Instalacja solarna typu Drainback zapewnia wysoki poziom bezpieczeństwa pracy. Kolektory słoneczne wyłączone z pracy są pozbawione czynnika grzewczego (glikolu). Dzięki temu przy podwyższonej temperaturze w stanie stagnacji, glikol nie jest narażony na gotowanie. Brak pary wodnej w instalacji solarnej typu Drainback nie zagraża elementom instalacji i nie powoduje nadmiernemu wzrostowi ciśnienia.

1. Drainback – bezciśnieniowe instalacje solarne
 Zachowanie się kolektora słonecznego w stanie stagnacji
 Znaczenie praktyczne rodzaju orurowania absorbera
 Zasada pracy instalacji solarnej typu Drainback (auroFLOW plus)
Wydanie 1/2013
17.06.2013
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2. 2
Kolektory słoneczne – podstawowy
element instalacji solarnej
 Kolektory słoneczne stanowią podstawowy
element każdego rodzaju instalacji solarnej.
 Od sprawności pracy kolektorów słonecznych
uzależnione są w pierwszym rzędzie, efekty
pracy instalacji solarnej.
 Kolektory słoneczne są narażane na trudne
warunki pracy – niskie ujemne, a także wysokie
temperatury – przy braku odbioru ciepła.
 Od budowy kolektora słonecznego i sposobu
funkcjonowania instalacji solarnej, zależy
obciążenie elementów instalacji przez czynnik
grzewczy (glikol), gdy jest on poddawany
przegrzewaniu (w stanie stagnacji).

3. 3
Stan stagnacji – brak odbioru ciepła
z kolektora słonecznego
Źródło: „Untersuchungen zum Stagnationsverhalten solartermischer Kollektorfelder”. J.Scheuner. Kassel University
 W stanie stagnacji, brak przepływu czynnika grzewczego przy nie pracującej
pompie obiegowej, powoduje parowanie wody zawartej roztworze wody i glikolu
Potocznie określa się czynnik grzewczy glikolem, zazwyczaj stężenie glikolu
w roztworze wynosi 40% (punkt krzepnięcia wówczas wynosi ok. -25 do -28oC).
 W stanie stagnacji, jeśli konstrukcja absorbera nie sprzyja szybkiemu wypływowi
glikolu, następuje jego długotrwałe gotowanie. Brak dolnych przyłączy powoduje,
że para wodna gromadząca się w górze absorbera nie jest w stanie wyprzeć
glikolu z kolektora słonecznego, a w instalacji solarnej następuje wzrost ciśnienia.
para wodna
glikol

4. 4
Wzrost ciśnienia w instalacji solarnej
w zależności od konstrukcji absorbera
Źródło: „Entwicklung von thermischen Solarsystemen mit unproblematischem Stagnationsverhalten”. AEE INTEC
 Konstrukcja orurowania absorbera decyduje o łatwości samoczynnego
opróżniania się pod wpływem powstającej w stanie stagnacji pary wodnej.
Absorbery bez dolnych przyłączy, gdzie tworzą się zasyfonowania, powodują
długotrwałe przegrzewanie glikolu i powstawanie dużej ilości pary wodnej.
Ciśnienie(bar)
 Początek parowania
następuje w 2-ej fazie
stagnacji. W kluczowej
3-ej fazie stagnacji, glikol
powinien jak najszybciej
opuścić kolektor
słoneczny

5. 5
Rodzaje układu orurowania absorberów
w kolektorach płaskich
 Kolektory z górnymi i dolnymi przyłączami,
jak na przykład z absorberem meandrowym,
w szybki sposób mogą opróżniać się z glikolu
!
 Kolektory tylko z dolnymi przyłączami, jak
na przykład z absorberem w układzie harfy
podwójnej, powodują zamykanie gotującego się
glikolu w dolnej części orurowania.

6. 6
Ochrona przed przegrzewaniem
kolektora słonecznego
 Ochrona przed przegrzewaniem kolektorów słonecznych jest przede wszystkim
zależna od konstrukcji absorbera i sposobu funkcjonowania instalacji solarnej.
 Dodatkowe możliwości może wprowadzać automatyka instalacji solarnej,
np. z tak zwaną funkcją urlopową, dla ochrony przed przegrzewaniem podczas
dłuższej nieobecności mieszkańców domu.
 Ochrona przed przegrzewaniem
poprzez zasłanianie kolektorów
można traktować jako doraźne
rozwiązanie. Dostarczane folie
ochronne ułatwiają uruchomienie
instalacji solarnej, należy usunąć
je krótko po zamontowaniu
kolektorów słonecznych, aby nie
doszło jej zwulkanizowania.

7. 7
Skutki stagnacji – wpływ na trwałość glikolu
 Długotrwałe przegrzewanie kolektorów słonecznych stanowi zagrożenie
w pierwszym rzędzie dla czynnika grzewczego. Pod wpływem wysokich
temperatur, glikol traci swoje własności fizyko-chemiczne: odporność na
zamarzanie oraz cechy ochrony przed korozją.
Źródło: Tyforop Chemie GmbH
 Zmiana barwy glikolu świadczy o działaniu
na niego podwyższonych temperatur pracy.
Nie powoduje to jeszcze w praktyce
konieczności jego wymiany. W skrajnych
sytuacjach (w badaniu 1008 h w temperaturze
235oC), z glikolu wytrącają się osady, które
utwardzone (spieczone) mogą powodować
nawet zatkanie orurowania kolektora. Glikol
w takim stanie traci także swoje właściwości
antyzamarzaniowe.

8. 8
Rozwiązanie instalacji solarnej dla ochrony
przed występowaniem stagnacji
 Rozwiązaniem zapobiegającym występowaniu
przegrzewania glikolu i elementów instalacji
solarnych jest odpowiednio wcześniejsze
opróżnianie kolektorów słonecznych, zanim
dojdzie do gotowania glikolu i powstawania pary
wodnej.
 Jest to możliwe, gdy instalacji solarna będzie
pracować w sposób bezciśnieniowy – przelewowy,
a glikol będzie mógł samoczynnie spływać
z niepracującego kolektora słonecznego.
 Kolektor w stanie suchym jest przewidziany na
występowanie podwyższonych temperatur, z kolei
glikol zgromadzony w naczyniu przelewowym,
nie będzie narażony na działanie wysokich
temperatur absorbera.
Drainback

9. 9
Instalacja solarna typu Drainback
- w trybie pracy
 Instalacja solarna typu Drainback pracuje w układzie bezciśnieniowym. Czynnik
grzewczy (glikol) wypełnia orurowanie instalacji solarnej podczas jej pracy.
 Przy niepracującej pompie obiegowej, czynnik grzewczy pozostaje w naczyniu
przelewowym, a kolektor słoneczny i orurowanie pozostaje „suche”.
 Instalacja solarna typu Drainback nie wymaga stosowania przeponowego
naczynia wzbiorczego, ani schładzającego.
 Uruchomienie instalacji do pracy
następuje przy odpowiedniej różnicy
temperatury między kolektorami
słonecznymi, a wodą w podgrzewaczu.
Pompa obiegowa zwiększając stopniowo
swoją wydajność, początkowo napełnia
instalację solarną, a następnie płynnie
reguluje swoją wydajność w zależności
od warunków nasłonecznienia i odbioru
ciepła.

10. 10
Instalacja solarna typu Drainback
- w trybie wyłączenia z pracy
 Przy niekorzystnych warunkach
nasłonecznienia, gdy nie występuje wymaga
różnica temperatury pomiędzy kolektorami
słonecznymi, a wodą w podgrzewaczu,
czynnik grzewczy pozostanie w zbiorniku
przelewowym, a instalacji solarna będzie
wyłączona z pracy.
 W razie braku odbioru ciepła z kolektorów
słonecznych (osiągnięta wymagana
temperatura wody), czynnik grzewczy przy
niepracującej pompie obiegowej swobodnie
spłynie do zbiornika wyrównawczego. W ten
sposób stagnacja nie będzie zagrażać ani
trwałości czynnika, ani elementom instalacji.

11. 11
Cechy kolektorów słonecznych stosowanych
w instalacjach solarnych typu Drainback
 Kolektor słoneczny stosowany w układzie
typu Drainback musi cechować się łatwością
samoczynnego wypływu czynnika grzewczego,
gdy pompa obiegowa jest wyłączana z pracy.
 Układ meandrowy (wężownicowy) absorbera
w kolektorze płaskim auroTHERM VFK 135
skonstruowany jest z dodatkowym niewielkim
nachyleniem przewodów w kierunku spływu
czynnika grzewczego. Zwiększa to zdolność
opróżniania się absorbera, wraz z wyłączaniem
instalacji solarnej z pracy.

12. 12
Stacja solarna w instalacjach solarnych
typu Drainback
 Stacja solarna dla stosowania w instalacji solarnej typu
Drainback, VPM 15 D, umożliwia pracę dla powierzchni
15 m2 kolektorów płaskich auroTHERM VFK 135 VD
lub 140 VD (VPM 30 D dla 30 m2)
 Stacja solarna instalowana
jest możliwie blisko baterii
kolektorów słonecznych,
np. na poddaszu domu
jednorodzinnego (maksymalnie
6 metrów między najwyższym
punktem instalacji, a dolną
krawędzią stacji solarnej)

13. 13
 Stacja pompowa złożona
z wymiennika ciepła,
sterownika, pomp
obiegowych (układ solarny,
obieg podgrzewacza),
zbiornika przelewowego,
zawory bezpieczeństwa,
czujnika przepływu oraz
6-ciu czujników temperatury
(w tym jeden instalowany
w kolektorach a drugi
w podgrzewaczu wody)
Stacja solarna – zakres funkcji

14. 14
Zalety rozwiązania typu Drainback
 Instalacja solarna typu Drainback cechuje się korzystnymi cechami
w warunkach eksploatacyjnych:
o brak stagnacji w instalacji solarnej, brak blokowania pracy wskutek
długotrwałej stagnacji w układzie
o brak przegrzewów i zagrożenia dla trwałości czynnika grzewczego
oraz elementów instalacji solarnej
o brak warunków dla występowania pary wodnej w instalacji solarnej
o niższe obciążenie cieplne elementów instalacji solarnej
o możliwe zmniejszenie pojemności podgrzewacza
o szybka reakcja – pompa obiegowa włączana, gdy występuje zapotrzebowanie
ciepła z instalacji solarnej
o automatyczne dostosowywanie się do potrzeb ciepła, korzystne stosowanie
instalacji solarnej typu Drainback także w budynkach o nieregularnych potrzebach,
np. rozbiorach ciepłej wody użytkowej.

15. 15
Instalacja solarna typu Drainback
 Instalacja solarna typu Drainback dla podgrzewania ciepłej wody użytkowej
i wspomagania ogrzewania budynku z podgrzewaczem uniwersalnym allSTOR
System auroFLOW plus
firmy Vaillant

16. Chłodzenie
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl
Ogrzewanie
Energia odnawialna
Kotły gazowe
Kotły olejowe
Pompy ciepła
Kolektory słoneczne
Systemy wentylacji