Drain-Back-System

Aufbau und Funktion eines Drain-Back-Systems - DBS

(drain-back - engl.: Rückentleerung)

Ein einfaches und kostengünstiges System

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik

Die Regelung hat die Pumpe ausgeschaltet, wenn der Kollektor nicht wärmer ist als der untere Speicherteil oder der Speicher zu überhitzen droht. Das Solarkreiswasser läuft rückwärts durch die Pumpe in das Rücklaufgefäß, so dass im Kollektor keine Frost- oder Überhitzungsgefahr besteht.

Die Sonne erwärmt den Kollektor, die Regelung schaltet die Pumpe auf hoher Leistungsstufe ein. Damit verdrängt das Solarkreiswasser die Luft aus dem Kollektor und drückt sie in das Rück-laufgefäß, dessen Inhalt größer ist als der Gesamtinhalt von Verrohrung und Kollektor. Nach ca. 6 Minuten wird die Pumpe auf eine niedrigere Leistung zurückgeschaltet, um Strom zu sparen, denn nun ist die Luft in das Rücklaufgefäß verdrängt und die Pumpe muss nur noch die Widerstände der Rohrleitungen, des Kollektors und des Rücklaufgefässes überwinden.

Da das Drain-Back-System mit reinem Wasser (also ohne Frostschutzmittel) arbeitet, müssen sich die Kollektoren und die frostgefährdeten Rohrleitungen vollständig entleeren können. Nach dem Abschalten der Primärkreispumpe entleert sich die Anlage aufgrund der Schwerkraft und wird gleichzeitig belüftet. Unter bestimmten Bedingen werden auch Wasser-Glykolgemische eingesetzt.

In diesen Anlagen kann es nicht zu Stagnationszuständen kommen.

Am häufigsten werden geschlossene Kreisläufe mit Drücken bis 3 bar eingesetzt. Diese Anlagen bestehen aus Metallrohren. Offene Kreisläufe werden aufgrund der größeren Korrosionsgefahr mit temperaturegeeigneten Kunststoffrohren und Bauteilen, die nicht korrodieren, ausgeführt.

Vorteile

Reines Wasser als Wärmeträgermedium altert nicht und hat keine zusätzlichen Korrosionsprobleme und Glykol kann nicht Auscracken
Reines Wasser hat bessere Wärmeübertragungseigenschaften als Wasser-Glykolgemische (spezifische Wärme, Wärmeleitfähigkeit, Viskosität)
Wasser ist kostengünstiger
Der Kollektorkreislauf arbeitet mit niedrigen Drücken
Der Wartungsaufwand ist gering

Nachteile

Die Auswahl der Kollektoren ist begrenzt
Die Planung und Installation des Kollektorkreislaufes muss fachgerecht durchgeführt werden
Die Installation erfordert speziell geschultes Personal
Die speziellen Kollektorarten haben anlagenbedingt kleine Strömungsgeschwindigkeiten und ungünstige
Wärmeübergänge, die den Vorteil der besseren wärmetechnischen Eigenschaften von Wasser wieder aufheben können

Betriebszustände

Kollektoren - befüllt	Kollektoren - unbefüllt - warm	Kollektoren - unbefüllt - kalt
Quelle: Buderus

Diese Punkte sind besonders zu beachten

Quelle: Buderus

Das Gefälle der Rohrleitungen sollte 1,5 bis 3 cm/m (> 1 cm/m - 1 bis 3 %) betragen. Bei den Rohrbefestigungen muss die Wärmedehnung eingeplant werden, damit es nicht zu Wassersäcken kommt. Frei verlegte Rohre müssen vor dem Durchbiegen geschützt werden.
Auch bei den Fittings und Verbindungen von Kollektoren muss das Gefälle beachtet werden. Dies besonders bei übereinander in Serie geschalteten Kollektoren. Nicht alle Ausführungsformen der Kollektoranschlüsse sind für das DBS geeignet.
Die Kollektoren sollten ein Gefälle von mindestens 0,5 cm/m (> 0,5 %) haben.
Bei parallelgeschalteten Kollektoren sind die Art der Kollektoranschlüsse für die Verlegung der Vor- und Rücklaufleitungen zu beachten.

Der Querschnitt der Vorlaufleitung ist besonders zu beachten. Einerseits muss über diese Leitung der Kollektor belüftet werden und andererseits muss beim Systemanlauf über diese Leitung die Luft durch das Wasser mitgerissen werden. Das erfordert einen kleineren Querschnitt als bei der Rücklaufleitung.
Systeme mit geschlossenem Kreislauf, in dem sich Komponenten aus Stahl befinden, erzeugen einige Zeit Korrosionsprodukte (Fe-Oxide), die sich ablagern und z. B. im Kollektor Verstopfungen hervorrufen können. Hier sind spezielle Filter vorzusehen. In offenen Systemen muss rostfreier Stahl eingesetzt werden (z. B. in
Pumpen). Neben Kupfer oder Messing sind auch Kunststoffe geeignet.
Die Solarkreispumpe muss nicht nur den Strömungswiderstand im Normalbetrieb aufbringen können, sie muss auch den Höhenunterschied zur Füllung des Kollektors überwinden. Um parallelgeschaltete Kollektoren problemlos füllen zu können ist ein Volumenstrom von etwa 40 – 80 l/m²h notwendig. Die hohen Füll-Volumenströme sind nach einigen Minuten reduzierbar. Eine kleine Höhendifferenz zwischen Kollektor und Vorratsbehälter führt auch zu kleineren Pumpenförderhöhen.