voor wijkbewoners
Vacuumbuizen

Zonneboiler

Een zonneboiler zorgt voor warm water met zonne-energie. Meestal gaat het om het verwarmen van tapwater (voor de douche). Ook wordt zonneboilers inmiddels wel gebruikt in een combi-systeem om bij te dragen aan de verwarming van het huis (met Lage Temperatuur verwarming). Ook kan er een extra aansluiting gemaakt worden voor warmwater invoer op de wasmachine of vaatwasser (hotfill-aansluiting).

zonneboiler

Een zonneboiler systeem bestaat in de regel uit drie onderdelen:

  • een of meer zonnecollectoren op het dak om de zonne-energie op te vangen (dit kan ook een vacuümbuizen-systeem zijn)
  • een voorraadvat met een warmtewisselaar
  • een naverwarming (HR-ketel of tegenwoordig kan dit ook een warmtepomp zijn)

En dan natuurlijk de benodigde leidingen met de transportvloeistof en een of meer pompen.

De zonnecollector wordt aangesloten op een buizenstelsel met daarin een vloeistof. Met de opgevangen zonne-energie verwarmt de zonnecollector de vloeistof. De vloeistof transporteert de warmte door het buizenstelsel naar een voorraadvat (boiler). Daar geven de buizen via een warmtewisselaar hun warmte af aan het kraanwater. In het opslagvat zitten twee compartimenten, één gesloten systeem met de transportvloeistof en het andere compartiment met steeds vers aangevoerd water en de uitgaande leiding met het verwarmde water. Warm water is lichter dan koud water en stijgt dus op in het boilervat. Onderaan komt koud water in het vat, bovenaan gaat het verwarmde water het vat uit. De uitgaande leiding vanuit het voorraadvat kun je aansluiten op een cv-ketel (met het Gaskeur NZ-label), die het water uit het vat zo nodig extra verwarmt tot minstens 60 graden. De legionellabacterie krijgt hierdoor geen kans. Door het systeem van naverwarming kun je altijd warm douchen. Tegenwoordig kun je de zonnecollector ook met een (hybride) warmtepomp combineren.

Soorten boiler-systemen

De standaard zonneboiler bestaat uit de hiervoor genoemde 3 componenten. Er zijn ook compacte boilersystemen, daarbij zijn de collector en het voorraadvat geïntegreerd in het systeem op het dak. In Nederland worden deze niet tot nauwelijks toegepast omdat het bevriezingsgevaar te groot is. Verder bestaan er zonneboilercombi-systemen. Deze worden ook gebruikt om de woning te verwarmen: het voorraadvat is daarbij een stuk groter en er zijn meer collectoren om meer energie op te kunnen vangen. Een dergelijk systeem werkt het beste met een vloerverwarming (wandverwarming) systeem (het gaat hier om Lage Temperatuur verwarming).

De allereerste vraag die je moet stellen is: wil ik de bestaande warmwater installatie behouden en deze uitbreiden met een zonneboiler of wil ik een compleet nieuw systeem?

renovatiesysteem
Renovatiesysteem, cv-ketel blijft zitten

Bij een ‘renovatiesysteem’ blijft de bestaande warmwatervoorziening zitten. Alleen gaat de koudwater aanvoerleiding nu naar de zonneboiler. Deze verwarmt het water voor, voordat het weer de combiketel ingaat. Dit kan ook met een ketel met losse boiler, of een andere warmtebron in combinatie met een boiler.

nieuwe installatie
Compleet nieuw systeem, met bivalente boiler

Bij een compleet nieuwe installatie kan men beter een boiler toepassen met twee spiralen, een zogenaamde bivalente boiler. Op de onderste spiraal wordt de zonnecollector aangesloten. Op de bovenste de cv-ketel, warmtepomp of andere warmtebron. Het voordeel van een vat met twee spiralen is dat het minder ruimte inneemt dan twee losse vaten. Ook kan legionella gemakkelijker bestreden worden.

Drukgevuld of terugloop

Wat betreft de collectoren zijn er diverse mogelijkheden: er bestaan drukgevulde systemen of terugloop systemen. In een drukgevuld systeem zit er een transportvloeistof met antivries (meestal glycol) in alle buizen en ook in de collector zelf. De vloeistof mag ook weer niet te heet worden, want anders verliest de vloeistof nog sneller de antivrieswerking. Gewoon Glycol verliest na twee jaar ongeveer de antivries werking, dus moet dan vervangen worden. Er zijn ook dure Glycol varianten, die wat langer antivries blijven, maar ook dan moet het na een x aantal jaren vervangen worden. Dit maakt het onderhoud wat duurder, maar soms is een drukgevuld systeem nodig als de afstand tussen de collector en het opslagvat groot is. In een terugloopsysteem loopt, als het pompje stopt, de transportvloeistof terug in het opslagvat als de collector niet in werking is. Als het vriest is zit er geen vloeistof in de collector en is het niet nodig dat de vloeistof antivries bevat. Vaak wordt er gewoon water in een terugloopsysteem gebruikt.

Voor de collector op het dak zijn er ook twee mogelijkheden: ofwel een vlakke-plaat collector ofwel een vacuümbuis-collector.

vlakke plaat
Vlakke plaat collector

Vlakke plaat collectoren worden nog wel eens verward met (all black) zonnepanelen. Onder de zwarte plaat lopen de buizen waar de transport-vloeistof doorheen loopt. Je kunt zien dat het een zonneboiler is doordat er een buis het dak in gaat en geen stroomdraad.

Wat betreft de instraling van de zon zijn dit type collectoren vergelijkbaar met zonnepanelen. Hellingshoek en ligging bepalen de hoeveelheid instraling en dus ook hoeveel warmte er geproduceerd wordt. Schaduw betekent dan ook minder warmteopbrengst. Op deze pagina gaan we verder in op de opbrengst van een zonneboilersysteem.

vacuumbuis
Vacuümbuis-collector

Een vacuümbuis-collector bestaat uit een reeks vacuümbuizen (heat-pipes) waarin in het midden een smalle holle koperen buis loopt. Deze buis is verbonden met een warmteblok bovenaan (vaak een koperlegering die gemakkelijk de warmte afgeeft). In de holle buizen zit meestal een alcohol-oplossing die warm wordt en zich bovenin ophoopt. Het vacuüm in de buis isoleert zo goed dat de koperen buis met de oplossing binnenin goed heet wordt. De temperatuur van de alcoholoplossing boven in het warmteblok kan wel 200 graden worden. Door dit blok loopt de buis met transportvloeistof die zo verwarmd wordt.

Vacuümbuizen zijn duurder maar werken beter bij bewolking of bij laagstaande zon. Ze zijn ook minder kritisch wat betreft schaduwwerking. Ook al straalt de zon maar op een deel van de buizen (bijvoorbeeld door schaduw), dan tikt de temperatuur in het warmteblok misschien niet de top aan, maar er blijft genoeg warmteoverdracht.

Bevestiging op het dak

De montage van de zonnecollector (zowel vlakke plaat als een vacuümbuizensysteem) moet zorgvuldig gebeuren. Op platte daken wordt er met speciale consoles gewerkt. Bij schuine daken is het de vraag of je dak wel geschikt is. Door de veelheid aan soorten daken en montagesystemen is het voor de meeste installateurs lastig om de meest geschikte bevestigingsmethode te kunnen kiezen.
Op initiatief van TNO, Holland Solar en BDA advies is onder de titel De Dakreflector een publicatie samengesteld die de drie meest gangbare bevestigingsmethoden voor pannendaken met een houten onderconstructie behandelt. De publicatie biedt geen berekeningsmethode voor daken en de daarop toe te passen montage methoden, maar wil aangeven wanneer specifieke aandacht nodig is. En dat is ook voor de opdrachtgever belangrijke informatie. Je kunt de publicatie hier downloaden.

PVT-panelen

PV staat voor Photo Voltaïsch, het omzetten van licht (fotonen in de zonnestraling) in elektriciteit. Daar komt dan de T van Thermisch bij: het verwarmen van water met behulp van zonne-energie. Er is wat verwarring over de term PVT-panelen. Gaat het nu om een zonnepaneel in combinatie met een zonneboiler met een opslagvat (zoals een ‘normale zonneboiler’ werkt) of is de term PVT-paneel voorbehouden voor een PV-paneel (zonnepaneel) met een buizensysteem erachter dat gekoppeld/geïntegreerd is met een warmtepomp? We besteden op een aparte pagina aandacht aan die ‘warmtepomp’ PVT-panelen.

Zonnepanelen werken beter als ze minder warm worden. Je zou denken, dat als de warmte afgevoerd kan worden via de buizen naar het opslagvat van het zonneboilergedeelte, er een soort win-win situatie kan ontstaan. De ervaringen in de praktijk zijn niet zo positief bij deze systemen. De buizen moeten toch redelijk geïsoleerd worden om de warmte vast te kunnen houden voor transport naar het opslagvat. De buizen achter het paneel worden dan ook zo warm, dat er van enige koeling naar het zonnepaneel nauwelijks sprake is. De totale constructie wordt feitelijk nog warmer. Daarmee wordt het voordeel van het combineren van de PV-functie en zonneboiler-functie vrijwel te niet gedaan. Het enige wat je als voordeel kunt zien is dat er minder ruimtebeslag is door de combinatie van de twee functies. Het is ons niet bekend hoeveel slechter de functies in de praktijk uitpakken.

Plaatsing, installatie, vergunning

Ook zonnecollectoren mogen niet buiten de dakrand uitsteken, net zoals bij zonnepanelen. En natuurlijk zijn er de normale constructieve eisen rondom solide bevestiging en brandveiligheid. Ook het al dan niet nodig hebben van een vergunning is vergelijkbaar met de situatie bij zonnepanelen.

Een zonneboiler is ook weer zo’n product waarbij de installateur (link voor keuze) een grote rol speelt. Natuurlijk om een goed werkende installatie te leveren, maar vooral ook om goede informatie te geven. Milieucentraal biedt hier een checklist voor aan (uit 2018, wel een beetje gedateerd).

zonneboiler
Onderdelen van zonneboiler-systeem

Een zonneboiler kent verschillende componenten. De collector komt op het dak, maar het opslagvat moet ergens een plek in huis krijgen. Het liefst zo dicht mogelijk bij de collector.

Je kunt de uitvoerleiding van het warme water uit het opslagvat ook op de wasmachine of vaatwasser aansluiten. Sommige wasmachines of vaatwassers hebben een heetwater aansluiting (hotfill), anders kun je met een temperatuurkraan de temperatuur op bijv. 30 graden invoeren en dat kan elke wasmachine of vaatwasser aan. Overleg dit met de installateur. Als de afstand tussen wasmachine/vaatwasser en opslagvat erg groot is, kan het erg kostbaar zijn om de extra kosten van het leidingwerk weer terug te verdienen.

Bespreek het totale plaatje met de installateur en laat een capaciteitsberekening maken. Houd ook rekening met toekomstige ontwikkeling, rondom bijvoorbeeld gezinssamenstelling maar ook met bijvoorbeeld een toekomstige aanschaf van een warmtepomp.

Leidingwerk buiten dient goed geïsoleerd te worden en moet zo kort mogelijk zijn. Bij een terugloopsysteem moet de aan- en afvoerleiding van een zonnecollector op afschot liggen met een helling van minimaal 2%. De collector is dan het hoogste punt. Bij doorvoer door het dak of de gevel mag de isolatie niet worden onderbroken. Alle te gebruiken materialen dienen bestand te zijn tegen de hoge temperaturen die kunnen optreden. Ook eventuele kunststof of rubberen afdichtingen. Isolatiematerialen moeten geschikt zijn voor hoge temperaturen en moeten ook bestand zijn tegen buitenomstandigheden, tegen bijvoorbeeld pikkende vogels en uv-straling. Isolatie dient dik genoeg te zijn om warmteverlies te voorkomen, aangezien dit ten koste gaat van de opbrengst.

Beveiliging

Een zonneboilersysteem moet ook adequaat beveiligd worden! Er kunnen hoge temperaturen ontstaan en er wordt gewerkt met een buizensysteem dat onder druk staat. Er moeten veiligheidskleppen gemonteerd worden die goed gedimensioneerd moet worden. Het opslagvat moet in ieder geval zo groot zijn, dat het de totale inhoud van de collectoren kan opnemen. In bepaalde omstandigheden (minder dan 40 liter boilervolume per vierkante meter absorberoppervlak) moet er een veiligheidstemperatuurbegrenzer in het boilervat geplaatst worden die elektronisch de temperatuur kan begrenzen.

Een belangrijk onderdeel is het thermostatische mengventiel, die achter de boiler wordt geplaatst. Als het tapwater dat ui de boiler komt te heet wordt – boven de 70 graden – moet er automatisch koud water bijgemengd worden om de gewenste tapwatertemperatuur te krijgen.

Subsidie

Kijk voor subsidiemogelijkheden op de website van RVO. Lees hier de voorwaarden om in aanmerking te komen voor subsidie op een zonneboiler. Er is ook een lijst gepubliceerd (Apparatenlijst zonneboilers), alleen voor zonneboilers op deze lijst kun je subsidie krijgen.

Keurmerk

De stichting Duurzame Energie Prestatie Keur (DEPK) is opgericht met als doelstelling om de kwaliteitskeurmerken op het gebied duurzame energie te bewaken. Ten aanzien van zonthermische systemen gaat het hierbij om de Zonnekeur Boiler en de Zonnekeur-installateur. Via de website zonnekeur.nl kunnen consumenten kijken welke zonneboilers voorzien zijn van een Zonnekeur. In het kader van de Zonnekeur-installateur krijgen bedrijven een beoordeling op het gebied van vakmanschap, bedrijfsvoering en gerealiseerde installaties. Op de website van de stichting DEPK staan de voorwaarden voor certificering vermeld.

Lees verder over de Opbrengst van een zonneboilersysteem.