidon de réserve, étiqueté

Fluide, protection mesurée, date. Un bidon anonyme au pied de la station ne sert à personne.

En savoir plus

Le concentré dans le bac, pas dans le circuit

Faire circuler, soutirer, verser le pur dans le bac, laisser tourner un quart d’heure, mesurer. Puis corriger.

En savoir plus

Deux fluides dans un circuit : on le note, on ne panique pas

L’inscription sur le vase disait éthylène. Nous avons ajouté du propylène. Ça tourne, et c’est écrit pour la suite.

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Le plus du terrain

Le bidon de réserve, étiqueté

R32

Chez ce propriétaire, un bidon attendait déjà au pied de la station : trois ou quatre litres, à −13 °C, sans étiquette. Nous y avons ajouté les sept ou huit litres restés au fond du bac de remplissage, à −23 °C. Résultat, environ onze litres à −20 °C, et cette fois une étiquette.

Ce qu’on écrit dessus : le type de fluide (propylène glycol solaire), la protection lue au réfractomètre, l’échelle, la date. Et le volume du circuit, tant qu’on y est.

Où le garder : fermé, dans le local, à l’abri du gel et du soleil. Avant de s’en servir, on le remesure : un bidon qui a passé deux ans dans un garage se contrôle en dix secondes, et c’est toujours ça de moins à acheter le jour de l’appoint.

Le plus du terrain

Le concentré dans le bac, pas dans le circuit

Injecter du glycol pur directement dans une tuyauterie donne un circuit avec des zones à 70 % et d’autres à 20 %, et une lecture au réfractomètre qui ne veut rien dire pendant des heures. La méthode que nous utilisons passe par le bac de la station de remplissage.

Dans l’ordre : raccorder la station aux vannes de remplissage et de vidange du groupe solaire, laisser le circuit tourner en boucle dans le bac ; soutirer dans un bidon le volume calculé ; verser le même volume de concentré dans le bac ; laisser circuler quinze minutes, capteurs froids ; mesurer ; corriger si besoin.

Pourquoi un quart d’heure : le serpentin du ballon et les liaisons jusqu’au toit mettent du temps à s’homogénéiser. Une lecture faite trop tôt est fausse dans un sens ou dans l’autre.

Le plus du terrain

Deux fluides dans un circuit : on le note, on ne panique pas

Le vase d’expansion portait, au feutre, le nom d’un antigel à l’éthylène glycol. Nos deux appoints étaient au propylène. Les deux sont miscibles et le circuit fonctionne normalement : aucune raison de tout vider en urgence.

Ce qui change : chaque produit a son paquet d’additifs anticorrosion, prévu pour lui seul. Et au réfractomètre, un mélange des deux se lit sur une colonne qui n’est exactement ni l’une ni l’autre : on garde une marge de quelques degrés.

Ce qu’on a fait : l’écrire dans le dossier remis au propriétaire, avec la consigne pour le prochain remplacement complet : rinçage du circuit, puis un seul fluide solaire au propylène, son nom et sa date sur le vase. Une ligne qui évitera une discussion dans dix ans.

Pour aller plus loin

Les notions derrière cet article

Cliquez sur une notion — chaque fiche explique l'essentiel, sans jargon.

Réfractomètre (antigel)

Le petit tube optique qui dit, en dix secondes, jusqu’à quel froid votre fluide solaire tient.

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Glycol solaire (fluide caloporteur)

Le liquide antigel qui porte la chaleur des capteurs jusqu’au ballon — et qui vieillit.

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Le poumon du circuit de chauffage — la panne d'automne la plus bête.

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Environ 1,5 bar à froid : le chiffre à connaître avant d'appeler.

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Rapport d'intervention

Pas de rapport écrit = intervention fantôme le jour où ça compte.

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Tout le lexique du métier

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Réfractomètre (antigel)

0-25

Une goutte de fluide sur le prisme, le couvercle rabattu, l’œil vers la lumière : une frontière nette sépare une zone bleue d’une zone claire, et on lit en face la température de protection. L’instrument ne mesure pas le froid : il mesure la concentration du mélange eau-glycol, que l’échelle traduit en point de gel.

La bonne colonne : un réfractomètre d’antigel porte au moins deux échelles, propylène glycol et éthylène glycol. Le solaire domestique tourne au propylène, classé non toxique. Lire sur la colonne éthylène donne une protection trop optimiste de quelques degrés. Ce qu’il ne voit pas : l’acidité du fluide, qui se contrôle à part, tous les un à deux ans. Notez chaque lecture avec la date et l’échelle : c’est l’historique qui dit si le fluide tient.

Antigel du circuit solaire : −10 °C ne passe pas l’hiver

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Glycol solaire (fluide caloporteur)

0-25

Dans une installation solaire thermique, ce n’est pas de l’eau qui circule entre le toit et le ballon, mais un mélange d’eau et de propylène glycol, avec des additifs anticorrosion. Il doit supporter le gel d’une nuit d’hiver sur un toit et, à l’inverse, les très hautes températures des capteurs quand la circulation s’arrête en plein soleil.

Ce qui se mesure : sa protection antigel, au réfractomètre (échelle propylène) — en Suisse romande, on vise −20 à −25 °C — et son acidité. Un fluide qui a subi des stagnations répétées perd sa protection et s’acidifie. Le piège : on ne remonte pas une protection trop faible avec du fluide prêt à l’emploi, déjà dilué ; il faut vidanger une partie et compléter avec du concentré. Et jamais d’eau du robinet pour compléter.

Capteurs solaires à 98 °C, ballon froid : ce n’était pas le glycol

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Vase d'expansion

L'eau chauffée se dilate. Le vase d'expansion — un réservoir avec une membrane et un coussin d'azote — absorbe cette dilatation pour que la pression du circuit reste stable. Membrane percée ou coussin dégonflé : la pression monte à la chauffe, la soupape crache, puis le circuit manque d'eau.

Symptôme classique : une pression qui fait le yo-yo et un circuit qu'il faut regonfler sans arrêt. Le contrôle du vase fait partie de tout entretien annuel sérieux.

Nos prestations chauffage

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Pression d'installation

bar

Le manomètre de votre chauffage indique la pression du circuit. Pour une maison, on vise en général autour de 1,5 bar à froid — la valeur exacte dépend de la hauteur du bâtiment, car l'eau doit atteindre le radiateur le plus haut. Trop bas : de l'air entre, les étages supérieurs refroidissent. La pression monte naturellement un peu quand l'installation chauffe : c'est normal.

Le bon réflexe : notez la valeur à froid une fois par mois. Une pression qui redescend régulièrement signifie que de l'eau part quelque part — fuite, soupape ou vase d'expansion. Rajouter de l'eau chaque mois n'est pas un entretien : c'est un symptôme.

Lire son manomètre de chauffage

Contrats & métiers

Rapport d'intervention

Après chaque passage, un rapport doit dire trois choses : ce qui a été constaté, ce qui a été fait, ce qui reste à faire. C'est la mémoire technique de votre installation — et la pièce qui départage en cas de litige, de sinistre ou de changement de prestataire.

Le détail qui trahit : méfiez-vous des rapports où tout est toujours « OK » — une installation réelle a toujours un point à surveiller. Un bon rapport ose écrire « à surveiller » ou « non résolu ». Classez-les : dix rapports honnêtes racontent votre installation mieux que n'importe quelle plaquette.

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