Waarop letten bij het kiezen van een zonneboiler?
Inleiding Een zonneboiler bestaat uit de drie volgende hoofdbestanddelen: - de zonnecollector(en): het meest zichtbare onderdeel - de boiler of opslagvat warmwater: het meest belangrijke onderdeel - de regeling: het onontbeerlijke onderdeel De adjectieven die wij voor de verschillende onderdelen hebben gebruikt zijn niet lukraak gekozen. Dit artikel heeft als doel het één en ander te verduidelijken om uw investering maximaal te laten renderen.
Zonnecollector Het meest zichtbare onderdeel van de zonneboilerinstallatie zijn uiteraard de zonnecollectoren. Voor de leek is het niet altijd even makkelijk om de verschillende types en merken van collectoren te vergelijken en de juiste keuze te nemen. De zonnecollector wordt namelijk gekenmerkt door meerdere technische eigenschappen waaronder het optisch rendement en de verliescoëfficiënten k1 en k2 de belangrijkste zijn. Het optisch rendement stemt overeen met de doeltreffendheid waarmee de zonnecollector zonne-energie omzet in effectieve warmte. M.a.w. een optisch rendement van 80% betekent dat 80% van de zonne-energie die op de collector invalt ook daadwerkelijk in warmte wordt omgezet. In dit rendement zijn volgende onderdelen reeds verrekend: de lichtdoorlaat van de glazen plaat van de collector en de omzettingsfactor van de absorber (de donkere plaat in de zonnecollector). Des te hoger het optisch rendement, des te meer zonne-energie in effectieve warmte wordt omgezet. De verliescoëfficiënten k1 en k2, respectievelijk voor de convectie- en de stralingsverliezen, vertellen ons hoe goed (of hoe slecht) de zonnecollector geïsoleerd is. De waarden van die coefficiënten moeten dus zo klein mogelijk zijn. Des te lager k1 en k2 des te beter de zonnecollector de omgezette warmte vasthoud en dus des te meer omgezette zonne-energie nuttig overblijft om in de boiler te worden gestoken om het sanitair warm water op te warmen. Optisch rendement en verliescoëfficiënten zijn termen die voor de meeste onder ons niet veelzeggend zijn. Daarom dit truukje om de verschillende zonnecollectoren eenvoudig met elkaar te kunnen vergelijken. Hoe meer zonne-energie door de collector wordt omgezet (optisch rendement) en hoe minder die warmte wordt verloren aan de buitenlucht (lage verliescoëfficiënten) des te warmer de zonnecollector kan worden. Zouden wij een zonnecollector in de zomer in onze tuin leggen zonder hem aan te sluiten en te gebruiken dan zou de collector zodanig opwarmen tot hij een temperatuur bereikt waarop de omgezette zonne-energie nog enkel dient om de zonnecollector op temperatuur te houden. Deze temperatuur noemt men de “maximale stilstandstemperatuur” en wordt uitgedrukt in graden Celsius. En dat is een waarde die ieder van ons gemakkelijk kan hanteren.
Om zonnecollectoren dus in één oogopslag met elkaar te vergelijken volstaat het aan de fabrikant de technische fiche op te vragen en de “maximale stilstandstemperatuur” af te lezen. Hoe hoger deze waarde is des te beter scoort de zonnecollector in het omzetten van de zonne-energie en deze vast te houden met een zo hoog mogelijke opbrengst. Om eerlijk te zijn moeten wij natuurlijk zonnecollectoren van hetzelfde type vergelijken: vlakke plaat collectoren met vlakke plaat collectoren en vacuümbuizen met vacuümbuizen.
3 Men zou geneigd zijn te denken dat de zonnecollector het belangrijkste onderdeel van de gehele installatie is. Doch de beste zonnecollector op een te kleine boiler zal minder opbrengen dan een middelmatige zonnecollector op een voldoende groot buffervat warm water. Een voorbeeld ter verduidelijking. Willen wij de hoogst mogelijke zonneopbrengst behalen dan moet in de zomerperiode (uitgezonderd bij slecht weer natuurlijk) ons totaal warm water verbruik van één dag door de zonnecollectoren kunnen worden geleverd. In een gezin van 4 personen moet dus iedereen een bad kunnen nemen met gratis “zonnewarm” water. Volgens de norm pr NBN D 20-001 bedraagt een normaal bad een verbruik van 140 liters aan 37°C. Rekenen wij dat om naar een opslagtemperatuur in het buffervat van 60°C dan stemt dit overeen met 75,6 liters. Voor een gezin van 4 personen dus een totaal van 4 x 75 liters = 300 liters. Een zonneboiler met een inhoud van minder dan 300 liters is dus in de meeste gevallen te klein om ons in de zomer een ganse dag gratis warm water te garanderen. Er wordt misschien niet iedere dag een bad genomen maar als de grootste pieken niet kunnen worden opgevangen door de zonneboiler dan zullen wij nooit de 50 à 60% van ons warm water op jaarbasis kunnen dekken met onze zonneinstallatie. De grafiek hieronder (Fig. 1) geeft de maandelijkse dekkingsgraad weer voor een gemiddeld jaar. De hoge opbrengsten in de zes zomermaanden (van april tot september) kunnen wij maar enkel waarmaken als het opslagvat groot genoeg is om het ganse gezin een “zonnewarm” bad te laten nemen dezelfde dag.
Een kleinere boiler op hogere temperaturen opwarmen zou een alternatief kunnen zijn maar de tabel hieronder (Fig. 2) toont overduidelijk aan dat een kleinere boiler op hogere temperaturen beduidend méér verliezen heeft dan een grotere boiler op lagere temperatuur, m.a.w. het rendement van een kleine boiler is veel slechter. Boiler inhoud (l) 80 80 300 300
Stockage temp warm water (°C) 50 90 50 90
Omgevingste mp (°C) 20 20 20 20
Verliezen (kWh/24h) 0,94 2,84 1,3 3,91
Afkoeling (°C/24h) 10,1 30,5 3,7 11,2
verbruiksprofielen: 25 à 30 liter/dag/persoon of 45 à 50 liter/dag/persoon. Wat dat er meestal niet wordt bij verteld is de temperatuur waarmee rekening wordt gehouden. Het aantal liters alléén is niet voldoende. De temperatuur moet er ook worden bij vermeld. En dan hebben de fabrikanten het doorgaans over: - 25 à 30 liter/dag/persoon aan 60°C - 45 à 50 liter/dag/persoon aan 45°C De inhoud van de zonneboiler is dus de belangrijkste parameter van de gehele zonneboilerinstallatie. Een te kleine boiler zal enkel het aandeel van de zonnecollectoren in het ons totaal warm water verbruik verminderen (Fig. 3).
Regeling Indien er niet voldoende zonne-energie is geweest om de boiler op temperatuur te brengen dan moet de naverwarming worden aangesproken. Indien de naverwarming in de boiler of het opslagvat zelf gebeurt dan moet de regeling die voor het in- en uitschakelen van de zonneboilerinstallatie zorgt ook het naverwarmingssysteem perfect kunnen sturen. En daar kan het soms mislopen. De zonneboiler moet niet altijd worden naverwarmd als zijn temperatuur te laag is. Er moet eerst gekeken worden of de zonnecollectoren niet reeds de boiler aan het opwarmen zijn zodat de naverwarming eventjes uitgesteld kan worden. Indien er toch warm water nodig is dan kan de naverwarming misschien het opslagvat maar tot op een bepaalde temperatuur opwarmen die net voldoende is (bijvoorbeeld 40°C) om een bad of douche te nemen zonder daarom tot de normale 50°C of meer op te warmen. Om beide systemen ideaal op elkaar te kunnen afstellen is het dan ook belangrijk dat beide regelingen, die van de zonneboilerinstallatie enerzijds en die van de naverwarming anderzijds, met elkaar kunnen communiceren. En dit kan enkel optimaal gebeuren als beide uit dezelfde stal komen, m.a.w. dat zonneboilerinstallatie en het naverwarmingssysteem van één enkele leverancier komen. Indien dit niet het geval is dan zou door een gebrekkige instelling de naverwarming wel eens de boiler s’morgens opwarmen alvorens de zonnecollectoren hun werk hebben kunnen doen en zo de opbrengst van onze investering voor een (groot) deel teniet doen. Bij zonneboilers waar de naverwarming door een ingebouwde elektrische weerstand gebeurt is het gevaar het grootst op dergelijke gebrekkige instellingen. De elektrische weerstand wordt meestal gevraagd de zonneboiler s’nachts na te verwarmen (met het goedkopere tarief). Als er s’morgens niet veel warm water wordt afgenomen (geen douche of bad) staat de zonneboiler iedere morgen op temperatuur. De zonnecollectoren kunnen dan nog enkel lijdzaam toezien en onze investering wordt voor een groot deel teniet gedaan.
Conclusie Nu dat wij de zonnecollector met de hoogste opbrengst makkelijk kunnen onderscheiden (dankzij de “maximale stilstandstemperatuur”), dat wij weten dat die zonnecollector de hoogste opbrengst maar enkel kan behalen als het opslagvat voldoende groot is (ieder gezinslid moet dezelfde dag één “zonnewarm” bad kunnen nemen) en dat wij gekozen hebben voor een totaal systeem waar zonneregeling en naverwarmingssysteem met elkaar communiceren, kunnen wij zeker zijn dat onze investering maximaal zal renderen, zowel financiëel als ecologisch. En daarvoor doen wij het toch. Of niet soms?
BIJLAGE: TECHNISCHE DOCUMENTEN ZONNEPANELEN
Vitosol 200-T, type SD2A
TYPE SD2A Aantal buizen Bruto oppervlak Absorberoppervlak Apertuuroppervlak (subsidies) Afmetingen Breedte Hoogte Diepte Gewicht Inhoud vloeistof Warmtecapaciteit Optisch rendement Warmteverliescoëf K1 Warmteverliescoëf K2 Max. stilstand temp
2m² 20 2.88m² 2.01m² 2.14m²
3m² 30 4.32m² 3.02m² 3.23m²
1418 2043 143 61kg 4.2L 10 kJ/(m²K) 78.9 1.36 W/(m²K) 0.0075 W/(m²K) 295°C
2127 2043 143 95kg 6.2L 10.1 kJ/(m²K) 79.9 1.10 W/(m²K) 0.0076 W/(m²K) 295°C
Vitosol 200-F
type SV2A
TYPE SV2A Bruto oppervlak absorberoppervlak Apertuuroppervlak (subsidies) Afmetingen Breedte Hoogte diepte Gewicht Inhoud vloeistof Warmtecapaciteit Optisch rendement Warmteverliescoëf K1 Warmteverliescoëf K2 Max. stilstand temp.
1 paneel 2.51m² 2.32m² 2.33m²
1056 2380 90 40.9kg 1.83L 5,0 kJ/(m²K) 79.3 4.04 W/(m²K) 0.0182 W/(m²K) 186 °C
