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Drain Back Solaranlagen

Hinsichtlich des Volumenstroms und auftretenden Druckverhältnissen innerhalb eines Solarkreislaufes von thermischen Solaranlagen findet im wesentlichen eine Unterscheidung zwischen vier Konzepten oder Solar-Systeme im solaren Heizungsbau statt:

 

  1. High Flow
  2. Low Flow
  3. Matched Flow
  4. Drain Back

 

Neben High-Flow, Low-Flow und Matched-Flow-Solaranlagen existiert mit dem sog. "Drain-Back-System" eine weitere Variante zur Realisierung einer Solarheizung: Drain-Back, frei aus dem Englischen übersetzt bedeutet soviel wie Rückentleerung und zeichnet sich im Wesentlichen durch die Möglichkeit des Verzichts von Wasser-Glykol- basierter Solarflüssigkkeit (Analog zum Paradigma AquaSolar System) und der Verwendung spezieller Solarkollektoren, Anlagenbauteile und Systemzubehör aus.

Drain Back Kreislauf mit Schema
Drain Back Prinzip einer Solaranlage mit beiden Zuständen

Das Drain-Back-Prinzip in der Solarthermie

Drain Back Solaranlagen sollen der thermischen Stagnation und dem damit verbundenen Minderertrag entgegenwirken. Erreicht das Wärmeträgermedium (Wasser-Glykol oder nur Wasser) seine definierte Höchsttemperaturen, so schaltet sich die Solarpumpe ein und verdrängt die Solarflüssigkeit zugunsten von Luft in ein Membran-Ausgleichsgefäß (MAG). 

Dieser Fall tritt allerdings erst ein sofern feststehen sollte, das der Wärmespeicher bis zu seinem maximalen Sollwert beladen wurde und gegenwärtig kein Wärmebedarf im Haushalt besteht.

 

Warum das Drain Back angewandt wird:

Hierbei wird bei der Verwendung eines Wärmeträgermediums mit Frostschutzmittel einer künstlichen Alterung der Solarflüssigkeit durch chemische Prozesse ("Cracken") entgegengewirkt. Im umgekehrten Fall sorgt der Solarregler der Anlage für ein Anspringen der Solarpumpe und drückt die Luft, die sich in den Kollektoren befindet in das Drain-Back- Behältnis zurück, so dass die normale Zirkulation der Solarflüssigkeit im Solarkreislauf stattfinden kann und der Speicher wieder beladen wird.

Vorteile Drain Back +

  • Sicherheit: Drain Back verhindert die Risiken, die mit einer thermischen Stagnation und Dampfbildung verbunden wären.
  • Wasser: Die Verwendung von Wasser als Wärmeträgermedium hat große Vorteile bezüglich der Wärmekapazität (spezifische Wärme, Wärmeleitfähigkeit) und Viskosität gegenüber einem Wasser-Glykol-Gemisch.
  • Druck. Geringe Betriebsdrücke innerhalb Drain Back Solarwärme-Systemen.
  • Wartung: Geringer Wartungsaufwand und Folgekosten durch das Wegfallen des regelmäßigen Austausches des Frostschutzgemisches; Wasser ist natürlich zudem deutlich günstiger.

Nachteile Drain Back -

  • Spezielle Anlagentechnik: Dadurch, dass Drain Back- Systeme bestimmte Anforderungen an die Solarkollektoren und Bauteile stellen, können nur speziell für das Drain Back-Prinzip konzipierte Solarkollektoren zum Einsatz kommen.
  • Aufwendigere Solarverrohrung: Die Leitungen des Solarkreislaufs müssen aufgrunds des Schwerkraftprinzips über ein Gefälle zwischen Solarkollektor und Drain Back-Gefäß verfügen und entsprechend verlegt werden.
  • Volumenstrom: Konzept-bedingte geringe Strömungsgeschwindigkeiten und schlechtere Wärmeübergänge bei Drain-Back- Solaranlagen. Durch die bewusste Befüllung des Solarkreislaufs mit Luft und Wasser haben alle Komponenten mit den Problemen der Korrosion und damit verbundene Verunreinigungen/ Undichtigkeiten zu kämpfen. Selbst geringe Rostpartikel durch Fe-Oxide können beispielsweise Dichtungen verstopfen. Einsatz von Rostfreien Materialen wie Edelstahl, Kupfer und Kunststoffe sind daher bei der Solarthermie mit Drain-Back- Solaranlagen zu empfehlen.
  • Betriebskosten: Vergleichsweise hohe Stromkosten und Geräuschkulisse durch starke Solarpumpen. Eine Drain-Back - Solarpumpe muss entsprechend groß und leistungsstark dimensioniert sein um die Solarflüssigkeit auch durch parallel verschaltete Kollektoren entgegen der Schwerkraft zu befördern.

Heizungsbau Glossar und Solar Lexikon

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Solar Lexikon

 

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