SOLARNI SISTEM DRAIN - BACK

 

Za države zahodne Evrope velja, da vsako leto na novo instalirajo približno 500.000 m2 sprejemnikov sončne energije sisteme. Dosedanji klasični solarni sistemi za pripravo tople vode povzročajo uporabnikom mnogo problemov.

Poleti nastopijo problemi s pregrevanjem sistema, pozimi pa nastopi nevarnost zamrznitve sistema. Pred dobrim letom, so na Nizozemskem pri gradnji solarnih sistemov za pripravo vode ponovno obudili že dolgo let poznano idejo uporabe tako imenovanega povratnega pretoka delovnega medija ("Drain - Back" sistem). Ponovno uporabljeni Drain - Back sistem je posebej na Nizozemskem in tudi drugod v Evropi ponovno pospešil uporabo solarne energije, kjer so se prvi solarni sistemi pojavili že na začetku sedemdesetih let, v obdobju prve naftne krize. Stari sistemi so uporabljali sredstvo proti zmrzovanju etilen - glikol, ki je bilo strupeno in so zanj veljali strogi varnostni predpisi, da bi preprečili njegovo mešanje s sanitarno toplo vodo. Vse to je privedlo do zmanjšanja uporabe sistemov s sredstvi proti zmrzovanju tudi pozneje, ko je strupeni etilen - glikol zamenjal zdravju neškodljiv propilen - glikol.

Običajni solarni sistemi za pripravo tople vode so sestavljeni iz teh ključnih elementov:

· sprejemnikov sončne energije (SSE) s površino 4 do 6 m2 (pri vakuumskih sprejemnikih zadostuje površina 3 do 4 m2),

· hranilnika toplote (HT) s prostornino 300 do 400 litrov,

· obtočne črpalke,

· raztezne posode,

· regulacijskega sistema,

· povezovalnih cevi, napolnjenih s sredstvom proti zmrzovanju,

· varnostnega ventila in ostale armature,

· kotla za ogrevanje sanitarne vode, kadar ni dovolj sočne energije na razpolago.

Način delovanje je zelo enostaven. Regulacija sistema temelji na vključevanju črpalke v odvisnosti od izenačevanja temperature delovnega medija v SSE in spodnjem delu hranilnika. Regulacija z diferencialnim termostatom vklopi črpalko, ko je temperatura vode v SSE višja kot v hranilniku in jo zopet izklopi, ko je temperaturna razlika premajhna. Ostali elementi predvsem skrbijo za varno delovanje sistema.

Shema povezave sprejemnikov sončne energije SSE in hranilnika toplote HT je prikazana na sliki št.1.

Solarni sistemi so sposobni poleti popolnoma pokrivati potrebe po sanitarni vodi. Pozimi, ko samo sončna energija ne zadošča, se v sistem vključi še kotel centralne kurjave. Prihranek energije, ki ga dosežemo z vgradnjo solarne naprave za štiri člansko družino, je v povprečju med 2000 do 3000 kWh letno, kar je enakovredno približno 200 do 300 litrov kurilnega olja. Vendar imajo tudi solarni sistemi svoje pomanjkljivosti in sicer:

· sistemi niso najbolj primerni za gospodinjstva, kjer je dnevna poraba tople vode manjša od 200 litrov,

· poleti prihaja zaradi majhne porabe vode prihaja do pregrevanja določenih delov sistema in s tem do nepotrebnih izgub delovnega medija skozi varnostni ventil,

· zaradi predimenzioniranosti sistemov se neporabljena voda se zadržuje v hranilniku, kar lahko povzroči nastajanje škodljivih mikroorganizmov,

· zaradi prekomernega pregrevanja, se sredstva proti zmrzovanju pričnejo razgrajevati.

· za postavitev hranilnika z prostornino 300 do 400 litrov potrebujemo v hiši precej prostora.

Če bi želeli vsaj deloma rešiti opisane probleme pri običajnih solarnih sistemih bi morali vgraditi manjši hranilnik tople vode. Problemi s pregrevanjem sistema in nevarnostjo zamrznitve pa še vedno ostanejo. Poglejmo, kaj nam nudi sistem "Drain - Back", ki je prikazan na sliki št.2.


Kot je razvidno na shemi, se nad hranilnikom tople vode nahaja dodatna posoda. Hranilnik mora imeti dovolj veliko prostornino, da lahko sprejme vodo iz SSE in cevovodov. Delovni medij je čista voda. Sistem, ki se sestoji iz hranilnik tople vode, dodatne posode, sprejemnikov sončne energije (SSE) in cevnega sistema, ni popolnoma napolnjen z delovnim medijem, temveč je v njem zračni čep. Zračni čep v odvisnosti od načina delovanja zapolni SSE in hranilnik. Poglejmo, kako novi sistem deluje. Ko sonce segreje SSE, regulacija vključi črpalko, ki potiska vodo iz spodnjega dela hranilnika v SSE in prične iz njega iztiskati zrak. Po nekaj minutah, ko je iz SSE iztisnjen ves zrak, zaradi varčevanja z električno energijo avtomatika preklopi črpalko na nižje vrtljaje. Kadar se SSE ne ogreva več, npr. ponoči ali ob oblačnem vremenu, se črpalka izključi. Delovni medij - čista voda steče nazaj v hranilnik, SSE pa se napolni z zrakom.

Za delovanje sistema je potrebno, da je hranilnik vode pod nivojem sprejemnikov sončne energije. Sistem ima lahko vgrajeno navadno črpalko, ki ima tlačno višino 4 m. Cevovodi morajo biti zadostnega premera in izvedeni z nagibom, ki omogoča odtekanje vode.

Opisan sistem je predvsem primeren za porabnike, ki potrebujejo manjši hranilnik vode (90 do 150 litrov). Zaradi spremenjenega načina delovanje obtočne črpalke je sistem varčnejši. Prav tako ni več nevarnosti pregrevanja sistema in nevarnosti pred zamrznitvijo sistema.

Vir: Sanitar und Heizungstechnik 1/2000


Avtor: energetski svetovalec: Bojan Grobovšek