Schematische samenstelling van de zonnecollector.

Wat is een zonneboiler?

Een zonneboiler is een installatie die bestaat uit een collector (waar het zonlicht in wordt gevangen) en de boiler (waar het warme water wordt gebufferd). De collector bestaat uit een aantal onderdelen, waarvan de absorber de belangrijkste is. Deze geeft de opgenomen zonnewarmte af aan een eronder gelegen leiding die het transporteert naar het opslagvat waar de warmte via een warmtewisselaar wordt uitgewisseld met het water in het vat.

In hoofdlijnen zijn er twee soorten systemen:
-     een volgevuld (of drukgevuld) systeem;
-     een leegloopsysteem.

Volgevulde systemen komen het meest voor. Hierbij hoeft de collector niet boven de boiler te liggen, waardoor dit systeem altijd kan worden toegepast. Een nadeel is dat het wel onderhoud behoeft. Het anti-vries- en watermengsel neemt door de wisselende temperaturen in kwaliteit  af en zal elke drie jaar moeten worden gecontroleerd en zo nodig moeten worden vervangen. Anti-vries heeft bovendien minder goede warmteoverdragende eigenschappen dan water, waardoor het rendement wat lager is. Bij een drukgevuld systeem is naast een expansievat  ook een drukventiel nodig, om bij overdruk de vloeistof op te vangen.

Bij een leegloopsysteem moet de collector boven de boiler worden geplaatst en de leidingen moeten op afschot worden gemonteerd. De montagevrijheid is dus kleiner dan bij een volgevuld systeem, ook vanwege het benodigde leegloopvat. Een alternatief is dat het water wordt opgevangen in een dubbel gedeelte van de boiler. Bij een leegloopsysteem kan de collector leeglopen als het niet zinvol is om warmte op te halen, zoals bij inval van extreme kou of hitte. Het leegloopvat beschermt tegen vorst en oververhitting.

Overigens is het een misverstand dat leegloopsystemen geen warmte leveren als het vriest. In vergelijking met volgevulde systemen, waarin de zon ook de koelvloeistof mee moet opwarmen, reageert een leegloopsysteem zelfs eerder op de eerste zonnestralen. Bovendien is het leegloopsysteem onderhoudsvrij.

Zonneboilersystemen

Standaard

De standaardzonneboiler verwarmt met een collector van 3 m² een voorraadvat van 80 – 150 liter, terwijl een combi cv-ketel of een geiser zorgt voor naverwarming om het water op een legionellaveilige temperatuur van 60 ⁰C te krijgen. Aandachtspunt is dat het een modulerende geiser of ketel moet zijn die tegen wisselende temperaturen is bestand en geschikt is voor naverwarming. Ketels die dit kunnen, zijn voorzien van het Gaskeur NZ. Combiketels voor huisverwarming en warm water krijgen dit label als ze geschikt zijn voor zogeheten naverwarming voor een zonneboiler. Dat betekent dat deze toestellen voor extra opwarming van water kunnen zorgen, wanneer de zonnecollectoren te weinig warmte opleveren.

Zonneboiler met naverwarming in vat

Bij een zonneboiler met naverwarming ín het vat is het voorraadvat groter (100 – 240 liter). Een collector van 3 m² is nog steeds groot genoeg, maar de naverwarming wordt door een cv-soloketel verzorgd.

Compacte zonneboiler

Een type dat de laatste tijd in opkomst is, is de zonneboiler. Hierbij worden de collector en boiler gecombineerd in een enkel toestel dat op het dak wordt gemonteerd. Een ketel of geiser zorgt voor de naverwarming. Een voordeel van dit systeem is dat er op zolder geen ruimte voor een boiler hoeft te worden vrijgemaakt. Een nadeel is dat zo’n vat op het dak wel kwetsbaarder is voor extreme weersomstandigheden.

Cv combi-boilers

Ten slotte heb je nog de cv combi-boilers. Het voorraadvat is flink groter (250 liter), de collector is bij voorkeur (flink) groter dan 3 m² en er is geen aparte naverwarmer nodig. Voordeel is dat je dit systeem mogelijk ook kunt inzetten voor het opwarmen van cv-water. De prijs is, door het grotere benodigde collectoroppervlak, echter wel hoger.

Vlakkeplaat- of vacuümbuiscollector

Er zijn twee soorten collectoren te onderscheiden:
-     vlakkeplaatcollectoren;
-     vacuümbuiscollectoren.

De vlakkeplaatcollector monteer je tussen de dakpannen of, als het een plat dak betreft, op een frame (om de ideale hoek van 450 te halen). Het water wordt rechtsreeks door de zon opgewarmd en afgevoerd naar de boiler. De vacuümbuiscollector werkt volgens hetzelfde principe als de warmtepomp; het gas in de buis wordt warmer door de instraling. Vervolgens verdampt het gas en wordt het bolletje heel heet. De warmte wordt afgegeven aan een transportleiding  die het via een warmtewisselaar weer aan de boiler af geeft. Het bolletje koelt daardoor af, het gas condenseert en het proces start weer van voren af aan.

De vacuümbuiscollector is volgens Van Tongeren vooral in het voorjaar en in het najaar interessant, omdat hij uit diffuus licht veel meer energie haalt dan een vlakkeplaatcollector. Hij is ook compacter. Dit type collector is op dit moment nog wel duurder.

Plaatsing van het systeem

Bij de plaatsing van een collector moet je volgens Van Tongeren rekening houden met een aantal zaken. ‘Zorg voor een goede oriëntatie en hellinghoek. Ga niet blind op de klant af als hij zegt dat hij een tuin op het zuiden heeft, maar verifieer dat. Een gemakkelijk hulpmiddel is de ‘instralingsschijf’ van Ecofys, waarmee je op elke willekeurige plek in Nederland de eigen globale instralingscondities op eenvoudige wijze kunt bepalen. Daarnaast is voor het rendement van de collector van belang naar de omgevingsfactoren te kijken. Bomen, hoge gebouwen, maar ook dakkapellen en overige obstakels kunnen grote invloed hebben op de instraling.’ Overigens zijn er wettelijke beperkingen aan wat het ministerie van Infrastructuur en Milieu toestaat. Zo mag de collector bij een schuin dak niet uitsteken en moet hij in, of direct op het dakvlak worden geplaatst in dezelfde hellinghoek als het dakvlak. Op een plat dak moet hij op dezelfde afstand van de dakrand staan als de collector hoog is. De hellinghoek mag niet meer dan 350 bedragen. Verder mogen collectoren niet op een monument of in een beschermd stads- of dorpsgezicht worden geplaatst. Van Tongeren geeft nog aan dat veilig werken ook erg belangrijk is. ‘Uiteraard is valbeveiliging verplicht. En mijn advies zou zijn een kraan te huren die de spullen op het dak kan afleveren. Ga niet lopen slepen met collectoren en frames.’

Een ander aandachtspunt noemt hij een waterdichte dakdoorvoer. En wat volgens hem nog wel eens over het hoofd wordt gezien, is de grootte van de boiler. ‘Dan blijkt hij niet door de deur te passen, of is de draagkracht van de (zolder)vloer onvoldoende. Een boiler met inhoud weegt al snel meer dan 200 kg. Of er blijkt op zolder onvoldoende ruimte voor een leegloopgedeelte te zijn.’ Van Tongeren adviseert ook om zorgvuldig te werken. ‘Ik loop nog regelmatig tegen situaties aan waarbij de leidingen op tegenschot liggen, in plaats van op afschot. Of dat het leidingwerk tussen de boiler en de naverwarmer ontbreekt, door miscommunicatie. Of dat een leegloopsysteem wordt vol afgevuld bij de ingebruikstelling. Het gekste wat ik ooit heb gezien was dat de vacuümbuizen omgekeerd waren gemonteerd. Maar pas echt gevaarlijk is het gebruik van kunststofleidingen. De temperaturen kunnen oplopen tot ver boven het smeltpunt van kunststof. Gebruik dus koper en monteer de leidingen bovendien op een plek waar bewoners zich er niet gemakkelijk aan kunnen verbranden.’

IJsklontje

Ga als monteur niet weg voordat je de leidingen hebt doorspoeld en de ΔT-regeling goed is geïnstalleerd. Deze is belangrijk voor het aan- en uitspringen van het systeem. En misschien is het nodig de ΔT-regeling te ijken, zodat een goede werking is gewaarborgd. Controleer ook altijd of er geen breuken in de bekabeling zitten, dit kun je achterhalen door ze door te meten. En houdt er rekening mee dat je de het systeem alleen in bedrijf kunt stellen indien de zon schijnt. Er is wel een foefje om dat te omzeilen, verklapt Van Tongeren. ‘Een bakje water met ijsklontjes waar je  de sensor van  de ΔT-regeling in plaatst om kunstmatig te testen of hij reageert.’ 

Meer informatie
Op de website van de Groene Energiewinkel is actuele informatie te vinden over wat wel en niet op een dak mag worden geplaatst.

Tekst: Paul Smorenburg