De zon is onze belangrijkste energiebron !

Zonder zon zou er geen wind energie zijn en zouden fossiele brandstoffen nooit zijn ontstaan, ook biomassa, hout en zelfs waterkracht zijn allemaal te herleiden naar de zon.

Het is dus logisch om de energie rechtstreeks te betrekken van de zon.

En bovendien stuurt de zon geen factuur !

Het is zeer interessant om tapwater met thermische zonne-energie te bereiden omdat hier slechts 2-4 m2 dakoppervlak voor nodig is. Op deze relatief kleine oppervlakte kan namelijk een groot vermogen worden opgewekt. Een thermisch paneel levert ruim 500 kWh per m2 per jaar op. Dit is 5x zo veel als een goed p.v. paneel !

Een thermische solar installatie voor verwarmingsondersteuning kan in combinatie met een lagetemperatuur afgifte systeem zoals vloerverwarming, wand of plafond verwarming de verwarmingskost aanzienlijk verlagen.

De combinatie hout-cv en zonneboiler is ideaal. Zo hoeft de ketel 's zomers niet te branden en is er 's winter warm tapwater via de houtketel.

Thermotrade biedt daarom alle benodigde componententen voor de installatie van een zonneboiler.

Thermotrade werkt met drukgevulde systemen gevuld met glycol.

Vlakkeplaatcollectoren heatpipes en direct doorstroomde vacuumbuizen met montagesystemen voor alle type daken.

Thermotrade geeft alle nodige informatie aan de doe-het-zelver om de installatie te plaatsen zoals dit hoort volgens de regels.

Dit is zeer belangrijk omdat het rendement en de levensduur van de installatie sterk afhangen van de uitvoering van de installatie.

Veel gemaakte fouten

Helaas constateren wij regelmatig dat veel zonne boilers niet op de juiste manier geïnstalleerd worden waardoor de levensduur en het rendement van de installatie sterk kan dalen.

- De meest gemaakte fout is een te hoge systeemdruk en een verkeerde voordruk van het expansievat.

Een correct geïnstalleerde solar installatie heeft een druk van 1 bar bij

20°C in de collector zodat de glycol bij 130 graden in dampfase overgaat en zich in het expansievat verzamelt. Hierdoor wordt de glycol niet onnodig zwaar thermisch belast en zal de antivorst werking van de glycol behouden blijven. Ook worden de componenten van de solar installatie niet over verhit.

Indien de solarleiding zo kort is dat de inhoud kleiner is dan de inhoud van de panelen is een voorschakel vat nodig om het membraan van het expansievat tegen oververhitting te beschermen. Om een collector druk van 1 bar te verkrijgen moet de druk bij de pompgroep worden verhoogd met een druk van 0,1 bar per meter die de collector boven de boiler staat. Dus als de collector 8 mtr. hoger is geplaatst dan de boiler moet de druk op 1,8 bar worden gebracht in koude toestand.

De voordruk van het expansievat moet 0,1 bar lager worden ingesteld dus op 1,7 bar.

- Ook wordt vaak een lier in de solar leiding vergeten waardoor er veel warmte verloren gaat en er condens in de collector ontstaat. Een lier is een U-bocht in de uitgaande solarleiding van de zonne-boiler die er voor zorgt dat er geen warmte kan opstijgen door de leiding. Dit natuurkundig verschijnsel wordt niet door een terugslagklep of zwaartekrachtrem verhinderd. Zonder deze U-bocht gaat de warmte van de boiler weer verloren via de collector en treedt er ook condens vorming op bij vlakke plaat collectoren.

- Verkeerd ingeregeld debiet. De hele opbrengst van de installatie staat of valt met de inregeling van het debiet. Met een te groot debiet zal de temperatuur niet hoog genoeg oplopen en met een te laag debiet zal de temperatuur wel hoog zijn maar de opwarmtijd wordt langer waardoor er minder zonne energie kan worden opgenomen door de collector. Als de leiding diameter te klein is gekozen zal het debiet enkel bereikt kunnen worden met een onnodig sterke circulatiepomp.

De debietregelaar in de solarpomp dient enkel om het maximale debiet in te regelen, de solar verschil regelaar beschikt in de meeste gevallen namelijk over een toerental regeling waarmee de circulatiepomp kan moduleren.

Het juiste debiet is afhankelijk van het type collector en de collector oppervlakte.

De volgende richtlijn kan in de meeste gevallen worden aangehouden:

Debiet 0,65 - 1,0 L/min. per m2 collector opp. voor warm water

Debiet 0,3 - 0,5 L/min per m2 collector opp. voor verwarmings ondersteuning

- Ook een slecht ontluchtte installtie is een veel voorkomend probleem. Thermotrade heeft een zeer krachtige spoelpomp die gratis in bruikleen mag worden genomen bij aanschaf van een solar instalaltie.

Een verkeerd gedimensioneerde installatie kan voor de volgende problemen zorgen:

- Teveel collectoren in verhouding tot het opslagvat: De installatie gaat regelmatig in stagnatie en de glycol wordt te heet waardoor deze afbreekt. Ook worden de materialen van de installatie extreem zwaar thermisch en mechanisch (door uitzetting en krimpen) belast. Heatpipes kunnen hierdoor hun vacuum verliezen, dichtingen kunnen gaan lekken en het membraan van het expansievat kan gaan lekken.

- Te weinig collectoren in verhouding met het opslagvat: De gewenste watertemperatuur wordt vaak niet bereikt waardoor meer na-verwarming nodig is. Het rendement van de collectoren is echter wel optimaal.

Een goede richtlijn is 50 liter opslagvat volume per 1m² collector opp.

Beveiliging tegen onweer wordt meestal niet toegepast maar is zeer belangrijk.

- Het montageframe van de zonne-collectoren dient te worden geaard.

- Er dient best een collectorvoeler overspanningsbeveiliging te worden geplaatst zo dicht mogelijk aan de collector voeler zodat inductie spanning die wordt veroorzaakt door bliksem ontlading in de omgeving niet via de collectorvoeler kabel naar de collectorvoeler kan geraken door de diodes in de beveiliging.

Bij een defecte collector voeler werkt de hele installatie niet meer tenzij er een systeem wordt gebruikt zonder collectorvoeler dat werkt met een circulatie puls.

Wanneer de collector voeler moeilijk te bereiken is (hoog dak) is het aan te raden de overspanningsbeveiliging te plaatsen.

Voor en nadelen van Vacuumbuis, Heatpipe, Vlakkeplaat,  leegloop- en thermosyfon systemen.

Vacuumbuis collectoren

Heeft door het vacuüm vrijwel geen warmteverlies waardoor de opbrengst bij vriestemperaturen hoger is dan bij vlakke plaat collectoren.

De glycol stroomt direct door de buis (direct flow) waardoor de warmteoverdracht optimaal is.

Doordat de buis volledig gevuld is met glycol is de reactietijd van de vacuumbuis wel trager dan bij een heatpipe omdat er veel glycol moet worden opgewarmd.

Zowel heatpipes als vacuümbuis collectoren kunnen zeer heet worden circa 180 tot 300°C.

Dat betekend dat de glycol tegen een zwaardere thermische belasting bestand moet zijn en de antivorst werking sneller zal afnemen. Hierdoor is de kost van de glycol hoger dan bij een vlakkeplaat collector.

De levensduur is gemakkelijk 35 jaar.

Heatpipe collectoren

Dit zijn ook vacuümbuis collectoren, alleen bevindt zich in de Heatpipe een speciale vloeistof/damp mengsel in een gesloten koperen pijp. De warmte stijgt op (de collectoren moeten dus altijd onder een hoek > 20 graden geplaatst worden!) en wordt aan de bovenkant van de pijp afgeven aan de glycol in de verzamelbuis. Dit geschiedt door warmteoverdracht door het koper heen m.a.w. de beide vloeistoffen blijven dus gescheiden van elkaar.

De voordelen hiervan zijn dat er weinig vloeistof massa opgewarmd hoeft te worden en de collector reeds bij lage instraling (dus bijvoorbeeld grijze lucht) sneller warmte gaat afgeven dan een vacuümbuis of een vlakkeplaat collector.

Nadeel zijn de overdrachtsverliezen die men bij direct flow vacuumbuis niet heeft.

De levensduur van de heatpipe is beperkt en wordt gemiddeld op 10-15 jaar geschat doordat de buis zijn vacuüm kan verliezen of de vloeistof in de heatpipe kan verdampen. De componenten staan namelijk bloot aan zeer grote temperatuur schommelingen (-20 tot +300°C)

Veelvuldige stagnatie (oververhitting van de collectoren) kan het systeem of onderdelen daarvan versneld doen slijten. Hiervan zijn expansievaten en eventuele kleppen en pompen het voornaamste

slachtoffer.

De vlakke plaat collectoren zijn meestal zo ontworpen dat er bij stagnatie een minimale hoeveelheid vloeistof (enkele ml) hoeft te verdampen om de hele collector te vullen met damp.

Voor de vacuümbuis en heatpipe collectoren geldt dit niet en moet de volledige inhoud van de collector verdampen. Dit beschadigt dus meer antivries, maar ook komt er een veel groter belasting op het expansievat. Om dit op te vangen wordt het expansievat overgedimensioneerd en dus duurder. Een voorschakel vat kan dit probleem verhelpen maar de glycol inhoud van het systeem wordt hierdoor weer groter.

Vacuümbuizen zijn efficiënt zolang de vacuüm in de buis behouden blijft. De vacuümkrachten op de

buis zijn enorm en het risico op beschadigen (tijdens montage) is groot.

Vlakke plaat collectoren

Zijn vrijwel onverwoestbaar en kunnen tegen de grootste hagelstenen. Er kan zelfs overheen gelopen worden.

Door de minimale uitstraling van warmte vanaf het absorber oppervlak ontdooien de vlakke plaat collectoren veel sneller dan de vacuümbuis collectoren. De vacuümbuizen kan men in de winter goed controleren of het vacuüm nog intact is, door het feit dat kapotte buizen niet bevroren zullen zijn.

Vacuüm buizen die wel een goed vacuüm hebben blijven gedurende lange tijd bedekt met ijs/sneeuw en zullen dus niet werken.

In tegenstelling tot vacuümbuis collectoren kan men vlakke plaat zelfs geforceerd ontdooien door de circulatiepomp even tijdelijk aan te zetten.

Met de meeste regelingen is het mogelijk om ’s zomers de buffer ’s nachts terug te koelen zodat de collectoren de volgende dag niet direct weer in stagnatie gaan.

Dat is met vacuümbuis collectoren een stuk lastiger omdat deze de warmte niet af kunnen geven aan de omgeving.

Misschien wel het allerbelangrijkste voordeel van de vlakke plaat collector is dat deze zodra de collector warmer wordt – bijvoorbeeld doordat deze zijn warmte niet kwijt kan in de zomer – een lager vermogen gaat afgeven. Dat noemen we het zelfremmend vermogen van de vlakke plaat collector. Dit biedt als voordeel dat we in de zomer minder vermogen uit de zon krijgen. Hierdoor

kan het totale aantal collectoren op het systeem worden vergroot waardoor we in

de lente en herfst weer meer vermogen kunnen leveren dan dat mogelijk is met vacuümbuis

collectoren.

• meer collectoren toepassen,

• vaak tegen een lagere prijs,

• een hogere jaaropbrengst

• minder slijtage,

• langere levensduur

• mooier om te zien (eventueel indak systeem mogelijk)

•praktisch onverwoestbaar

• langere levensduur van de glycol

• minder slijtage aan de installatie

Er wordt vaak gezegd dat vacuümbuis collectoren beter zijn doordat ze in koudere omstandigheden een hoger rendement hebben.

Bij een buitentemperatuur van -10 °C is de vacuümbuis iets in het voordeel, maar de vraag is of de zon dan überhaupt wel schijnt. Er zijn in Nederland en België slechts een handjevol winterdagen helder blauwe lucht en lage buitenlucht temperaturen. Daarbij komt dat de korte daglichtperiode in de winter maakt dat het systeem als geheel zich hier niet op moet willen terugverdienen. Het systeem zal zich moeten terugverdienen in het overgangsseizoen (de lente en de herfst) wanneer het buiten rond de 5 tot 10 graden is en de vloerverwarming het huis warm houdt. De vlakke plaat collector presteert dan net zo goed als de vacuümbuiscollector en het bruto oppervlak dat men toe kan passen kan maximaal vergroot met minder stagnatie in de zomerperiode.

Vloerverwarmingssystemen met een thermisch gelaagd buffervat zijn - vanwege de lage temperaturen onderin het gelaagd buffervat - het ultieme systeem voor de vlakke plaat collector. Indien er ook radiatoren in de woning aanwezig zijn en deze op hoge temperatuur uitgelegd zijn, dan neemt het rendement van de gehele installatie af onafhankelijk van welke type collector er wordt toegepast.

Voor tapwater systemen waar altijd hoge temperaturen gemaakt moeten worden, zou men kunnen overwegen om vacuümbuis collectoren toe te passen. Echter, aangezien de energiebesparing puur uit tapwater moet komen en dit per definitie zeer klein is, is de meerinvestering in een vacuumbuis of heatpipe collector vaak niet rendabel. Dan is het dus puur financieel gezien zinvoller om juist een goedkopere vlakke plaat collector toe te passen

Leegloop systemen

De collectoren hierboven zijn allemaal drukgevulde systemen met glycol. Er bestaan ook nog leegloopsystemen waar geen glycol nodig is omdat de inhoud van de collector en leiding terug loopt in een drukloos vat en dus niet kan bevriezen. Deze systemen zijn meer geschikt voor landen die dichter bij de evenaar liggen omdat de zon daar veel krachtiger is en de collector regelmatig in stagnatie zou gaan. Glycol zou hier veel te snel verslijten. En bevriezingsgevaar is hier vrijwel niet.

Thermosyfon systemen

Dit zijn systemen met een boiler boven de vacuümbuizen. Dit systeem werkt goed in de zomer maar is  in de winters niet geschikt omdat de boiler buiten staat en dus veel te veel warmteverlies heeft.  Het voordeel is dat dit een zeer goedkoop systeem is dat geen pomp of regeling nodig heeft maar volledig op  natuurkundige principes werkt dus ook zonder elektriciteit. De thermosyfon boiler is dan ook een ideale oplossing voor vakantiewoningen.

Bij de keuze van de collector en het systeem is het dus vooral van belang in welke situatie de collector wordt gebruikt.

Vlakkeplaat collector: ideaal voor ons klimaat en de beste keuze op lange termijn

Vacuumbuis collector: ideaal in streken waar het veel vriest maar toch zonnig is zoals in de bergen van Oostenrijk, Zwitserland of zuid Duitsland. En waar een lange levensduur belangrijk is.

Heatpipe collector: ideaal in streken waar het zeer koud is en waar het regelmatig bewolkt is.

Leegloop systemen: ideaal voor warme landen zoals Spanje, Griekenland, Portugal. Waar een overvloed aan zon is.

Thermosyfon systemen: ideaal voor warme landen zoals Afrika waar de kostprijs zo laag mogelijk moet zijn en het systeem zo eenvoudig mogelijk. En waar glycol te snel zou verouderen.

Ook zeer geschikt voor vakantiewoningen waar enkel in de zomer warm water nodig is.

Voor meer informatie kunt u altijd met Thermotrade contact opnemen.