DRAIN-BACK TARTÁLY
A Drain-Back tartály feladata ebben a rendszerben, hogy tároljon legalább annyi vizet, hogy az elegendő legyen a csövek és a kollektor(ok) feltöltésére, valamint levegőt tartalmaz, hogy leürüléskor a kollektorban levő vízzel helyet cserélhessen.
A napkollektoros energiahasznosítás egyik legjobb módja:
a Drain-Back System
(tapasztalatok a vákuumcsöves napkollektorral felépítettDrain-Back System-mel és összevetése a fagyállós rendszerrel)
Referencia rendszer összeállítása:
- 4db AP-AE-20 napkollektormező
- déli tájolás, 50° dőléssel
- párhuzamosan kötve, lapostetőre szerelve
- puffertartály helyett padlófűtésben keringtetve (3 kör, körönként 30m cső)
- drain back tartály 25l-es
- szivattyú: Grundfos 25-50
- szabályzó: NL-11D típusú ?T szabályzó
A referencia rendszer azért került felállításra, hogy be tudjunk mutatni egy működő napkollektoros rendszert anélkül, hogy zaklatni kelljen bárkit, másrészt a Szolár iroda fűtését biztosítja (időnként a hőfok – bár októbert írunk – egy kihűlőfélben levő búboskemencét idéz), és nem utolsó sorban tesztelni, szükség szerint átalakítani tudjuk működő rendszerünket. Fontosnak tarjuk, hogy csak olyan adatokat írjunk le, amik valóságosak, nyomon követhetők.
A felszerelt rendszer leírása:
A fenti adatokkal került kialakításra kifejezetten a Drain-Back System tesztelésére. Az felhasznált csőhéjakat a Polifoam és az Armaflex gyártotta. Az alkalmazott vákuumcsöves napkollektorok oldalt kivezetős változatai alkalmasak a Drain-Back System megvalósítására.
Érdeklődésünket azért keltette fel ez a rendszer, mert a standard napkollektoros rendszereknek megoldatlan biztonsági problémái vannak. Ide tartoznak többek között a fagyálló folyadék szükségessége, felforrása, korrózió-okozása, áramszünet okozta károk, napenergia-túltermelés, karbantartási igény, hogy csak a főbbeket soroljam. A Drain-Back System ezzel szemben mentes ezektől a problémáktól, így felügyeletre és időszakos karbantartásra sincs szükség. Teljesen automatizálható és mint az alább leírtakból kiderül, a téli üzemmódban a hatásfoka is jobb a hagyományos rendszerekénél. A vákuumcsöves napkollektorok nyújtotta előnyök is maximálisan kihasználhatók. A vákuumcsöves technológia még nagy hidegben is képes a napenergia hasznosítására, hiszen a környezetnek visszasugárzott energia igen minimális. Másik előnye a nyújtott idejű energiagyűjtés, a csöveknek ugyanis nem kell „szembenézni” a nappal, tehát hajnaltól napnyugtáig képesek a hőátadó folyadék melegítésére. Az alábbi ábrán látható, hogy az AP kollektorok teljesítmény görbéje kétcsúcsú, szélesebb, mint a síkkollektoroké, vagy a CPC-tükrös vákuumcsöves megoldásoké. Az ábrából kitűnik, hogy az AP kollektor görbéjének csúcsai közti eltérés 90°, ami 6 órás csúcsteljesítményt jelent!
Álljon itt két fotó a működő rendszerről:
(A hátsó nézeten jól látható a Tichelmann elv szerinti hurok, ami napkollektorokban és a csövekben az egyenletes nyomásveszteséget biztosítja)
Az alábbiakban bemutatásra kerül a hagyományos napkollektoros rendszer és a vákuumcsöves napkollektorokkal megvalósított Drain-Back rendszer előnye-hátránya .
Először tekintsük át a hagyományos napkollektoros rendszerek működését nyáron és télen!
Megfelelő napsugárzás esetén a napkollektor érzékelője magasabb hőmérsékletet érzékel a szoláris tartályban levő hőszállító folyadék hőfokánál és a ?T szabályzó bekapcsolja a szivattyút. A szivattyú keringetni kezdi a folyadékot, amely felmelegszik a napkollektorokban és a tartályba jutva leadja a hőmennyiséget, emelve ezzel a tartályban levő víztömeg hőmérsékletét. Ez a folyamat addig tart, amíg a napenergia által felmelegített hőszállító folyadék hőfoka magasabb a tartályban levő vízénél. Kicsire méretezett szoláris tároló, vagy csekély (nulla) fogyasztás esetén gyorsan emelkedik a hőmérséklet addig, amíg a nyomás alatt levő rendszer el nem éri a maximális hőfokot, a hőszállító folyadék felforr, a túlnyomás leeresztődik a szelepen, később a sötétség jótékonyan megszünteti ezt a folyamatot. Hasonló az eset akkor is, ha áramszünet van, azzal a különbséggel, hogy melegvíz sem termelődik. Rossz esetben tudomást sem szerezhetünk arról, hogy a rendszerünk „megforrt”. Néhány eset után a fagyálló folyadék savas kémhatásúvá válik, rézcsövek esetében ez meglehetősen nagy hátrány. A napkollektorokban levő csőkígyó nem cserélhető. Persze előfordulhat az is, hogy „szuperzöld” fagyállónk az ereszcsatornán keresztül kicsiny patakként eltűnik a csatornában, vagy telkünk földjébe szivárog immár visszanyerhetetlenül.
A nyarat az ősz után mindig tél követi, tehát a csökkent tulajdonságokkal bíró hőátadó folyadék fagyásra lesz hajlamos, ezért évente ellenőrizni kell, szükség szerint cserélni.
Most nézzük a téli üzemmódot ugyanebben a rendszerben, egyszerű szabályzóval. A bágyadt téli reggel felkelő Nap letekint a napkollektorokra és megfürödvén elnyelőrétegük sötét csillogásában arra készteti a hőmérséklet-érzékelőt, hogy a szabályzónak jelezvén kapcsolódjon be a keringtetés. A napkollektorban ekkor kellemes hőmérséklet keletkezik, de mi van a napkollektor be- és kimenő csöveiben a szigetelés ellenére? Ne találgasson! Hideg folyadék, ami -5, -10°C-os és a hosszú téli éjben hűlt le. Ha nincs gravitációs keringés, akkor ez a vízmennyiség először lehűti Napunk bágyadt próbálkozását, majd a lemenő ág ugyanezt teszi a szolárköri hőcserélővel. Ekkor az érzékelő jelenti: hideg van, a keringés leáll. Napunk újra megpróbálja életre lehelni rendszerünket. Néhány erőteljes besugárzás után persze a fényességes úr győz és némi energia hasznosítására kényszeríti napkollektoros alkalmatosságunkat, hacsak nem érkezik egy felhő és fél óra alatt a kezdőpontra zuhan vissza napkollektorunk hőállapota. Azt hiszem könnyen belátható, hogy a nyári problémák nagysága szinte arányban van a téli problémákkal.
A következő ábrákon azt próbálom bemutatni, hogy mi is a különbség a két megoldás indulás előtti állapotai közt.
Normál napkollektor, téli, indulás előtti állapot Drain-Back rendszer, téli indulás előtti állapot
Próbáljuk most áttekinteni, hogy mi is történik a Drain-Back System esetében! Ez a rendszer nem igényel fagyállót, így a „szuperzöldet” meg sem kell vásárolni, a réz felemésztése is kimarad. A Drain-Back System visszaeresztős rendszer, tehát egyszerűen kifejezve – a napkollektorokban energianyerés kivételével nincs víz – szárazok a napkollektorok. Úgy lehetséges ezt megoldani, hogy a rendszert egy Drain-Back tartállyal szereljük, amiben felül levegő van, tehát szivattyúleállás esetén a víz a közlekedő edények elve alapján a tartály aljában foglal helyet és a „hideg” ágban is ez lesz a szint. Ez máris jól hangzik, de folytassuk csak az előnyök sorát! Mivel a napkollektorokban csak „működés” közben van víz, a hosszú téli éjeken keletkező zord hideg „hűlt helyét” találja a víznek. Hova is lesz a víz? Egy nagyon ügyes kis Drain-Back tartályban húzza meg magát az első fagymentes helyen, a legfelső fűtött szint födémje alatt. Itt a víz kellemes, rossz esetben is szobahőmérsékleten várja, hogy a legkevesebb napenergiát is átadhassa nekünk. Ugyanis, ha meggondoljuk, az „üres” napkollektort felmelegíti az ébredező nap, erre a szabályzó bekapcsolja a szivattyút és nem jeges fagyállót, hanem finom langymeleg vizet juttat a napkollektorba, ami egy picinyke plusz hővel megemelve átadja a szintén szoba-hőmérsékletű Drain-Back tartálynak, azontúl a szoláris tárolónknak. Könnyen belátható, hogy a legkisebb napmeleget is becsalogathatjuk otthonunkba, melegítve ezzel használati vizünket, vagy segítve fűtésünknek.
Ugorjunk azonban hirtelen a forró nyárba! Jön a „katasztrófák” sora: nyaralni megyünk, áramszünet van, mert a rendes évi karbantartást végzik, elromlik a szabályzónk, megáll a szivattyúnk! Most mi lesz?!
A Drain-Back System ekkor is biztonságos! Mivel a napkollektorokban nincs víz, nincs ami felforrjon!
Igen ám – jöhet a következő kérdés – mi van akkor, amikor a forró napkollektorcsövekbe víz kerül, nem forr fel hirtelen? De igen – mosolyoghatnánk elégedetten! De ne örüljünk, most sem sikerül „fogást találni”! A rendszerbe jutó vízmennyiség gyorsan lehűti a napkollektorokat, kevés gőz képződésével átmenetileg kissé megemelve a nyomást rendszerünkben, néhány perc után normalizálódik a helyzet. A rendszer ugyanúgy zárt, mint a hagyományos, tehát a víz nem fogy el belőle.
Szólnunk kell azonban a Drain-Back System hátrányairól is! Három is van neki!
- A helytelenül kialakított drain back tartály csobogó hangot ad (igaz jó vízhajtó!)
- A napkollektorokat és a csöveket eséssel kell szerelni a visszaürülés miatt (igaz, csak kis odafigyelést és vízszintezőt igényel!)
- Csak leüríthető napkollektorokat lehet alkalmazni (igaz, beszerezhető! Lsd. Apricus AP-AE-...)
Ezek a „kellemetlenségek” azonban kárpótolnak bennünket azzal, hogy nyugodtak lehetünk szoláris rendszerünk üzembiztos működésében, főleg, ha rendszerünket ellátjuk egy „hőkorláttal” arra az esetre, ha nem használjuk el a termelt melegvizet bármilyen okból.
A Drain-Back System-ben nem kell sehova visszacsapó szelep (így ez a nyomásveszteség is elmarad) , de nem kell se automata, se kézi légtelenítő szelep sem. Az automata légtelenítő a lakásokban is a leggyengébb láncszeme a fűtésrendszernek, hogy szabad térben mire képes, csak az tudja, aki próbált már ilyet üzemeltetni.
