Duurzame energie

Brigitte van Egten

Zonneboiler

Brigitte van Egten is directeur van Dutch Solar Systems. Dutch Solar Systems maakt deel uit van het ICT-concern Centric. Ze zijn gericht op inventieve toepassingen van zonne-energie.

Profiel
1. Wat is een zonneboiler?
Simpel gezegd: een zonneboiler draagt de warmte van zonlicht indirect over op uw tapwater (water uit de kraan). Door het gebruik van zonnewarmte voor uw bad, douche of afwas beperkt u niet alleen uw energierekening, maar ook de uitstoot van schadelijke broeikasgassen.
2. Wat is het verschil met een combiketel?
De meeste mensen in Nederland hebben een combiketel. Die zorgt voor de verwarming van het huis en voor de verwarming van het tapwater. Een zonneboiler wordt meestal alleen gebruikt voor de verwarming van het tapwater. Maar anders dan de combiketel gebruikt de zonneboiler daarvoor dus geen kostbaar gas, maar gratis zonlicht.
3. Kan ik met een zonneboilersysteem voldoende warm water opwekken voor mijn huishouding?
Een zonneboilersysteem heeft in Nederland wel naverwarming nodig. Een combiketel bijvoorbeeld, of anders een warmtepomp of een indirect verwarmde boiler. De temperatuur van warm water aan het tappunt moet in Nederland 60 graden zijn. Deze temperatuur haalt de zonneboiler van maart tot en met september zonder problemen, maar van oktober tot en met februari ligt de gemiddelde temperatuur op 40 graden. Te laag dus. En daarom moet er naverwarmd worden.
4. Hoeveel bespaar ik dan eigenlijk met zo’n zonneboiler?
Bekijk op uw gasrekening wat het totale aantal kubieke meters is dat u verbruikt heeft in een jaar. Ongeveer een derde hiervan is toe te schrijven aan de verwarming van tapwater. Dus als er 1500 kuub afgenomen wordt voor koken, verwarming en tapwater, verbruikt u ongeveer 500 kuub voor tapwater. En op deze 500 kuub kunt u met een zonneboiler 50 tot 60% besparen. Bij een grotere woning is het tapwaterverbruik vaak nog fors hoger. Een ligbad, hogere comfort-eisen aan tapwater… En hoe hoger het tapwaterverbruik, hoe hoger de besparing.
5. Hoe werkt een zonneboiler eigenlijk?

Een zonneboilersysteem bestaat uit een zonnecollector, een pomp, een regelunit met twee (temperatuur) sensoren en een zonneboiler. Verder heeft de zonneboiler een terugloopvat of een expansievat, afhankelijk van het systeem dat u gebruikt. Meer over deze vaten bij vraag 14.

De zonnecollector van een zonneboilersysteem bestaat uit verschillende samengestelde onderdelen. De vlakke plaatcollector heeft een glasplaat en een absorber, een meestal koperen plaat waar koperen leidingen ingelast of gesoldeerd zitten. Het koude water wordt met druk van de pomp door deze leidingen omhoog gebracht, en daarna, verwarmd door de zonnecollector, weer richting zonneboiler gestuurd.

In de zonnecollector zit een sensor die de temperatuur meet. Onder in de zonneboiler zit ook een sensor die de temperatuur meet. Aan de hand van het verschil in temperatuur tussen het water in de zonneboiler en het water in de zonnecollector, bepaalt het systeem of en hoelang de pomp gaat draaien.

Via de warmtewisselaar in de zonneboiler wordt de warmte van de zonnecollector afgegeven aan het water in de boiler. Op deze manier ontstaat een voorraad warm water waar u gebruik van kunt maken op het moment dat het u uitkomt.

Het warme water dat u uit uw kraan krijgt is dus nooit in de collector geweest. Van warmtewisselaar in de zonneboiler naar de zonnecollector en weer terug naar de zonneboiler, is een gesloten circuit. Drukloos bij een leegloopsysteem en onder druk bij een drukgevuld systeem.

 

zonneboilersysteem4

6. Ik heb helemaal geen combiketel, maar een gewone cv-ketel en een geiser. Kan er bij mij dan ook een zonneboiler worden geïnstalleerd?
Geen probleem. Als de solo ketel enkel uw huis verwarmt, kan er een zonneboiler met een dubbele warmtewisselaar geplaatst worden. De geiser is dan niet meer nodig. Via de onderste warmtewisselaar in de boiler wordt de warmte van de collectoren overgedragen aan het water in de (zonne)boiler. De bovenste wisselaar wordt via de ketel op een temperatuur gehouden van 60 graden. Doordat waterlagen van verschillende temperatuur zich niet mengen in een zonneboiler, zorgt de ketel voor een voorraad water van bijvoorbeeld 60 tot 100 liter boven in de boiler en zorgt de collector dat de rest van de boiler op temperatuur komt. In de periode maart tot en met oktober is de zonneboiler in staat om de temperatuur in het vat tussen de 40 en 80 graden te brengen. Het warmste water stijgt naar boven en de ketel krijgt een signaal dat hij het water niet meer hoeft op te warmen. Op deze manier bespaart u gas.
7. Ik heb stadsverwarming, kan ik gebruik maken van een zonneboiler?
Ja, dat kan als de stadsverwarming alleen wordt gebruikt om de radiatoren mee te verwarmen. Met een kleine elektrische boiler als naverwarming kan een zonneboilersysteem worden geplaatst.
8. Ik heb geen gas in mijn woning. Welk zonneboilersysteem is dan geschikt voor mij?
U heeft mogelijk een warmtepomp en/of uw water wordt elektrisch in een boiler verwarmd. Water elektrisch verwarmen is een stuk duurder dan water met gas verwarmen. U verdient een zonneboiler dus sneller terug wanneer u gewend bent elektrisch water te verwarmen. Er zijn zonneboilers waar een elektrisch element boven in de boiler geschroefd kan worden. Elektrisch wordt er in de boiler een voorraad van 50 tot 80 liter verwarmd en via de warmtewisselaar onder in de boiler levert de collector ook een bijdrage aan de verwarming van het water. Er hoeft dan elektrisch veel minder verwarmd te worden door de bijdrage van de zonneboiler.

Maar er is, energetisch gezien, een nóg betere oplossing. Door het plaatsen van een kleine elektrische boiler en de zonneboiler als voorverwarmer van deze elektrische boiler te gebruiken, loopt u niet het risico dat er elektrisch verwarmd gaat worden als de zon het een paar uur later over zou kunnen nemen. De meerkosten van de elektrische boiler komen overeen met de meerkosten van de grotere zonneboiler met elektrisch element. U kunt dus kostenneutraal meer besparen door in een aparte boiler elektrisch na te verwarmen.
9. Is het zinvol om met een zonneboiler mijn woning te gaan verwarmen?
Antwoord: ja en nee. Bij traditionele verwarming (verwarming door water op hoge temperaturen) is het niet erg zinvol. De extra investering aan collectoren, opslag en installatie wordt dan moeilijk terugverdiend. Bij laagtemperatuurverwarming zoals vloerverwarming kan het zinvol zijn. Deze verwarming vraagt een watertemperatuur van 40 graden, en het water komt op een temperatuur van ongeveer 30 graden terug. In de winterperiode en in voor- en najaar worden deze temperaturen gehaald door de zonneboiler. U kunt dan dus een bijdrage aan de ruimteverwarming verwachten van de zonneboiler.

U moet zich realiseren dat u de meeste behoefte aan ruimteverwarming heeft als de zon het slechtst presteert. De maanden april tot en met september gebruikt u meestal de verwarming niet. In deze periode is de zonneboiler makkelijk in staat de temperatuur op 50 tot 80 graden te brengen. Buiten deze periode heeft de zonneboiler een bereik tussen de 30 en 50 graden. Aangezien u de verwarming niet het hele jaar aan heeft, drukt dit het rendement van de zonneboiler die voor ruimteverwarming wordt ingezet. Het aantal kuub gas dat u gaat besparen op uw ruimteverwarming is afhankelijk van de opslag, het aantal collectoren en uw stookgedrag.
10. Kan ik door de zonneboiler verwarmd water gebruiken voor mijn vaatwasser en mijn wasmachine?
Ja, dat kan. Het is zelfs een erg goed idee en u kan hier veel mee besparen. U heeft dan wel een warmwater tappunt nodig in de ruimte waar uw witgoed staat. In de handel zijn de zogenaamde hot-fill vaatwasser en wasmachines. Deze apparaten zijn hiervoor speciaal bedoeld.
11. Wat is GJ?
GJ is een eenheid van warmte waarin de opbrengst van een zonneboiler per jaar wordt uitgedrukt. Vraag altijd aan de fabrikant van de zonneboiler wat het aantal GJ is dat de zonneboiler bespaart. Een gemiddelde zonneboiler met een enkele collector bespaart 3.5 tot 4 GJ met een opslag tussen de 100 en 140 liter.
12. Hoe groot moet mijn boiler zijn?
Een opslag tussen de 100 en de 140 liter is voldoende voor het douche- en tapwaterverbruik van drie tot vijf personen. Indien vaak gebruik wordt gemaakt van een ligbad is een boiler van 150 tot 200 liter aan te raden. Bij een opslag van ca. 200 liter is het verstandig een extra collector te plaatsen.
13. Welke typen zonneboilers zijn er?
Er zijn bij de vlakke (glas)plaatcollectoren vier types te onderscheiden:

1. Het drukgevulde systeem
2. Het leegloopsysteem
3. Het thermosifon systeem
4. Vacuümbuiscollectoren

Er zijn ook collectoren met een kunststofafdekking in plaats van een glasplaat. Deze collectoren zijn lichter maar hebben als nadeel dat kunststof onder werking van UV-licht aan rendementsverlies lijdt. Glasplaat collectoren presteren na twintig jaar nog hetzelfde als in het eerste jaar. Dat gaat voor kunststof collectoren niet op.
14. Wat zijn de voor- en nadelen van de vier genoemde systemen?
Ad 1. Het drukgevulde systeem kan altijd geplaatst worden. De collector hoeft niet boven de boiler te liggen. Een nadeel is dat dit systeem wel onderhoud nodig heeft. Door de hoge temperaturen in de zomer en de lage in de winter neemt de kwaliteit van de zonneboilervloeistof sterk af. Deze vloeistof bestaat uit een mengsel van glycol en water. Om de drie jaar moet de vloeistof gecontroleerd en zonodig vervangen worden. Deze kosten moeten van de besparing afgetrokken worden. Glycol heeft minder goede warmteoverdragende eigenschappen dan water. Het rendement bij glycolsystemen is hierdoor wat lager. Bij een drukgevuld systeem heeft u wel een expansievat nodig om bij overdruk vloeistof op te vangen.

Ad 2. Bij het leegloopsysteem moet de collector hoger dan de bovenkant van de boiler geplaatst worden. De leidingen moeten op afschot (bewust aangebrachte helling) gemonteerd worden. Je hebt dus minder montagevrijheid dan bij drukgevulde collectoren. Het leegloopsysteem is onderhoudsvrij. Dit is een voordeel ten opzichte van de met vloeistof gevulde collectoren. Bij een leegloopsysteem heeft u wel een leegloopvat nodig. Daarin loopt de collector leeg in als het niet zinvol is om warmte op te halen. Het leegloopvat beschermt tegen oververhitting en vorst.

Een groot misverstand is dat een leegloopsysteem niet actief is als het vriest. Als er overdag strenge vorst is, is er ook veel licht. Licht dat op de collector komt, wordt omgezet in warmte. Het systeem kan dus bij strenge vorst behoorlijk wat licht invangen en dus warmte overdragen . In een drukgevuld systeem staat de collector altijd vol vloeistof. In de winter moet eerst de vloeistof mee verwarmd worden voordat de collector actief kan worden. Een leegloopsysteem start dus eerder op dan een drukgevuld systeem.

Ad 3. Deze systemen werken zonder pomp. Ze worden veel in het Middellandse Zeegebied en in Afrika toegepast. Deze systemen worden net als drukgevulde systemen gevuld met een mengsel van water en glycol. Bij het thermosifon systeem moet de boiler altijd hoger staan dan de bovenkant van de collector. Het systeem maakt gebruik van natuurlijke circulatie. In zuidelijke landen wordt de boiler vaak op het dak geplaatst.

Ad 4. Vacuümbuiscollectoren hebben een hogere energieafgifte per m2 dan de meeste conventionele vlakke plaat zonnecollectoren. De buiscollector heeft een hoger thermisch-energetisch rendement doordat de ruimte tussen de binnen- en buitenbuis vacuüm is. Deze vacuümruimte heeft een isolerende werking en voorkomt dus warmteverlies. Daarnaast heeft de vacuümbuiscollector een efficiënte warmteoverdracht doordat het water direct door de buis stroomt. Deze collectoren zijn 30 jaar later ontwikkeld dan de vlakke plaat collector en daardoor minder beproefd op levensduur. Ook is bij deze collectoren de terugverdientijd langer omdat ze duurder zijn dan vlakke plaat collectoren. De gasdichtheid is het kwetsbare punt bij deze collectoren. Indien deze verdwijnt gaat dit ten koste van het rendement. Vacuümbuiscollectoren hebben onderhoud nodig.

Aanbevolen links

  • Print dit artikel
  • Bookmark and Share

Aanmelden nieuwsbrief

Partner informatie