Hoe werkt een zonneboiler?

‘Zonneboiler’ is een veel gebruikte verzamelnaam voor een complete installatie die geschikt is om zonne-energie om te zetten in bruikbare warmte. Een zonneboiler installatie bestaat normaal gesproken uit drie hoofdcomponenten;

  • Zonnecollectoren
  • Zonneboiler
  • Regel unit
De zonnecollectoren zetten zonlicht om in warmte. Deze warmte wordt op een efficiënte wijze overgebracht op een vloeistof. Deze warmtedragende vloeistof is meestal gebaseerd op glycol. De opgewarmde vloeistof wordt, als het temperatuurverschil tussen de warmtedragende vloeistof en het water in de boiler voldoende hoog is (ook wel Delta T genoemd) rondgepompt. In de zonneboiler stroomt de warmtedragende vloeistof door een spiraalbuis die omringt wordt door water. Ook wel warmtewisselaar genoemd. Via de warmtewisselaar wordt de warmte van de warmtedragende vloeistof overgedragen aan het omringende drinkwater.
Meestal wordt de zonneboiler installatie ingezet voor het verwarmen van tapwater. Het is technisch mogelijk om de vloerverwarming aan te sluiten op de zonneboiler. Echter blijkt in de praktijk dat de opgewekte warmte in de periodes dat de verwarming wordt gebruikt, onvoldoende is om van enige betekenis te zijn.
hoe werkt een zonneboiler?
De zonneboiler is het buffervat. Welke indirect wordt opgewarmd met de opgevangen zonne-energie. Jammer genoeg is het in Nederland niet het gehele jaar door zonnig weer. Het is dan ook aan te bevelen om naast de zonnecollectoren, nog altijd een warmtebron toe te voegen aan de installatie. Een paar voorbeelden hiervan zijn;
  • De traditionele gasgestookt cv-ketel. Zoals in de afbeelding hierboven te zien is, wordt de ketel meestal na de zonneboiler geplaatst. Het (voor) verwarmde water, stroomt via de koud water ingang van de cv-ketel door de cv-ketel. De cv-ketel (mits voorzien van het NZ-keurmerk) zal de ontbrekende warmte toevoegen. Ook als het water in de boiler maar 30 graden is, wordt energie bezuinigd. De cv-ketel stemt namelijk zijn stookgedrag af op de inkomende watertemperatuur. Dit is in Nederland de meest toegepaste opstelling.
  • De pelletketel. De pelletketel is een ideale vervanging voor de traditionele gasgestookte cv-ketel. De pelletketel kan eenvoudig hoge temperaturen bereiken is bij een grote warmtevraag goedkoper in gebruik als een gasgestookte ketel. In tegenstelling tot een traditionele cv-ketel is de pelletketel geen doorstroomtoestel. De pelletketel zal de zonneboiler dan ook verwarmen via de bovenste warmtewisselaar.
Het opgewarmde water in de boiler kan gebruikt worden voor toepassingen als douchen, wassen en koken.
Kan een zonneboiler installatie dan helemaal niet voor ondersteuning van centrale verwarming gebruikt worden? Zeker wel, alleen adviseren wij dan een bivalent systeem te gebruiken. Hierbij wordt een warmtebuffer gebruikt voor het koppelen van meerdere warmtevragers aan meerdere warmtevragers. Het inzetten van een bivalente zonneboiler is complexer als de standaard zonneboiler. Daarbij dient de volledige buffer ook in de zomer op temperatuur gehouden te worden voor warm tapwater.
hoe werkt een bivalente zonneboiler?

Zonnecollectoren

De zonnecollectoren zorgen voor de efficiënte omzetting van zonne-energie in warmte. Een donker zeer goed warmtegeleidend oppervlak wordt opgewarmd door het licht van de zon. Het warmtegeleidend oppervlak is voorzien van een warmtewisselaar. Deze zorgt voor de overdracht van warmte in het opgewarmde oppervlak naar een warmte dragende vloeistof. Het proces van het omzetten van licht in warmte vindt plaats in de zonnecollector. Er is dan ook nauwelijks sprake van weersinvloeden. In Nederland kennen we twee type zonnecollectoren;
  • Vlakkeplaat zonnecollectoren
  • Vacuümbuis zonnecollectoren

SOLMAX vlakkeplaat zonnecollectoren

Vlakke plaat zonnecollectoren bestaan uit een vlakke behuizing die is afgesloten met een speciale glasplaat welke de zonnecollectoren geschikt maakt voor gebruik in weer en wind.  De vlakke plaat zonnecollector is opgebouwd uit een aluminium behuizing. Deze is gevuld met isolatiemateriaal om de warmte, die is gewonnen uit zonlicht, niet weer te verliezen aan de buiten lucht. Bovenop het isolatiemateriaal is een buizenstelsel aangebracht waardoor de warmte dragende vloeistof (glycol) stroomt. Hier direct aan vast is een speciale folie bevestigd die de zonne-energie omzet in warmte. De collector wordt vervolgens afgedicht met een glazen plaat. Dit is speciaal gehard glas welke bestand is tegen weersinvloeden als hagel en sneeuw. 
Het voordeel van de Solmax vlakkeplaat zonnecollector ten opzichte van vacuümbuis zonnecollectoren (of heat pipes) is dat deze een groter effectief oppervlak hebben. Hierdoor genereren de vlakkeplaat zonnecollectoren per vierkante meter collectoroppervlak meer warmte op. 
Solmax vlakkeplaat zonnecollector

Vacuümbuis zonnecollector

Vacuümbuis zonnecollectoren zijn gekend om hun zeer hoge rendement per vierkante meter effectief oppervlak. De zonne-energie wordt op zeek efficiënte wijze omgezet in de vacuümbuis zonnecollector. Een van de grootste voordelen van de vacuümbuis zonnecollector is dat deze minder gevoelig is voor de hoek waaronder ze geplaatst worden. Zo kunnen de vacuümbuis zonnecollectoren geplaatst worden tegen gevels (verticale muren) en op platte daken. De kosten van vacuümbuis zonnecollectoren zijn echter veel hoger als van vlakkeplaat zonnecollectoren. Zeker als dit bekeken wordt per effectieve vierkante meter. Het effectieve oppervlak is door de ruimte tussen de buizen veelal kleiner waardoor ook de opbrengst per vacuümbuis zonnecollector lager is.
vacuümbuis zonnecollector

Kwaliteit van zonnecollectoren

Er is een groot aanbod van verschillende vlakkeplaat zonnecollectoren en vacuümbuis zonnecollectoren. Net zo groot als het aanbod, is het kwaliteitsverschil tussen de verschillende zonnecollectoren. De veelal in China en Turkije geproduceerde zonnecollectoren zijn vaak van lage kwaliteit. Het kwaliteitsverschil tussen de verschillende zonnecollectoren beperkt zich niet tot de gebruikte materialen voor de warmtewisselaar. Ook de wijze van assemblage van de zonnecollector is een punt van aandacht. Bij de goedkopere zonnecollectoren zijn de verbindingen vaak met popnagels geborgd. Hierdoor is de zonnecollector niet luchtdicht en is de levensduur van de zonnecollector aanzienlijk lager als van zonnecollectoren van een hogere kwaliteit. Lucht en water in de zonnecollector zullen zorgen voor condens aan de binnenkant van de glasplaat. Hierdoor wordt het rendement van de zonnecollector beduidend lager. Zonne-energie kan immers minder goed bij het absorptie oppervlak van de zonnecollector komen. Vocht zal tevens zorgen dat het isolatiemateriaal in de zonnecollector verminderd of zijn werking verliest. Ook dit heeft direct invloed op het rendement van de zonnecollector.
De goedkopere vacuümbuis zonnecollectoren (veelal in de volksmond heat-pipes genoemd) zijn tevens slecht geassembleerd waardoor lekkage en een laag rendement binnen korte termijn een feit zijn. De materialen waarvan de vacuümbuis zonnecollectoren zijn gemaakt, zijn veelal kwalitatief minder waardoor ook een hagelbui voor gevaarlijke situaties kan zorgen. Door de constructie kan stagnatie in de heat-pipe collector plaats vinden. Hierdoor kan glycol gaan kristalliseren en de collector doen verstoppen.  

Vlakke plaat zonnecollector of vacuümbuis zonnecollector?

Technisch gezien, heeft de vacuümbuis zonnecollector een hoger rendement als de vlakkeplaat zonnecollector. Al is dit marginaal. Hieronder enkele redenen waarom de keuze voor vlakkeplaat zonnecollectoren in de meeste gevallen de beste keuze is;
  • Vlakkeplaat collectoren hebben meestal een groter effectief oppervlak als vacuümbuis zonnecollectoren.
  • Door het grotere effectieve oppervlak van de vlakkeplaat zonnecollectoren, is de jaaropbrengst hoger. Wat tevens resulteert in een hogere ISDE (subsidie).
  • De vlakkeplaat collectoren zijn in de meeste gevallen een stuk goedkoper als de goede vacuümbuis zonnecollectoren
  • De hogere jaaropbrengst, lagere aanschafprijs en de hogere ISDE maken de businesscase voor de aanschaf van vlakkeplaat zonnebollectoren interessanter als die voor vacuümbuis zonnecollectoren.
Wanneer is het beter om kwalitatieve vacuümbuis zonnecollectoren aan te schaffen? Op het moment dat de plaats waar de zonnecollectoren gemonteerd dienen te worden, verre van ideaal is. Bijvoorbeeld de hoek waarin ze geplaatst kunnen worden ten opzichte van de zon. Vacuümbuis zonnecollectoren zijn minder gevoelig voor minder ideale omstandigheden. Zo kunnen de vacuümbuis zonnecollectoren gemonteerd worden tegen gevels.

Hoeveel zonnecollectoren heb ik nodig?

De hoeveelheid zonnecollectoren hangt samen met twee zaken. De beschikbare ruimte en de warmtevraag. Het heeft geen zin om een ongelimiteerd aantal zonnecollectoren te plaatsen. Er wordt immers warmte opgewekt welke voor eigen gebruik is. De warmte kan niet terug geleverd worden aan een energiemaatschappij. Hierom dient u rekening te houden met uw warmtevraag. Ook als u in de winter een hoge warmtevraag heeft, dient u in de zomer wat te doen met het warmteoverschot. Over capaciteit wordt enkel aangeraden op het moment dat in de zomer een zwembad of dergelijke verwarmd kan worden.
De hoeveelheid aan te bevelen zonnecollectoren, hangt samen met het volume van de zonneboiler. Bij tapwater verwarming is dit ongeveer 1 vierkante meter effectief zonnecollector oppervlak per 50 liter inhoud van de zonneboiler.

De zonneboiler

De zonneboiler speelt een belangrijke rol in de zonneboiler installatie. De zonneboiler zorgt onder andere voor de warmteoverdracht van de dragende vloeistof naar het drinkwater in de zonneboiler. De zonneboiler dient tevens als opslag van de met zonne-energie opgewekte warmte totdat deze gebruikt wordt. Het is dan ook van belang om de inhoud van de zonneboiler af te stemmen op het warmteverbruik van het huishouden. Binnen een huishouden wordt warmte voor verschillende doeleinden gebruikt. Voor centrale verwarming, voor het wassen, voor douchen, etc. Voor de verschillende doeleinden zijn er verschillende boilers die passen. Zo wordt er bij het gebruik van zonnewarmte voor het ondersteunen van de centrale verwarming een andere zonneboiler geadviseerd als bij enkel het opwarmen van tapwater.
  • Standaard zonneboiler 
  • Vat in vat zonneboiler (Bivalent en Integra)

Standaard tapwater zonneboiler

De meest voorkomende zonneboiler is een standaard enkel vat boiler met één of meerdere warmtewisselaars. Deze zonneboiler bestaat uit een vat welke is voorzien van een geïsoleerde mantel van schuim. De geïsoleerde mantel van de zonneboiler zorgt voor het beperken van het warmteverlies vanuit de zonneboiler. De onderste warmtewisselaar in een zonneboiler is voor het aansluiten van zonnecollectoren. De door de zonnecollectoren opgewarmde warmte dragende vloeistof geeft via de warmtewisselaar zijn warmte af aan het water in de zonneboiler. De warmte zal in de boiler stijgen. Hierdoor wordt de bovenste laag in de zonneboiler verwarmd. Bij boilers met een tweede warmtewisselaar, bevind deze zich in de bovenste laag. Door op de bovenste warmtewisselaar in de zonneboiler een pelletketel, cv-ketel of warmtepomp aan te sluiten, kan het eventueel tekort aan warmte worden toegevoegd aan de zonneboiler.
De koudwater aansluiting van de zonneboiler bevindt zich helemaal onderin de zonneboiler. De warmwater aansluiting bevindt zich bovenin de zonneboiler. De zonneboiler heeft tevens een aansluiting voor een ringleiding. Hiermee kan een warmwater circuit aangelegd worden in huis. Hiermee is altijd per direct warmwater beschikbaar als de kraan wordt geopend. Dit systeem wordt veelal bij onze oosterburen of in huizen met grote afstanden tussen kranen en de zonneboiler gebruikt.
De standaard zonneboilers zijn naast de standaard verticale zonneboilers, als horizontale zonneboiler verkrijgbaar. Deze zijn echter uitgerust met een enkele warmtewisselaar. De horizontale zonneboilers (ofwel liggende zonneboilers) zijn ideaal op het moment dat er geen ruimte is voor het plaatsen van een verticale zonneboiler. Horizontale zonneboilers zijn niet geschikt voor het gebruik in combinatie met tapwater warmtepompen. Doordat de horizontale zonneboiler een beperkte hoogte kent, is de (warmte) gelaagdheid die van belang is voor de goede werking va een drinkwater warmtepomp zeer beperkt. 
tapwater zonneboiler

Zijn zonneboilers geschikt voor ondersteuning van de centrale verwarming?

Helaas is de hoeveelheid zon en de intensiteit van de zonnestraling in Nederland beperkt. Voornamelijk in de winter. De opgewekte zonne-energie is in de winter is zelden voldoende om in de hele warmtevraag voor alleen al tapwater te voldoen. Dit betekent als ondersteuning van de centrale verwarming gewenst is, er extra zonnecollectoren geplaatst moeten worden. Wat op zich geen probleem is. Echter in de meeste gevallen ontstaat hierdoor een overschot in de maanden buiten de winter. Een overschot wat te groot is voor de beveiligingssystemen in de zonneboiler installatie. Dit kan gevaarlijke situaties tot gevolg hebben of beschadigingen aan de installatie veroorzaken.
In Nederland zal het dus altijd zo zijn dat er naast zonnecollectoren altijd nog een extra warmtebron benodigd is. Die extra warmtebron kan een cv-ketel op gas, een pelletketel of warmtepomp zijn. Om een installatie te bouwen waarin meerdere warmtegevers (zonnecollectoren, pelletketel, etc.) en meerdere warmtevragers (tapwater, centrale verwarming en zwembad) gekoppeld worden, adviseren wij gebruik te maken van speciale Integra zonneboilers. Deze Integra zonneboilers zijn geschikt voor het aansluiten van zowel zonnecollectoren als de centrale verwarming. 
De Integra zonneboilers worden in tegenstelling tot de standaard zonneboilers gevuld met cv-water. In de Integra zonneboiler bevindt zich een extra vat voor tapwater. Deze wordt verwarmd door het omringende cv-water. Door de gelaagdheid in de Integra zonneboiler kunnen de zonnecollectoren nog maximaal bijdrage aan de warmtevraag. 

Bescherming van de zonneboiler

De zonneboilers zijn geëmailleerd. Deze bescherming zorgt voor de lange levensduur van de zonneboiler. Een levensduur die ongeveer gelijk is aan de vele male duurdere RVS-zonneboilers. De zonneboilers zijn tevens uitgerust met een anode. Deze zorgt voor corrosiebescherming. De anode dient elk jaar gecontroleerd te worden. Afhankelijk van de hardheid van het water, zal de anode van enkele tientjes periodiek vervangen moeten te worden. Dit zal in de praktijk om de 4 tot 5 jaar zijn.
De ervaringen met geëmailleerde zonneboilers zijn uitstekend. Deze doen niet onder voor de RVS-boilers. En zijn kwalitatief beter als gelijk geprijsde RVS-boilers. 

Zonneboiler pomp unit

De rol van de stuur computer en de pomp worden vaak onderbelicht. Deze hebben echter een bijna net zo grote impact op het rendement als de zonneboiler en de zonnecollectoren zelf. Een goede stuurcomputer stuurt de pomp met verschillende snelheden aan. Dit wordt gedaan op basis van de delta T. Dit is het temperatuurverschil tussen de zonnecollectoren en het water in de zonneboiler. Tevens worden de warmteafgifte en de stroomsnelheid gemeten.
De Solmax solar computer is zeer uitgebreid en ondersteunt verschillende zonneboiler installaties. Zo zijn er aparte regelschema’s voor zonnecollectoren in een oost-west opstelling, gebruik van een zwembad, etc. De Solmax solar computer kan worden uitgebreid met de Ekontrol module. Met deze module kunnen de waarden op afstand worden uitgelezen en kunnen instellingen op afstand worden gewijzigd.
Solmax solar computer
Wat gebeurt er als de zonneboiler langere tijd niet wordt gebruikt? Tijdens vakanties wordt er geen tapwater gebruikt. Maar er wordt wel warmte opgewekt. De Solar solar computer is voorzien van een vakantieprogramma. Tijdens dit programma wordt er minimaal warmte gebufferd. Enkel de noodzakelijke hoeveelheid om oververhitting te voorkomen. In de nacht gaat het systeem andersom werken waardoor de opgewekte warmte wordt afgegeven aan de buitenlucht. Zo is het systeem de volgende dag weer klaar voor een volle zonnige dag.

Wat kost een zonneboiler?

De kosten van een zonneboiler installatie zijn afhankelijk van een paar zaken;
  • Het type zonneboiler installatie; een standaard zonneboiler installatie voor tapwater verwarming is relatief goedkoop. De aanschaf van de zonneboiler installatie wordt in de meeste gevallen gesubsidieerd door de overheid. Hierdoor wordt een groot gedeelte van het aanschafbedrag gecompenseerd. De meest gebruikte subsidie is de ISDE. Lees hier meer over de ISDE. 
  • Een Integra zonneboiler systeem is duurder in aanschaf. Het volume van de zonneboiler is meestal groter en er zijn meer mogelijkheden voor het ondersteunen van de centrale verwarming. Ook de aanschaf van Integra zonneboiler systemen wordt in de meeste gevallen gesubsidieerd. Waardoor de aanschaf van de Integra zonneboiler relatief goedkoop is.
  • De meeste klanten van Zonneboiler Magazijn installeren deze zonneboilers aan de hand van de duidelijke installatiehandleidingen. Mocht je de installatie niet zelf willen of kunnen uitvoeren, dan kan dit uitbesteed worden aan een willekeurige installateur. 
  • De situatie waarin de zonneboiler geplaatst dient te worden. De montage van de zonnecollectoren op een schuinpannendak in portret opstelling is goedkoper als een plat-dak opstelling in landscape. Nog los van de complexiteit van situatie waarin de zonneboiler geplaatst gaat worden. Hoe meer aansluitingen en aansluitingen met randsystemen, des te complexer de installatie werkzaamheden. En dus duurder. 
Het dient de aanbeveling om voorafgaande aan de aanschaf van de zonneboiler, goed na te denken over de gewenste situatie. 

Subsidie (ISDE) op een zonneboiler

De overheid voert een klimaatbeleid waarin het gebruik van groene energie sterk gestimuleerd wordt. Deze stimulering bestaat onder andere uit subsidie. Met de Investeringssubsidie Duurzame Energie (ISDE) kunt u een tegemoetkoming krijgen in de aanschaf van een zonneboiler installatie. Met de ISDE wordt de aanschaf van een zonneboiler installatie erg interessant. Terugverdientijd van een Zonneboiler kan zo kort zijn als bijvoorbeeld 2 jaar.

De hoogte van de subsidie op een zonneboiler systeem is afhankelijk van de jaaropbrengst van de installatie. Hoe meer zonnecollectoren er geplaatst worden, des te hoger zal de subsidie op de aanschaf van de zonneboiler installatie zijn.

De ISDE kan (dor particulieren) aangevraagd worden na de installatie en ingebruikname van het systeem.

Zonneboiler Magazijn levert alle zonneboiler systemen met duidelijke montage handleidingen. Zie voor de digitale versie van de meest gebruikte handleidingen.