Drain-Back System für Solarthermie

Das Drain-Back System

Mit einem Drain-Back-System werden die Kollektoren einer Solarthermieanlage bei Stillstand geleert. Stillstand liegt vor, wenn der Speicher im Sommer keine weitere Wärme aufnehmen kann oder die Solarwärme im Winter nicht ausreichend ist, um die Solarflüssigkeit zu erwärmen. Das kann dazu frühen, dass sich Hitze staut und Druck aufbaut oder dass die Solarflüssigkeit einfriert und dadurch die Kollektoren beschädigt. Mit dem Drain-Back System werden diese Risiken minimiert.

Vorteile

System kann nicht überhitzen

Kollektoren können nicht einfrieren

Kein Frostschutzmittel benötigt

Kein Ausdehnungsgefäß benötigt

Geringerer Wartungsaufwand

Höhere Wärmekapazität

Nachteile

Höherer Installationsaufwand

Stärkere Pumpe benötigt

Geringere Auswahl

Das Drain-Back System schützt die Solarthermieanlage vor zu starker Hitze und Frost. Bei herkömmlichen Solarthermieanlagen stagniert die Solarflüssigkeit innerhalb der Kollektoren, wenn keine weitere Wärme vom Speicher aufgenommen werden kann. Das kann zu einem Wärmestau und Druck führen. Gleichzeitig kann die stagnierende Flüssigkeit im Winter gefrieren und die Kollektoren so ebenfalls beschädigen. Mit Drain-Back-Systemen soll das nicht passieren. Wie genau das funktioniert, erklären wir Dir in diesem Artikel.

Frost und Hitze bei der Solarthermieanlage

Damit die Sonnenwärme von den Solarkollektoren aufgenommen und in den Speicher abgegeben werden kann, fließt durch die Kollektoren die Solarflüssigkeit. Diese wird durch die Sonnenenergie erwärmt und fließt dann durch den Speicher, wo sie ihre Wärme wieder abgibt. Anschließend fließt die Flüssigkeit wieder in den Kollektor auf dem Dach.

Problematisch wird das, wenn die Flüssigkeit stagniert, weil keine Wärme mehr vom Speicher aufgenommen werden kann oder weil nicht genügend Solarenergie für die Erwärmung zur Verfügung steht. Bleibt die Flüssigkeit im Sommer stehen und wird immer weiter von der Sonne erwärmt, staut sich die Hitze und die Kollektoren stehen unter Druck und können im schlimmsten Fall darunter Schaden nehmen. Ähnlich ist es im Winter, wenn die Flüssigkeit gefriert und auch dadurch die Kollektoren beschädigen kann.

Um Schädigungen zu vermeiden, werden zwei Maßnahmen ergriffen: Zum einen wird die Solarflüssigkeit mit Frostschutzmittel versetzt. So kann die Flüssigkeit auch bei Stagnation und Minustemperaturen nicht gefrieren. Zum anderen wird ein Ausdehnungsgefäß installiert. Hier kann Druck aus dem System abgelassen werden und bei Bedarf wieder zugeführt werden.

Das Drain-Back System

Beim Drain-Back-System zirkuliert nur dann Flüssigkeit in der Anlage, wenn auch Wärme vom Speicher aufgenommen werden kann. Dafür benötigt es eine Drain-Back-Einheit und mehrere Temperatur-Sensoren.

Funktion des Drain-Back Systems

Eine Solarthermieanlage mit Drain-Back-System ist einer herkömmlichen Solarthermieanlage sehr ähnlich. Zusätzlich verbaut werden muss die Drain-Back-Einheit, die für das Abpumpen der Flüssigkeit sorgt und die Sensoren, die die Temperatur im System prüfen und gegebenenfalls ein Signal an die Pumpe geben.

Sensoren sind zum einen am Kollektor selbst installiert, zum anderen auch im Wärmespeicher. Misst der Sensor im Wärmespeicher eine geringere Temperatur, als im Kollektor, kann Wärme abgenommen werden und die Anlage läuft normal weiter. Liegt die Temperatur im Speicher aber über der im Kollektor, wird die Flüssigkeit abgepumpt, da keine weitere Wärme mehr aufgenommen werden kann.

Die Drain-Back-Einheit pumpt dann Luft in die Kollektoren und entleert diese. Die Solarflüssigkeit fließt in die Drain-Back-Einheit. Sind im Wärmespeicher wieder Kapazitäten vorhanden – misst der Sensor hier also eine geringere Temperatur als im Kollektor – wird der Prozess umgekehrt und die Flüssigkeit wieder in die Kollektoren gepumpt.

Der Drain-Back-Bypass

Damit keine Energie unnötig verloren geht, weil kaltes Wasser durch den Speicher fließt und diesen dadurch abkühlt, gibt es den Drain-Back-Bypass. Dieser lässt zu kalte Solarflüssigkeit nicht in den Speicher fließen, sondern solange im Kreislauf rotieren, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist.

Vorteile der Solarthermieanlage mit Drain-Back System

Die beiden größten Vorteile des Systems wurden bereits genannt:

1. Das System kann nicht überhitzen: Das Problem, wenn die Solarflüssigkeit zu heiß wird und sie Hitze staut, ist, dass es zu Überdruck kommt. Dadurch können die Solarkollektoren beschädigt werden und Dichtungen langfristig porös. Auch die Solarflüssigkeit leidet unter zu hohen Temperaturen und zersetzt sich gegebenenfalls, sodass sie ihre Funktion nicht mehr richtig erfüllen kann und früher ausgetauscht werden muss.
2. Die Kollektoren können nicht einfrieren: Sind die Kollektoren außerhalb des Betriebes leer, kann die Flüssigkeit darin auch nicht einfrieren. Andernfalls könnten die Kollektoren beispielsweise platzen.
3. Frostschutzmittel wird nicht benötigt: Da die Flüssigkeit in den Kollektoren keinen extremen Temperaturen mehr ausgesetzt wird, muss sie auch nicht mehr mit Frostschutzmittel versetzt werden.
4. Ausdehnungsgefäß wird nicht benötigt: Da die Solarflüssigkeit durch das Rücklaufsystem nicht weiter starken Temperaturschwankungen unterliegt, benötigt es kein Ausdehnungsgefäß mehr.
5. Geringerer Wartungsaufwand: Solarthermieanlagen mit einem Drain-Back-System haben einen geringeren Wartungsaufwand, da beispielsweise die Solarflüssigkeit nicht regelmäßig ausgetauscht werden muss.
6. Höhere Wärmekapazität: Wenn die Solarflüssigkeit nicht mit Frostschutzmittel versetzt wird, erhöht das die Wärmekapazität und die Anlage kann effizienter arbeiten.

Nachteile des Drain-Back-Systems

Natürlich gibt es aber auch einige Nachteile des Drain-Back-Systems. Dazu zählen:

1. Höherer Installationsaufwand: Natürlich bedeutet die Installation des Drain-Back-Systems einen gewissen Mehraufwand in der Installation. Zum einen muss die Rücklauf-Einheit sowie die Sensoren installiert werden. Zum anderen muss bei der Installation der Leitungen und Kollektoren aber auch eine gewisse Neigung berücksichtigt werden, um ein funktionierendes System zu erhalten. Unter Umständen bieten nicht alle Firmen diese Leistung an.
2. Stärkere Pumpe: Um den gesamten Kreislauf vollständig zu entleeren und wieder aufzufüllen, ist eine stärkere Pumpe notwendig, als bei einer herkömmlichen Solarthermieanlage. Auch das sollte bei der Entscheidung für oder gegen die Technologie entschieden werden.
3. Geringere Auswahl: Nicht alle Kollektoren-Arten sind auf die Kombination mit einem Drain-Back-System ausgelegt. Wer sich für eine Drain-Back-Anlage entscheidet, hat daher eine kleinere Auswahl an Solarkollektoren zur Verfügung.

Alternative zur Drain-Back Anlage

Wer für seine Solarthermieanlage keine eigene Drain-Back-Einheit installieren kann oder möchte, kann vielleicht auf die Alternative zurückgreifen:

Druckloser Pufferspeicher

Das Rücklaufsystem ist auch mit einem sogenannten „drucklosen Pufferspeicher“ möglich. Dabei wird der Pufferspeicher selbst quasi zur Drain-Back-Einheit. Brauchwasser wird dann nicht mehr direkt aus dem Wärmespeicher bezogen, sondern wird über einen Wärmetauscher darin erhitzt. Das ermöglicht den direkten Anschluss des Speichers an den Kreislauf, sodass die Solarflüssigkeit direkt in den Pufferspeicher laufen kann.

Sollen die Kollektoren bei entsprechenden Temperaturen dann geleert werden, wird die darin enthaltende Solarflüssigkeit einfach in den Pufferspeicher gepumpt.

Fazit: Das Drain-BackSystem für Solarthermie

Ein Rücklaufsystem für die Solarthermie bietet höhere Sicherheit und einen geringeren Wartungsaufwand. Gleichzeitig bedeutet die Installation aber auch initial mehr Aufwand. Die Entscheidung sollte daher individuell abgewägt werden, da sie in der Regel nicht notwendig ist. Mit einer angemessenen Dimensionierung und einem regelmäßigen Austausch der Solarflüssigkeit können die Risiken auch ohne Drain-Back-System möglichst gering gehalten werden.