Annexe G (informative)  Dosage du liquide antigel et remplissage du circuit géothermique

G.1  Produit prêt à l'emploi

L'utilisation d'un produit prêt à l'emploi évite les erreurs de dosage qui peuvent être commises lorsque celui-ci est effectué sur site.

Il doit être choisi en fonction du degré de protection contre le gel recherché.

G.2  Produit à doser sur place

Le dosage du liquide antigel doit être effectué avec précaution et selon le degré de protection contre le gel recherché.

G.2.1  Dosage à partir de l'eau

Pour un circuit de volume V, le dosage s'effectue grâce au mélange suivant :

avec

  • Vcircuit : volume du circuit à remplir avec le mélange eau et antigel en litre ;

  • Cantigel : proportion d'antigel en volume souhaitée en fonction du degré de protection recherché en % ;

  • Vantigel : volume d'antigel à mélanger avec l'eau pour obtenir la concentration voulue en litre ;

  • Veau : volume d'eau à mélanger avec le liquide antigel pour obtenir la concentration voulue en litre.

EXEMPLE Cas d'un circuit d'un volume de 120 litres à remplir avec un mélange eau et monopropylène glycol (MPG)

Pour une température de protection de - 15 °C recherchée, une concentration de MPG de 30 % en volume est nécessaire (voir tableau G.1 ci-dessous).

Pour obtenir cette concentration, il convient d'ajouter les volumes suivants :

Tableau G.1  Concentration de monopropylène glycol selon degré de protection contre le gel recherché

G.2.2  Ajustement du dosage d'un mélange eau et antigel

G.2.2.1  Augmention de la protection antigel

Dans le cas où il est nécessaire d'ajuster la concentration d'un mélange eau et antigel dans un circuit de volume V dans le but d'obtenir un degré de protection contre le gel plus important, il convient de remplacer un certain volume du mélange par un même volume d'antigel concentré.

Ce volume se détermine de la façon suivante :

avec

  • Vcircuit : volume du circuit à remplir avec le mélange eau et antigel en litre ;

  • Cinitiale : proportion d'antigel en volume du mélange de départ à ajuster en % ;

  • Cfinale : proportion d'antigel en volume souhaitée en fonction du degré de protection recherché en %.

Tableau G.2  Capacité en litre par mètre des tubes en matériaux de synthèse

EXEMPLE Cas d'un circuit d'un volume de 120 litres avec un mélange eau et monopropylène glycol (MPG) avec une concentration en volume de 20 % en MPG et une température de protection contre le gel de - 15 °C recherchée

La proportion de MPG de 20 % en volume permet de préserver le mélange contre le gel pour des températures au-dessus de - 8 °C (voir tableau G.1 ci-avant).

Si on souhaite obtenir une protection contre le gel jusqu'à une température de - 15 °C un mélange avec une concentration de MPG de 30 % en volume est nécessaire (voir tableau G.1 ci-avant).

Pour obtenir cette protection, le volume de mélange à remplacer par un même volume de MPG concentré est :

G.2.2.2  Diminution de la protection antigel

Dans le cas d'un mélange surdosé en antigel dans un circuit de volume V, il convient de remplacer un certain volume de ce mélange par un même volume d'eau. Ce volume se détermine de la manière suivante :

avec

  • Vcircuit : volume du circuit à remplir avec le mélange eau et antigel en litre ;

  • Cinitiale : proportion d'antigel en volume du mélange de départ à ajuster en % ;

  • Cfinale : proportion d'antigel en volume souhaitée en fonction du degré de protection recherché en %.

EXEMPLE Cas d'un circuit d'un volume de 120 litres avec un mélange eau et monopropylène glycol (MPG) surdosé avec une concentration en volume de 40 % en MPG et une température de protection contre le gel de - 15 °C recherchée

Si on souhaite obtenir une protection contre le gel jusqu'à une température de - 15 °C un mélange avec une concentration de MPG de 30 % en volume est suffisant (voir tableau G.1 ci-avant).

Afin d'obtenir cette concentration, le volume de mélange à remplacer par un même volume d'eau est :

G.3  Point à prendre en compte pour un remplissage correct du circuit géothermique avec le mélange eau et antigel

G.3.1  Rinçage du circuit

Le circuit dans lequel va être introduit le liquide antigel doit être correctement nettoyé afin d'éviter la dégradation précoce du produit et les problèmes de corrosion qui en découleraient. En outre, la présence de corps étrangers peut endommager le circulateur, l'évaporateur de la pompe à chaleur.

G.3.2  Contrôles

Avant d'introduire le mélange dans le circuit, qu'il soit issu d'un produit prêt à l'emploi ou à doser sur place, il convient de vérifier :

  • son taux de concentration grâce à un pèse antigel, un réfractomètre, un densimètre ou système équivalent ;

  • son pH grâce à un pHmètre ou de bandelettes de papier pH.

G.3.3  Cas d'une mauvaise concentration dans le circuit

Une trop forte concentration de liquide antigel entraîne :

  • Une augmentation des pertes de charge ;

  • Une diminution des échanges thermiques.

Dans ce cas-là, les incidences rencontrées sont notamment :

  • Une baisse de la puissance de la pompe à chaleur ;

  • Une diminution du coefficient de performance de l'installation ;

  • Une réduction de la durée de vie de certains équipements tels que les circulateurs.

Une concentration de liquide antigel trop faible peut entraîner des dommages par corrosion ou des dégâts provoqués par le gel.

G.4  Remplissage du circuit géothermique

G.4.1  Remplissage correct du circuit géothermique

Tous les problèmes évoqués ci-avant peuvent être facilement évités dès lors que le remplissage de l'installation est effectué correctement c'est-à-dire :

  • Un mélange propre ;

  • Une concentration correcte ;

  • Un mélange homogène.

G.4.2  Exemple de méthode pour un remplissage correct

G.4.2.1  Rinçage

Avec de l'eau filtrée sous pression, on débarrasse d'abord le circulateur du circuit et l'évaporateur de toutes impuretés. Après avoir fermé une vanne du circuit pompe à chaleur, on rince, l'une après l'autre, les boucles du capteur horizontal ou les sondes géothermiques selon le cas.

Le rinçage terminé, l'ensemble du circuit est rempli d'une eau propre.

G.4.2.2  Remplissage avec antigel concentré à doser sur place
G.4.2.2.1  Cas d'un capteur horizontal

Le remplissage se fait boucle par boucle, les unes après les autres.

Figure G.1  Remplissage du capteur horizontal

Pour chaque boucle et les conduites de raccordement entre le capteur et la pompe à chaleur, le volume d'antigel nécessaire est déterminé.

EXEMPLE

Ensuite il est procédé de la manière suivante :

  • Fermer les vannes d'isolement au niveau du distributeur et collecteur du circuit géothermique et sortir le tuyau de remplissage du fût et le poser au sol ;

  • Verser dans le fût un mélange d'eau et de la quantité d'antigel correspondant à la première boucle dans un rapport 1:1 au minimum et homogéniser l'ensemble ;

    EXEMPLE Selon l'exemple donné dans le tableau ci-dessus, on versera 5.15 litres d'antigel et a minima la même quantité d'eau.

  • Ouvrir les vannes de remplissage et vidange au niveau du distributeur et du collecteur ainsi que celles isolant la première boucle et fermer les vannes d'isolement des autres boucles ainsi que celles isolant la PAC du capteur ;

  • Mettre sous tension la pompe de remplissage, la laisser tourner jusqu'à ce que la quasitotalité du mélange soit passée dans le circuit, puis l'arrêter immédiatement. Par le tuyau de vidange s'écoule l'eau en excès.

    Figure G.2  Insertion du mélange eau et antigel dans une boucle du capteur

  • Remettre le tuyau de vidange dans le fût, remettre la pompe de remplissage sous tension et laisser la fonctionner jusqu'à ce que l'eau et l'antigel se soient bien mélangés. Plusieurs minutes sont nécessaires.

    Figure G.3  Homogénéisation du mélange eau et antigel dans la boucle du capteur

  • Fermer les vannes d'isolement au niveau du collecteur et distributeur. Par la soupape de décharge, le mélange en excès revient dans le fût. Arrêter la pompe de remplissage ;

  • Pendant ces opérations, des purges sont effectuées afin d'évacuer l'air présent dans l'installation.

Les autres boucles sont remplies de la même façon.

Lorsque toutes les boucles sont remplies, il reste encore à remplir les conduites de raccordement et l'évaporateur de la pompe à chaleur. On introduit dans le fût le reste d'antigel avec de l'eau toujours avec un rapport 1:1 au minimum. On sort le tuyau de vidange. On ouvre les vannes permettant de remplir cette partie du circuit en laissant fermer les vannes d'isolement des boucles. On pompe avec précaution le reste du mélange dans le circuit. Lorsque le fût est pratiquement vide on ferme au niveau du collecteur la vanne de vidange. On finit de remplir le vase d'expansion par la pression de la pompe. Lorsque la pression de tarage de la soupape de sécurité installée à la sortie de la pompe est atteinte (2,5 bar par exemple), le mélange en excès revient dans le fût via cette soupape. La vanne de remplissage du distributeur est alors fermée et la pompe arrêtée. Ainsi l'installation a été remplie sans corps étrangers et avec un mélange de concentration correcte.

Il suffit maintenant de purger l'installation afin de ramener la pression du circuit géothermique à la valeur voulue.

G.4.2.2.2  Cas de sondes géothermiques

L'opération de remplissage s'effectue de la même manière en procédant sonde par sonde, les unes après les autres.

G.4.2.3  Remplissage avec un produit formulé
G.4.2.3.1  Cas d'un capteur horizontal

Le remplissage se fait boucle par boucle, les unes après les autres.

Le volume du circuit géothermique est préalablement déterminé.

Ensuite il est procédé de la manière suivante :

  • Fermer les vannes d'isolement au niveau du distributeur et collecteur du circuit géothermique et sortir le tuyau de remplissage du fût et le poser au sol ;

  • Verser dans le fût le mélange d'eau et d'antigel. Si la contenance du fût ne suffit pas à mettre la quantité requise de mélange eau et antigel, le reste du mélange est versé au fur et à mesure du remplissage des boucles ;

  • Ouvrir les vannes de remplissage et vidange au niveau du distributeur et du collecteur ainsi que celles isolant la première boucle et fermer les vannes d'isolement des autres boucles ainsi que celles isolant la PAC du capteur ;

  • Mettre sous tension la pompe de remplissage, la laisser tourner jusqu'à ce qu'on aperçoive au niveau du tuyau de vidange l'écoulement d'un liquide coloré (mélange eau et antigel) puis l'arrêter immédiatement ;

  • Remettre le tuyau de vidange dans le fût, remettre la pompe de remplissage sous tension et laisser la fonctionner quelques minutes afin de chasser l'air présent dans la boucle ;

  • Fermer les vannes d'isolement au niveau du collecteur et distributeur. Par la soupape de décharge, le mélange en excès revient dans le fût. Arrêter la pompe de remplissage.

Pendant ces opérations, des purges sont effectuées afin d'évacuer l'air présent dans l'installation.

Les autres boucles sont remplies de la même façon.

Lorsque toutes les boucles sont remplies, il reste encore à remplir les conduites de raccordement et l'évaporateur de la pompe à chaleur. On sort le tuyau de vidange. On ouvre les vannes permettant de remplir cette partie du circuit en laissant fermer les vannes d'isolement des boucles. On pompe avec précaution le reste du mélange dans le circuit. Lorsque le fût est pratiquement vide on ferme au niveau du collecteur la vanne de vidange. On finit de remplir le vase d'expansion par la pression de la pompe. Lorsque la pression de tarage de la soupape de sécurité installée à la sortie de la pompe est atteinte (2,5 bar par exemple), le mélange en excès revient dans le fût via cette soupape. La vanne de remplissage du distributeur est alors fermée et la pompe arrêtée. Ainsi l'installation a été remplie sans corps étrangers et avec un mélange de concentration correcte.

Il suffit maintenant de purger l'installation afin de ramener la pression du circuit géothermique à la valeur voulue.

G.4.2.3.2  Cas de sondes géothermiques

L'opération de remplissage s'effectue de la même manière en procédant sonde par sonde, les unes après les autres.