DrainBack - Heizungsunterstützung und Brauchwassererwärmung

Solaranlage mit drucklosem Pufferspeicher und DrainBack Funktion

Volkssolaranlage DrainBack

Die Volkssolaranlage DrainBack wird mit glykolfreiem Wasser betrieben

Beim drucklosen DrainBack Solarsystem wird der Solarkreislauf nach jedem Betrieb automatisch entleert und erst wieder geflutet, sobald die Sonne scheint. In der Nacht, bei fallenden Temperaturen oder wenn der Puffer voll ist, befindet sich kein Wasser, sondern nur Luft in den Kollektoren und den Leitungen. Erst wenn die Sonne die Solarkollektoren erhitzt, wird die Pumpe (für den nötigen Wasserkreislauf) eingeschaltet und die Kollektoren wieder geflutet.

Voraussetzung für eine DrainBack Anlage ist es, dass alle Leitungen inklusive der Kollektoren steigend mit mindestens 1% Steigung verlegt werden können. Nur so ist eine vollständige Entleerung sichergestellt.

Wenn dann die Sonne untergeht oder der Puffer voll ist, wird ein elektrisches Belüftungsventil geöffnet und das gesamte Wasser läuft aus dem  Kollektorkreislauf zurück in den Puffer. Erst wenn der Sensor am Kollektor wieder eine hohe Temperatur meldet, also die Sonne wieder scheint, wird der Solarkreis jedes Mal erneut geflutet. Zum Fluten der Kollektoren ist allerdings eine höhere Pumpleistung wie bei einer ständig gefüllten Solaranlage erforderlich. Dies wird je nach Pumphöhe durch den Einsatz von mehreren Standardpumpen erreicht, die einfach in Serie hintereinander geschaltet werden. Nachdem die Luft aus dem Kollektorkreislauf in den Puffer  gedrückt wurde, entsteht ein geschlossener Unterwasserkreislauf. Jetzt werden die Befüllpumpen abgeschaltet und die erste Pumpe belädt drehzahlgesteuert den Puffer wie bei jeder herkömmlichen Solaranlage.

DrainBack Funktion im Detail

Wenn der Sensor (S1) am Kollektor wärmer als der Sensor (S3) am Puffer unten ist oder der Strahlungssensor eine Sonnen- Einstrahlung meldet, wird das System durch die beiden Pumpen geflutet. und die Luft, die sich im System befindet wird durch das Schichtrohr in den Tank gedrückt. Sobald die gesamte Luft entwichen ist, schaltet die Befüllpumpe ab und es entsteht ein geschlossener Kreislauf unterhalb des Wasserspiegels. Das Schichtrohr sorgt dafür, dass der erste kalte Wasserstahl automatisch unten in den Puffer geführt wird und anschließend die Wärme vom Kollektror oben in den Puffer geleitet wird, ohne diesen durchzumischen. Die Entleerung der Anlage wird dadurch erreicht, dass durch Öffnen des Magnetventils A1 der geschlossene Solarkreislauf belüftet wird. Dadurch entsteht ein Ungleichgewicht, die Wassersäule zum Kollektor bricht zusammen und das System entleert sich.

Brauchwassererwärmung kann entweder durch ein Edelstahlwellrohrwärmetauscher im Pufferspeicher oder durch eine Frischwasserstation erfolgen. Die Frischwasserstation wird im Primärkreis direkt mit dem Pufferwasser betrieben.

Die Entnahme der Wärme aus dem Puffer durch die Heizung erfolgt über einen ausreichend groß dimensionierten Edelstahlwellrohrwärmetauscher. Gleichermaßen belädt die Heizung auch den Puffer über den gleichen Wärmetauscher, wenn die Sonne nicht scheint. Das Besondere an diesem offenen Speichersystem ist, dass der Anwender die Anzahl, Größe und Position der Wellrohrtauscher frei bestimmen und auch jederzeit verändern kann. Im Beispiel oben wurde für die Heizung ein Tauscher gewählt, der die Wärme aus der Mitte des Puffers bezieht. Anwender, deren Heizung höhere Vorlauftemperaturen benötigen, plazieren den Wärmetauscher etwas höher im Puffer. Anstelle der Frischwasserstation kann auch ein zusätzlicher dritter ausreichend dimensionierter Wellrohrtauscher im Puffer von unten nach oben installiert werden.

Alle Wärmetauscher enden im Deckel des Puffers und können durch Anheben des Deckels komplett aus dem Puffer gezogen und jederzeit unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden. Die bei Stahl-Hygienespeichern gefürchtete Korrosion des Edelstahl-Wellrohres im Speicher ist beim Kunstoffspeicher aus PP völlig ausgeschlossen. Die Edelstahlwellrohrtauscher können aus Spiralrohr beliebig dimensioniert werden. Die Montage im Speicher erfolgt über spezielle Montagerahmen aus Edelstahl, die ab 50cm Länge bis zu 2 Meter Länge auch den kompletten Speicher ausfüllen können.

Der Puffer kann optional auch mit einem 1 1/2 Zoll Anschluss für einen elektrischen Heizstab bis 4,5 KW ausgestattet werden. Drucklose DrainBack-Kunststoffspeicher aus Polypropylen bieten wir standardmäßig in der Größe von 1000 Liter an. Bei niedriger Deckenhöhe kann der 1000 Liter Puffer vom Hersteller individuell in der Höhe gekürzt werden. Sonderanfertigungen mit höheren Volumina sind ebenfalls möglich. PP Speicher sind bis 100 Grad temperaturbeständig und haben bei 85 Grad Dauertemperatur eine Lebenserwartung von über 50 Jahren.

Vorteile des DrainBack Systems

Die oben dargestellte Entleerung des Systems der Solaranlage und der Solarkollektoren bringt beim Drain Back System einen großen Vorteil gegenüber allen anderen thermischen Solarkonzepten: Ein entleerter Kollektorkreislauf kann weder überhitzen noch einfrieren, da ja in diesen Fällen gar kein Wasser im System ist.

Wo kein Druck ist, entsteht auch kein Überdruck und somit auch niemals eine Undichtigkeit. Durch dieses Konzept wird die Lebensdauer einer Solaranlage deutlich erhöht, weil keine hohen Temperaturen und Drücke im System auftreten können. Die Solarreglung entleert den Kreislauf automatisch, wenn der Speicher voll ist. Weiterhin ist Korrossion des Speichers und der Wärmetauscher ausgeschlossen, da der Speicher aus hitzebeständigem Kunststoff (PP Lebensdauer ca.50 Jahre) ist.

Das DrainBack System spart Geld

Bei diesem Konzept gibt es weder ein Ausdehnungsgefäß noch eine Solarstation und keine Überdruckventile. Frostschutzmittel sind damit ebenfalls überflüssig.

Bei jedem Entleerungszyklus fließt das Wasser in den Puffer zurück und lässt quasi die Luft wieder ins System "rein". Die Installation ist einfach und die Gesamtkosten geringfügig höher als bei der vergleichbaren SteamBack Technologie. Da der Puffer drucklos betrieben wird, können sehr einfach und kostengünstig auch ganze Kellerräume zu Solarspeichern umgebaut werden. Auch ehemalige kellergeschweisste Öltanks aus Stahl können mit wenig Aufwand zu Solarspeichern umfunktioniert werden. Bei einem Stahltank muss lediglich ein Überlauf in die Kanalisation und ein Wärmetauscherrohr allerdings aus einer Kaskade von Kunststoffrohren (wegen Korrosion) eingebaut werden.

FAQ: Volkssolaranlage DrainBack

Häufig gestellte Fragen und Antworten

Kann eine DrainBack Anlage bei Frost nicht einfrieren?

Nein, wenn die Temperatur unter einen vorher eingestellten kritischen Wert fällt, wird die Anlage einfach vollautomatisch komplett entleert. Wo kein Wasser drin ist kann auch nichts einfrieren.

Was passiert im Sommer, wenn die Anlage zu viel Energie erzeugt und diese nicht genutzt werden kann?

Wenn die Temperatur im Sommer im Kollektor trotz laufender Solarpumpe auf z.B. 100 Grad steigt, stoppt der Solarregler die Solarpumpe und öffnet das Belüftungsventil. Dann läuft alles Wasser aus den Kollektoren zurück in den Puffer. Im Sammelrohr des Kollektors befindet sich dann nur noch heisse Luft.

Warum hat eine DrainBack Anlage manchmal mehrere Pumpen ?

Normale Umwälzpumpen, wie sie in Solaranlagen eingesetzt werden, können Wasser maximal 4 - 6 Meter hoch befördern. Somit kann mit einer einzigen Pumpe ein Kollektor nur dann geflutet werden, wenn er lediglich wenige Meter hoch über dem Puffer montiert wäre. Schaltet man mehrere Pumpen seriell hintereinander, so addiert sich die Förderhöhe der einzelnen Pumpen.

Verbrauchen mehrere Förderpumpen nicht zu viel elektrische Energie?

Die zusätzlichen "Booster" Pumpe/n werden nur kurzzeitig zum Fluten der Anlage betätigt und danach sofort abgeschaltet, da eine einzigen Pumpe ausreicht um den Solarkreis aufrecht zu erhalten. Lediglich beim Befüllen des Systems werden mehrere Pumpen benötigt.

Warum wird ein Kunststoffspeicher (PP) verwendet ?

Bei Kunststoffspeichern aus Polypropylen gibt es keine Korrossionsprobleme wie diese bei Stahlspeichern in Verbindung mit Edelstahl Wellrohrtauschern sehr häufig vorkommen. Außerdem ist ein Kunstoffspeicher aus PP sehr langlebig (50 Jahre) und zudem aufgrund des geringen Gewichtes einfacher in den Keller zu transportieren.

Können die Kollektoren beim DrainBack System verkalken?

Der Puffer darf nur mit behandeltem Wasser und keinesfalls mit unbehandeltem Leitungswasser befüllt werden.

Dazu bietet die Chemieindustrie Heizungswasserzusätze an, die nicht nur den Kalk im Wasser (bis DH20) neutralisieren, sondern gleichzeitig die Bildung von Bakterien (Faulschlamm) verhindern und zusätzlich noch Zusätze zur Verhinderung von galvanischen Korrosion der unterschiedlichen Metalle enthalten.

Offene Systeme enthalten viel Sauerstoff im Wasser. Was ist mit Sauerstoff-Korrosion?

Sauerstoffkorrosion kann z.B. das Pumpenrad der Solarpumpe schädigen. Dies wird durch den Zusatz von Korrosionsinhibitoren im Wasser verhindert.

Kann zur Entnahme der Energie aus dem drucklosen Tank auch ein Plattenwärmetauscher eingesetzt werden?

Ja das ist möglich, aber aufwändiger zu bauen und verbraucht zusätzlichen Pumpenstrom, da diese Tauscher einen zusätzlichen Pumpenkreis benötigen.

Kann ein wassergeführter Holzofen oder eine andere Holzheizung direkt an das drucklose Pufferwasser angeschlossen werden?

Das ist nicht nur möglich, sondern hat auch erhebliche Sicherheitsvorteile gegenüber dem Betrieb des Ofens mit dem Druckwasser der Heizung. Allerdings sollte die Ladepumpe des Ofens idealerweise unter Pufferniveau montiert werden. Gleiches gilt natürlich auch für die Solarpumpe und die Boosterpumpe.

Kann die Frischwasserstation auch direkt an das drucklose Pufferwasser angeschlossen werden?

Ja das ist so vorgesehen, und funktioniert dauerhaft sehr gut.

Preisbeispiele Volkssolaranlage

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