Hoe werkt een zonneboiler?

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

  • Zonnecollectoren
  • Zonneboiler
  • Pomp unit

De zonnecollectoren zorgen voor opwarming van een warmte dragende vloeistof. Dit is meestal Glycol. De Glycol wordt op basis van het temperatuur verschil boven in de zonnecollector en het water in de boiler (ook wel delta T genoemd), rondgepompt. In de zonneboiler (voorraadvat) stroomt de vloeistof door een warmtewisselaar. Deze zorgt voor de warmteoverdracht van de warmte dragende vloeistof naar het tapwater (drink water) in de zonneboiler.

Het opgewarmde water in de boiler kan gebruikt worden voor toepassingen als douchen, wassen en koken. Tevens kan de opgeslagen warmte met bivalente zonneboilers gebruikt worden voor de ondersteuning van de centrale verwarming.

Daar in Nederland niet alle dagen de zon schijnt, hebben de boilers de mogelijkheid om direct bij te verwarmen met een pelletketel, standaard CV of warmtepomp. Ook kan er met zo genoemde na verarming gewerkt worden. Waarbij het voorverwarmde water uit de zonneboiler voor gebruik door de CV installatie (indien nodig) wordt bij verwarmd tot de gewenste temperatuur.

zonneboiler installatie

Zonnecollectoren

De zonnecollectoren zorgen voor de 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 het opgewarmde oppervlak naar een warmte dragende vloeistof. Doordat de opwarming en warmte uitwisseling plaats vind in de zonnecollector, is er nauwelijks spraken van weersinvloeden. In Nederland kennen we twee type zonnecollectoren;

-          Vlakke plaat zonnecollectoren

-          Vacuümbuis zonnecollectoren

SOLMAX vlakke plaat zonnecollectoren

Vlakke plaat collectoren bestaan uit een vlakke behuizing die is afgesloten met een speciale glasplaat welke de zonnecollectoren geschikt maakt voor weer en wind. Het voordeel van vlakke plaat collectoren is dat deze een relatief groot effectief oppervlak hebben. Doordat nagenoeg het hele zonnecollector oppervlak wordt gebruikt voor het opvangen van zonne energie, is het rendement per ingenomen vierkante meter hoger als bij voorbeeld een vacuümbuis zonnecollector. Daarbij komt dat de kosten van een vlakke plaat collector veelal lager zijn als van een vacuümbuis zonnecollector.

De vlakke plaat zonnecollector is veelal opgebouwd uit een aluminium behuizing. Deze is gevuld met isolatie materiaal om de warmte die is omgezet uit zonlicht niet weer te verliezen aan de buiten lucht. Bovenop het isolatie materiaal 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. 

vlakke plaat 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 hoger als van vlakke plaat 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.

Vacuumbuis collector

Kwaliteit van zonnecollectoren

Er is een groot aanbod van verschillende vlakke plaat zonnecollectoren en vacuümbuis zonnecollectoren. Net groot als het aanbod, is het kwaliteitsverschil tussen de verschillende zonnecollectoren. De veel al 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. De goedkopere panelen zijn de verbindingen 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 collector zal zorgen voor condens op 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 isolatie materiaal 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.

Vlakke plaat zonnecollector of vacuümbuis zonnecollector

Veel al worden vacuümbuis zonnecollectoren aangeschaft omdat de beleving is dat deze een hoger rendement hebben. De vraag of dat vlakke plaat zonnecollectoren of vacuümbuis zonnecollectoren aangeschaft zouden moeten worden, is echter fundamenteler.

In de meeste gevallen is het aanschaffen van vlakke plaat zonnecollectoren de meest gerechtvaardigde keuze. Door de lagere aankoopprijs en relatief grote effectieve oppervlak, is de terugverdientijd van een zonneboiler installatie op basis van vlakke plaat zonnecollectoren lager. Eerder is al omschreven dat van de goedkopere vacuümbuis zonnecollectoren (heat-pipes) het rendement veel lager is. Deze zitten in de praktijk op ongeveer 60% tot 70%.

Wanneer is het beter om kwalitatieve vacuümbuis zonnecollectoren aan te schaffen? Op het moment dat de plaats waar de zonnecollectoren gemonteerd dienen te worden, niet 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 en op platte daken.

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 energie maatschappij. 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 is dit ongeveer 1 vierkante meter effectief zonnecollector oppervlak per 50 liter inhoud van de zonneboiler.

Voor een dekking van ongeveer 20% van de warmtevraag bij vloerverwarming, dient gerekend te worden met ongeveer 0,09 vierkante meter zonnecollector oppervlak voor elke vierkante meter vloerverwarming.

Nanogram

Zonneboiler

De zonneboiler speelt een belangrijke rol in de zonneboiler installatie. De zonneboiler zorgt voor de warmte overdracht van de opgewarmde warmte dragende vloeistof naar het water in de boiler. 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, ect.. 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.

-          Vat in vat zonneboiler (Bivalent en Integra)

-          Standaard boiler

Standaard tapwater boiler

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 isolatie mantel van schuim. De isolatie mantel van de zonneboiler zorgt voor het beperken van het warmteverlies van 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 boiler. De warmte zal in de boiler stijgen. Hierdoor wordt de bovenste laag in de boiler 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 of warmtepomp aan te sluiten, kan het eventueel tekort aan warmte worden toegevoegd aan de boiler.

De koudwater aansluiting van de boiler 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 maar 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.

Standaard zonneboiler

Zonneboilers geschikt voor ondersteuning van de centrale verwarming

Helaas is de hoeveelheid zon en de intensiteit van de de zonne straling 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 tapwater voldoende. Dit betekend dat als het wenselijk is om warmte op te wekken die gebruikt kan worden voor de ondersteuning van de centrale verwarming, 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.

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 en CV ondersteuning, adviseren wij gebruikt te maken van speciale zonneboilers. Deze Bivalente zonneboilers zijn geschikt voor het aansluiten van zowel zonnecollectoren als de centrale verwarming. De bivalente zonneboilers worden in tegen stelling met de standaard zonneboilers gevuld met CV water. In de zonneboiler bevindt zich een extra vat voor tapwater. Deze wordt verwarmd door het omringende CV water. Door de gelaagdheid in de bivalente zonneboiler kunnen de zonnecollectoren nog maximaal bijdrage aan de warmte toevoer. Lees hier meer over een zonneboiler in combinatie met vloerverwarming.

Bivalente Integra Zonneboiler

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 corrosie bescherming. De anode dient elk jaar gecontroleerd te worden. Afhankelijk van de hardheid van het water, zal de anode van enkele tientjes periodiek vervangen dienen te worden. Dit zal in de praktijk om de 4 tot 5 jaar zijn.

Geëmailleerd versus de gelijk geprijsde RVS boilers. De ervaring met RVS boilers uit de lagere prijs klassen zijn niet positief. Het RVS dat gebruikt is en de dikte van het materiaal zorgen voor een snelle slijtage.

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.

Wat kost een Zonneboiler installatie?

Zonneboilers kunnen gezien worden als een goede en groene investering. Een investering in de verduurzaming van uw woning en een verlaging van uw energie rekening. De hoogte van de invetsering is afhankelijk van de grote van de zonneboiler installatie. Daarbij wordt er door de landelijke overheid en de lokale overheid voorzien in subsidies. Deze subsidies zorgen voor een lagere netto investering die de terugverdientijd van een zonneboiler installatie zeer interessant maken.

In onze webshop zijn verschillende complete zonneboilersets samengesteld. Hierbij zijn de zonneboilers in overeenstemming met de hoeveelheid zonnecollectoren. Per set staat ook aangegeven hoeveel subsidie (ISDE van het RVO) u nog terug krijgt na de installatie van de zonneboiler.