Werking zonneboiler

Elementen zonneboilersystemen

vlakke zonnecollectoren op het dak
boiler met een warmtewisselaars boven en onder
pomp
verschiltemperatuur-regelaar
naverwarming

De werking van de zonneboiler

Een zonneboiler zet zonnestraling om in warmte en slaat die warmte op in een voorraadvat met water. Geeft de zon niet voldoende warmte, dan zorgt de naverwarming ervoor dat we altijd voldoende warm water beschikbaar hebben. De hoofdonderdelen van een zonneboiler zijn de zonnecollector, de leidingen, het voorraadvat, de regeling en de naverwarming.

Het invallende zonlicht wordt opgevangen door de zonnecollector en zet het om in warmte. De collector geeft de warmte door aan een vloeistof die de zonnewarmte van de collector naar het opslagvat brengt.

De vloeistof circuleert in de leidingen tussen de collector en het voorraadvat. De vloeistof neemt warmte op in de collector en geeft die af aan het water in het voorraadvat. De afgekoelde vloeistof wordt dan weer naar de collector gepompt om opnieuw op te warmen.

Het voorraadvat zorgt ervoor dat de door de zon geproduceerde warmte wordt bijgehouden tot op het moment dat er warm water nodig is. Bij voldoende zonlicht kunnen de zonnecollectoren het water in het voorraadvat gemakkelijk opwarmen tot boven 60°C.

De regeling schakelt de pomp aan zodra de zonnecollector warmer is dan het water in het voorraadvat. Zo wordt de collector tevens beschermt tegen bevriezing en oververhitting.

Als de zon niet voldoende warmte levert, zorgt de naverwarming ervoor dat de gewenste temperatuur bereikt wordt. De naverwarming is mogelijk een elektrische weerstand, een doorstroomtoestel op gas of de CV-ketel. Bij een duoboiler zit de naverwarming in het voorraadvat.

Hoe vangt de collector de warmte op

Het zonlicht valt in op een metalen plaat die bedekt is met een speciale laag die bijna alle zonnestraling absorbeert en omzet in warmte. De onderzijde van de metalen plaat is verbonden met een circuit van buizen. Door het circuit stroomt een vloeistof die de warmte opneemt en transporteert. Isolatie aan de achterkant van de absorber en een glasplaat ervoor vermijden dat er warmte verloren gaat. Dat geheel vormt een vlakke plaatcollector. Er bestaan echter ook andere collectoren. Vacuüm collectoren bestaan uit vacuüm buizen met één smalle absorber per buis. Om voldoende energie te kunnen leveren moet de zonnecollector zo geplaatst worden dat er zoveel mogelijk zonlicht op valt. Die hoeft niet per se pal naar het zuiden gericht te staan. Een oriëntatie tussen zuidoost en zuidwest en een hellingshoek tussen 20° en 60° leveren ook een goede opbrengst.

Plaatsing en installatie collector

De plaatsing van de zonneboiler bestaat uit drie delen en wordt verricht door een installateur. De collector wordt op het dak geplaatst, daarna wordt het voorraadvat geplaatst en tot slot worden de pomp en naverwarmer aangesloten. Collectoren zijn in allerlei soorten en maten verkrijgbaar. Standaard zijn alle collectoren vierkant of rechthoekig. De meeste typen collectoren hebben een aluminium frame, dat ook op een plat dak kan worden gemonteerd. Voor een eengezinswoning kan, vooral afhankelijk van het warmwatergebruik, het collectoroppervlak uiteenlopen van 1,4 m² tot zo'n 5,5 m².

Een zonneboiler heeft de hoogste opbrengst als de collector

· geöriënteerd is tussen zuidwest en zuidoost;

· een hellingshoek heeft tussen 20 en 60 graden.

Een zonnecollector werkt op direct zonlicht en op diffuus zonlicht. De opbrengst met direct zonlicht is hoger. De maximale zoninstraling wordt bereikt als de collector in een hoek van 36 graden met het aardoppervlak, en 5 graden westelijk van het zuiden wordt gezet. Een schuin dak met deze kenmerken of een plat dak is ideaal. Natuurlijk zijn er maar weinig woningen te vinden die aan deze voorwaarden voldoen. Bij een oriëntatie tussen zuidoost en zuidwest is altijd een hellingshoek te vinden waarop de jaarlijkse instraling minimaal 90% van dit maximum is. Met behulp van een instralingsdiagram kan de zoninstraling voor elke windrichting en hellingshoek worden bepaald. Zo heeft bijvoorbeeld een collector die ligt op het westen met een hellingshoek van 60 graden een opbrengst 70% van de optimale situatie. Voor plaatsing van de collector moet op het dak zeker 3m2 obstakelvrij en zoveel mogelijk ook schaduwvrij zijn. Schaduw op de collector vermindert de opbrengst. Bekijk dus of niet na een aantal jaren bomen of toekomstige bebouwing een belemmering gaan vormen. De collectoren kunnen in principe op iedere dakbedekking geplaatst worden.

Plaatsing van het voorraadvat

Een voorraadvat is een goed geïsoleerd vat, waarin het water langere tijd op temperatuur wordt gehouden. Deze vaten zijn afgestemd op het type en de grootte van de zonnecollector. De gemiddelde diameter en hoogte zijn respectievelijk 60 cm en 150 cm. De watervoorraad van een boiler varieert van 60 tot 250 liter. Voor het aanschaffen van een zonneboiler moet er dan ook rekening houden met de benodigde ruimte voor de boiler. Tevens moet er ruimte zijn voor een eventuele naverwarmer. Bij een middelgroot huis zal de benodigde ruimte van de boiler niet zoveel problemen opleveren. Bij een compacte zonneboiler, waarin het voorraadvat is geïntegreerd in de collector, is geen extra ruimte nodig voor de plaatsing van een boiler. Het verdient aanbeveling om de verschillende componenten (collector, voorraadvat en cv-ketel) zo dicht mogelijk bij elkaar te plaatsen om wamteverlies in de leidingen te beperken.

Plaatsing pomp en naverwarmer

Op de plek waar de zonneboiler wordt geplaatst, is een aantal voorzieningen nodig. Natuurlijk moet er een aansluiting te zijn op het koude en warme waterleidingnet voor het tapwater. Verder een wandcontactdoos voor de elektrische aansluiting van het pompje en eventueel het elektrisch naverwarmingselement van de zonneboiler. Een zonneboilercombi heeft ook aansluitingen op het gas en het waterleidingnet voor cv-water nodig. Deze zijn meestal al aanwezig wanneer op dezelfde plaats een cv-ketel of combiketel zit of gezeten heeft. Bij woningen die aangesloten zijn op stadsverwarming is de aanleg van een zonneboiler technisch moeilijk te realiseren. De installatiekosten zijn hoog en de milieuwinst is klein. Een stadsverwarmingssysteem is al een efficiënte manier van omgaan met energie.