Schimbătorul de căldură are rolul de a transporta căldura de la colector la rezervor, respectiv la consumator Dac agentul termic este lichid, atunci există următoarele cerinţe:

• grad scăzut de vâscozitate, adică proprietăti bune de curgere şi flux,
• protecţie corespunzătoare împotriva ingheţului, variind în funcţie de regiune,
• să nu existe fierbere în limita temperaturilor de funcţionare,
• impledicarea coroziunii in sistemul de curgere.

Mai mult decât atât, agenţii termici lichizi nu trebuie să fie inflamabili, otrăvitori, corozivi sau iritanţi şi trebuie să fie dezintegrabili.

Apa normală Indeplineşte în rnod ideal majoritatea cerinţelor anterior menţionate. Cu excepţia ţărilor sudice, nu poate fi folosită însă decât pe timp de vară, întrucât iarna îngheaţă la 0°C. Cu toate acestea, se creează şi există pe piaţă instalaţii care pot funcţiona cu apă tot anul, cum ar fi sistemele tip drain-back, unde agentul termic este evacuat complet din colector intr-un alt rezervor, imediat ce se opreşte pompa.

La instalaţiile fără schimbător de căldură nu se pot folosi decât materiale rezistente la coroziune (cupru, otel superior, material sintetic), deoarece atunci cănd se foloseşte apa pe post de agent termic, aceasta este destul de agresivă din cauza ionilor pe care îi conţine (clorură, carbonat ş.a.), precum şi din cauza conţinutului ridicat de oxigen.

Agenti termici des utilizati

Pentru instalaţiile solare din zona Europei Centrale se folosesc, de obicei, amestecuri intre apă şi substanţe anti­ingheţ (glicol), cu un adaos de alte substanţe de protecţie împotriva ingheţului (inhibitori). Nu trebuie să renunţaţi la substanţele suplimentare de protecţie împotriva ingheţului, pentru că amestecul simplu de apă cu glicol este mai coroziv decât apa in sine. Tabelul 3.6 conţine informaţiile despre cei mai des utilizaţi agenţi termici. Unii dintre aceştia, cum ar fi Tyfocor L, se găsesc pe piaţă sub forrnă de concentraţi, urmand a se amesteca la faţa locului cu apa. Alte produse sunt deja amestecate.

Avantajelor siguranţei impotriva ingheţului şi unui risc scăzut de coroziune li se opun câteva dezavantaje ale amestecurilor dintre apă şi substanţele antiîngheţ. Astfel, trebuie luate în considerare următoarele:

• Capacitatea termică specifică a glicolului este sernnificativ mai mică decât cea a apei (cca. 25% mai mică faţă de a apei), Cu cât cantitatea de glicol este mai mare, cu atât scade şi capacitatea termică a amestecului apă-glicol. De aceea fluxul specific al agentului termic din circuitul colectorului trebuie să crească, în funcţie de amestec, cu 5 40%.
• Creşterea gradului de vâscozitate (a rezistenţei la curgere) odată cu conţinutul de glicol are un transfer termic mai prost în schimbătorul de caldură şi pierderi termice mai mari la curgerea prin tuburi, ceea ce presupune o solicitare suplimentară a pompelor.
• Mai mult decât atât, tensiunea suprafeţei apei scade, astfel incât amestecarea are loc prin pori care sunt „etanşi” la folosirea apei simple. Acest fapt trebuie considerare la toate racordurile tuburilor. De aceea, nu se recomandă să se folosească o cantitate mai mare de substanţă antigel decât este necesar.

Etilenglicolui

Etilenglicolul este o substanţă antigel foarte des utilizată (de exemplu la maşini), cu proprietăţi avantajoase şi poate fi folosită şi la instalaţiile solare. Cu toate acestea este, ca majoritatea substanţelor de protecţie împotriva coroziunii, o substanţă otrăvitoare (pentru rinichi). Doza critică este de 100 g de monoetilenglicol la o greutate a corpului omenesc de 75 kg. Acesta este motivul pentru care etilenglicolul nu se foloseşte la instalaţiile solare.

Propilenglicolui

Este mai scump, dar nu este toxic. Pentru instalaţiile pentru apă caldă agenţii termici conţin substanţe antigel din propilenglical. Vâscozitatea propilenglicolului este mai mare (mai scumpă) decât cea a etilenglicolului, iar capacitatea termică specifică este ceva mai mică (adică mai puţin rentabilă). Un amestec de 38 vol% propilenglicol cu 62% apă asigură protecţia impotriva inghetului până la o temperatură de -22°C. La temperaturi mai scăzute apar particule de gheaţă fără efect de explozie.

Utilizarea agentului termic

Agenţii termici lichizi care conţin propilenglicol sunt predispuşi unui proces de imbătrânire care este accelerat de oxigen, temperaturi ridicate şi impurităţi catalitice cum ar fi piliturile de cupru sau fier. Pe de-o parte, glicolul se descompune prin oxidare în acizi organici care sunt foarte agresivi şi pot deteriora tuburile. Pe de altă parte, temperaturile prea ridicate pot duce la o descompunere termică, apărand produse de descompunere asemănătoare gudronului care pot afecta masiv funcţionarea instalaţiei solare prin depunere sau lipire. Intrucăt temperaturile de stagnare ale colectorilor solari moderni ating peste 200°C, problema descompunerii termice a agentului termic a devenit din ce în ce mai importantă în ultimii ani, iar producătorii au reacţionat în consecintă. Astfel, majoritatea agenţiior termici conţin substanţe alcaline sub formă de rezervă alcalină pentru a neutraliza produsele de oxidare. Mai mult decât atăt, agenţii termici ai colectorilor cu tuburi de vid sau ai colectorilor de randament mare cu temperaturi ridicate de stagnare conţin inhibitori lichizi care se evaporă odată cu lichidul. Cercetările au arătat că inhibitorii „solizi” (se dizoivă şi ei în fluid, dar în stare pură sunt solizi) se cristalizează la evaporare şi pot determina in timp micşorarea diametrului tuburilor sau chiar infundarea lor.

Pentru agenţii termici solari şi pentru o funcţionare fără probleme a instalaţiei trebuie să se ia în considerare o serie de reguli, respectiv măsuri.

• Agenţii termici care conţin glicol nu sunt potriviţi pentru sistemele deschise unde nu se poate evita pătrunderea aerului.
• Instalaţia trebuie să se cureţe foarte bine inainte de umplerea cu agentul termic.
• Solutia cu care s-a spălat instalaţia trebuie curăţată complet, iar agentul termic trebuie introdus treptat.
• Colectorii şi sistemul de tuburi nu trebuie să se afle în contact cu aerul pentru o perioadă lungă de timp, intrucat oxidarea duce la apariţia impurităţilor în sistem.
• Umplerea nu trebuie sa aiba loc intr-o zi cu o cantitate riclicata de radiatje; instalatia trebuie acoperita caci se poate crea spontan abur în colector, ceea ce nu este dăunător numai pentru agentul termic.
• După umplere, instaiaţia trebuie bine aerisită pentru a micşora procesele de oxidare.
• La amestec se recomandă să se folosească apă distilată pentru a reduce depunerea de calcar. Majoritatea amestecuriior prefabricate conţin apă distilata.
• In timpul amestecarii se recomandă să purtati ochelari de protecţie şi să folositi manuşi rezistente chimic (din cauciuc nitrilic). Stropitorile trebuie spălate repede şi bine cu multă apă.

În cadrul lucrarilor anuale de intretinere trebuie sâ se efectueze următoarele controale:

• Verificarea vizuala si olfactiva: decolorarea înseamnă un proces de îmbatranire. Dacă lichidul este inchis La culoare (din cauza aglomerării de produse de descompunere asemănătoare gudronului) şi are un miros pregnant, trebuie să se schimbe imediat agentul termic ca atunci când se schimbă uleiul la maşină.
• Determinarea concentraţiei: cu ajutorul unor instrumente simple se poate controla conţinutul de antigel (chiar şi după spălarea şi umplerea instalaţiei). În cazul in care concentraţia este mai mică cu mai mult de 5% decât valoarea iniţială înseamnă că trebuie să se mai adauge antigel sau că trebuie înlocuit cu totul.
• Stabilirea PH-ului: pentru aceasta există benzi speciale care trebuie umezite cu puţin lichid şi care arată apoi prin decolorare faţa de o scală de culori cât de acid sau bazic este lichidul respectiv. Dacă valoarea PH-ului este sub 7, atunci agentul termic este acid şi trebuie înlocuit cât mai repede posibil.

Etilenglicolul şi propilenglicolul sunt, în general, considerate ca fiind „nepericuloase pentru apă” şi dezintegrabile biologic, dar sunt totuşi substanţe care necesită supraveghere. Resturile nediluate ale acestor lichide trebuie aruncate la centre specializate şi, în niciun caz, în sistemul de canalizare. Pătrunderea amestecurilor diluate de glicol şi apă in instalaţiile biologice de epurare presupun o autorizaţie specială din partea autorităţiior competente în domeniu.

Alternative

În afară de agenţii termici în stare lichidă amintiţi anterior se mai găsesc pe piaţă şi de agenti termici uleioşi organici sau sintetici care nu conţin apă şi care ajută de exemplu la o protecţie optimă împotriva coroziunii la elementele absorbante din aluminiu. Se folosesc şi la centralele solare ca agenţi termici pentru temperaturi de până la 400°C. Nu numai că aceste substanţe sunt mai scumpe decât glicolul, dar sunt şi mai vâscoase (ceea ce necesită un randament mai mare al pompelor), proprietăţile de transfer termic sunt mai proaste cum ar fi capacitatea termică şi sunt mai toxice. La aceasta se adaugă faptul că atacă materialele de izolare si racordare. De aceea, nu se folosesc decât în conjuncturi de exemplu la sistemele cu temperaturi ridicate (peste 200°C).  In domeniile de cercetare şi dezvoltare se găsesc şi aşa-numitele lichide ionice. Alternativele reale oferă concepte ale sistemelor care se fabrică fără substante antigel şi care funcţionează cu agent termic din apa pura.