Система Drain-Back — это конструкция солнечной тепловой системы, в которой теплоноситель (как правило, обычная вода) самотеком стекает в резервуар при каждой остановке циркуляционного насоса, оставляя коллекторы и открытые трубопроводы пустыми. Защита от замерзания и стагнации обеспечивается геометрией, а не химией, поэтому гликоль не нужен. Все трубы должны иметь уклон к резервуару не менее 2% (20 мм на метр).
Как работает солнечная система Drain-Back?
Система Drain-Back держит жидкость в коллекторах, только пока работает насос. Контур намеренно не заполнен полностью: определенный объем воздуха находится в дренажной емкости между полем коллекторов и баком-накопителем. Когда контроллер солнечной системы запускает насос, жидкость выталкивается вверх в коллекторы, воздух возвращается в дренажную емкость и начинается циркуляция. В момент остановки насоса — бак нагрет, отключено питание, есть риск замерзания или просто закончилось солнце — сила тяжести опорожняет коллекторы и все открытые трубопроводы обратно в дренажную емкость. После этого коллекторы остаются заполненными воздухом, который не замерзает и не кипит.
Почему Drain-Back решает проблемы замерзания и стагнации одновременно?
Потому что защита обеспечивается геометрией, а не жидкостью. Зимой неработающие коллекторы не содержат жидкости, поэтому замерзать нечему, — вот почему многие системы Drain-Back работают на обычной воде вместо пропиленгликоля. Летом, когда полный бак довел бы систему под давлением до температуры стагнации и «сварил» бы гликоль, система Drain-Back просто опорожняется: пустой коллектор нагревается, но жидкость не деградирует, и пар не вытесняется через контур. Это двойное преимущество — причина, по которой системы Drain-Back доминируют на нидерландском рынке солнечных водонагревателей и широко распространены в Северной Америке.
Каковы правила монтажа трубопроводов Drain-Back?
Все решает уклон. Каждая труба между выходом коллектора и дренажной емкостью должна непрерывно понижаться в сторону емкости с уклоном 2% и более — около 20 мм на метр, и строительные нормы США задают тот же минимум — без провисаний, где вода могла бы застаиваться и замерзать. Проект дополняют еще три правила: коллекторы должны иметь схему абсорбера, допускающую опорожнение, и устанавливаться под указанным производителем углом наклона; насос при пуске должен преодолевать полную статическую высоту подъема от дренажной емкости до верха коллектора, а не только потери на трение; а дренажная емкость должна вмещать все содержимое коллекторов и открытых трубопроводов с запасом. Если нарушить любое из этих правил, система теряет встроенную защиту.
Drain-Back или система под давлением с гликолем: что выбрать?
| Аспект | Drain-Back | Система под давлением с гликолем |
|---|---|---|
| Теплоноситель | Обычная вода (или слабый раствор гликоля) | 40–50% пропиленгликоля |
| Защита от замерзания | Пустые коллекторы | Химия антифриза |
| Поведение при стагнации | Опорожняется — нагрузки на жидкость нет | Образование пара, старение жидкости |
| Расширительный бак солнечного контура | Не требуется (воздушная подушка встроена) | Требуется, подобранный на стагнацию |
| Прокладка труб | Строго непрерывный уклон | Свободная прокладка |
| Напор насоса при пуске | Полная статическая высота (часто 6–12 м) | Только потери на трение |
| Обслуживание теплоносителя | Минимальное | Проверка каждые 2–3 года |
Вода также переносит примерно на 12% больше тепла на килограмм, чем 40-процентная смесь гликоля (4,19 против примерно 3,7 кДж/(кг·К)), поэтому правильно построенный контур Drain-Back переносит ту же мощность при меньшем расходе.
Где системы Drain-Back наиболее уместны?
Выигрывают компактные схемы: системы горячего водоснабжения для односемейных домов, где коллекторы расположены прямо над коротким, равномерно понижающимся участком трубопровода до дренажной емкости и бака. При модернизации с длинными горизонтальными участками под потолком или обходом препятствий Drain-Back на практике себя не оправдывает — каждый неизбежный «карман» говорит в пользу контура под давлением с гликолем. Больше всего выгоды — в климате, сочетающем сильные морозы и жаркое летнее солнце, так как работают оба механизма защиты. На этапе заполнения насос потребляет несколько больше электроэнергии; контроллеры компенсируют это, переключаясь на малую скорость после установления сифона.
Часто задаваемые вопросы
Может ли солнечная система Drain-Back замерзнуть?
Только если она смонтирована неправильно. Любой провисающий участок трубы, в котором остается вода, может замерзнуть и лопнуть; правильно выполненная система с уклоном и опорожняемыми коллекторами не оставляет ничего, что могло бы замерзнуть. Поэтому допуски при монтаже Drain-Back строже, чем для гликолевых систем.
Нужны ли для системы Drain-Back специальные коллекторы?
Нужны коллекторы, абсорбер которых полностью опорожняется при указанном угле монтажа, — этому соответствует большинство плоских коллекторов при монтаже по инструкции производителя для Drain-Back. Вакуумные трубчатые коллекторы на тепловых трубках с заполненными жидкостью коллекторами-распределителями, как правило, менее подходят.
Система Drain-Back менее эффективна, чем гликолевая?
Нет. Вода превосходит гликоль по тепловым свойствам примерно на 12% на килограмм, что компенсирует дополнительную работу насоса при заполнении. Годовая выработка хорошо спроектированных систем Drain-Back и гликолевых сопоставима, а Drain-Back позволяет избежать потери эффективности из-за состарившегося теплоносителя.
Почему насос моей системы Drain-Back булькает при запуске?
В первые минуты насос поднимает воду в пустые коллекторы и вытесняет воздух вниз в дренажную емкость, и это слышно. Когда контур заполняется и образуется сифон, шум прекращается; постоянное бульканье указывает на недостаточный уклон или низкий уровень жидкости.