U bent hier

zonneboilers

Zonneboilers

Een zonneboiler bestaat uit:

  • Een zonnecollector. Deze zet zonlicht om in warmte.
  • Een warmte-opslagvat waarin de zonnewarmte uit de collector wordt opgeslagen.
  • Een warmtewisselaar. Deze vormt de scheiding tussen het water uit de collector en het tapwater.
  • Naverwarmer. Deze verzorgt de naverwarming van het in de collector voorverwarmde water.

Zonneboilers leveren een deel van de warmte die nodig is voor het verwarmen van tapwater. Bepaalde typen zonneboilers leveren daarnaast ook warmte voor ruimteverwarming. De afmetingen van een zonneboiler worden meestal zodanig gekozen dat de helft van het verbruik van fossiele brandstof voor tapwaterverwarming wordt bespaard. In de praktijk bespaart een collector van 2,5 à 3 m² en een watervoorraad van ± 100 liter in een gemiddeld huishouden circa 125 m³ gas per jaar. Warmte wordt niet alleen opgewekt als de zon schijnt (direct zonlicht), maar ook onder invloed van daglicht.

De collector

De opbrengst van een zonnecollector voor een gemiddeld huishouden is maximaal als deze op het zuiden is gericht, onder een hoek van circa 45°. Wanneer de collector ook warmte levert voor ruimteverwarming, is de optimale hoek (ruim) 50°. Hierbij vangt de collector in de winter, bij lage zonnestand, meer energie in. Er zijn twee typen zonnecollectoren: de vlakkeplaatcollectoren en de (vacuüm-)buiscollectoren. Deze laatste zijn in een groot aantal verschillende uitvoeringen te koop. De beste hebben bij hogere temperaturen een iets hoger rendement dan de vlakkeplaatcollectoren. Dat kan een voordeel zijn als zonne-energie ook voor ruimteverwarming wordt ingezet. Reken per bewoner met een collector oppervlak van circa 1 m². Extra oppervlak kost relatief weinig, maar bespaart wel naar verhouding op gas.

Systeemopbouw

Er zijn verschillende typen zonneboilers te onderscheiden, namelijk:

  • Terugloopsysteem (met pomp).
  • Continu gevuld en gepompt systeem.
  • Thermosifon systeem.
  • Compact systeem.

Bij een terugloopsysteem met pomp is het collectorcircuit voorzien van een pomp. Zodra de collector warmer is dan het tapwater in het voorraadvat, start de pomp. Deze pompt de collectorvloeistof op, uit een terugloopvat, naar de collector. Daar wordt deze vloeistof opgewarmd en vervolgens naar het voorraadvat getransporteerd. Hier wordt de warmte via een warmtewisselaar overgedragen aan het tapwater. Zodra de collector kouder is dan het voorraadvat, stopt de pomp en de collectorvloeistof loopt terug in het terugloopvat. Dit gebeurt ook wanneer de temperatuur in het voorraadvat te hoog (80 à 90 °C) wordt. Het terugloopsysteem is op deze manier beveiligd tegen vorst en oververhitting. De vloeistof is (in ons land) vaak normaal leidingwater zonder toevoeging. De meeste Nederlandse zonneboilers behoren tot dit gepompte systeem.
Bij een continu gevuld en gepompt systeem is het collectorcircuit gevuld met antivries en hoeft dus niet leeg te lopen bij vorst. Als de temperatuur te hoog wordt, stopt de pomp. De vloeistof in de collector gaat koken en de dampbel duwt de vloeistof uit de collector naar een expansievat. Zo is het systeem beschermd tegen te hoge temperaturen. Voordeel van dit systeem is dat er geen eisen zijn aan de plaatsing van collector en boiler. Nadeel is de toepassing van antivries.
Bij een thermosifon systeem ligt het voorraadvat boven de collector. Wanneer de collectorvloeistof in de collector opgewarmd wordt, stijgt deze door natuurlijke werking naar het vat. De natuurlijke circulatie spaart ongeveer 50 tot 100 kWh per jaar voor de pomp uit, met een moderne A-label pomp minder. Om het circulatiesysteem tegen vorst te beschermen moet er een middel worden toegevoegd. Het voorraadvat kan bijvoorbeeld in de nok van een zolder aangebracht worden, mits de afstand tot de collector niet meer is dan circa 3 meter.
Bij een compact systeem zijn het voorraadvat en de collector in één behuizing ondergebracht. Er is geen collectorcircuit, het tapwater wordt direct opgewarmd.

Opslag en naverwarming

Er zijn drie mogelijkheden voor opslag en naverwarming van tapwater, die elk gevolgen hebben voor het comfort:

  • Opslag en naverwarming zijn gescheiden. Meestal zorgt een combitoestel voor de naverwarming. Dit komt voor bij de 'standaard zonneboiler' en de 'compacte zonneboiler'.
  • Opslag en naverwarming zijn gecombineerd in één vat. Wel is er een apart naverwarmingstoestel (CV-ketel) dat zo nodig het water bovenin het opslagvat verder verwarmt. Men spreekt van een 'CV-zonneboiler'. Het tapcomfort bij dit systeem is hoog.
  • Opslag en naverwarming zijn met de ruimteverwarming gecombineerd in één toestel. Dit type zonneboiler wordt een 'zonneboilercombi' genoemd. Het tapcomfort is hoog. De zonneboilercombi is zeer geschikt in combinatie met een ruimteverwarmingssysteem waarbij lage temperaturen worden gebruikt. Dit type zonneboiler (uitgaande van een collectoroppervlakte van circa 6 m²) bespaart globaal 75 à 100 m³ gas extra ten opzichte van zonneboilers (met een oppervlakte van bijna 3 m²) die alleen warmte leveren voor tapwaterverwarming.
    Door de ongelijktijdigheid van aanbod van zonne-energie en vraag naar ruimteverwarming levert de zonne-energie een kleine bijdrage aan de warmtevraag voor ruimteverwarming (ca. 10 tot 20%).
     

Enkele aandachtspunten

  • Bij een individuele zonneboilerinstallatie moet direct na de naverwarmer een thermostatisch mengventiel gemonteerd zijn. Hierdoor wordt het water bij te hoge temperaturen standaard gemengd tot een (ingestelde) maximum temperatuur van 60 of 65 °C. Dit voorkomt verbranding.
  • De leidingen van een zonneboilersysteem moeten zeer zorgvuldig geïsoleerd worden. De isolatie moet bestand zijn tegen temperaturen van 160 °C. Ook dakdoorvoeren moeten goed geïsoleerd worden. Op het dak moet de isolatie bestand zijn tegen vocht en aanvreten door vogels of muizen;
  • Aan de bouwkundige inpassing van de zonneboilerinstallatie moet veel aandacht besteed worden. Denk hierbij aan o.a. de bouwkundige aansluitdetails van de collector op het dak, het leidingverloop (zo kort mogelijk, goede bevestigingsmogelijkheden) en voldoende ruimte voor plaatsing en onderhoud van het voorraadvat c.q. zonneboiler;
  • Er is een kwaliteitskeurmerk voor zonneboilers, genaamd Zonnekeur. Het keurmerk kan van belang zijn voor het verkrijgen van subsidies.
  • Ruimteverwarming met behulp van actieve zonne-energie wordt steeds interessanter bij vergroting van de mogelijkheden van seizoensopslag voor zonnewarmte.
  • Naarmate het temperatuurniveau van het warmte-afgiftesysteem voor ruimteverwarming lager is kan er een hogere bijdrage geleverd worden door zonne-energie. Een ontwerp-aanvoertemperatuur onder de 40 °C is aan te bevelen.

 

Bron: Energievademecum Energiebewust ontwerpen van nieuwbouwwoningen (ISSO)

Duurzaam thema: