OliNo

Duurzame Energie

Ervaringen met de zonnecollector

Geplaatst door Jerry Pieters in Zonne-energie
Tags:
Geef een reactie

collector-op-dakWat is een zonnecollector, wat levert deze in de praktijk op en hoe werkt deze samen met de warmtepomp. Op al deze vragen ga ik in dit artikel antwoord proberen te geven.

Dit artikel is niet het eerst verhaal over de zonnecollector op OliNo. Zie hiervoor ook het artikel Mijn eerste stap, de zonnecollector.

Toch is mijn situatie wat anders omdat ik een zonnecollector combineer met een warmtepomp die heel andere eigenschappen heeft dan een CV ketel.

De werking van de zonnecollector

Water wordt in de zon verwarmd. Water in een tuinslang die in de zon licht wordt door deze zon verwarmd. Zo werkt een zonnecollector ook. Ook in de winter als de zon maar een paar uur schijnt kan een zonnecollector genoeg water verwarmen voor het water wat je die dag gebruikt.

Een zonnecollector bestaat uit twee grote onderdelen, een collector en een voorraadvat. De collector is gemaakt van een donker gekleurde plaat (zodat de warmte in de collector blijft) met buizen die er zigzaggend overheen lopen en is afgedekt met een glasplaat van speciaal gehard glas. De temperatuur van de vloeistof die door de buizen stroomt, kan oplopen tot ongeveer 90 graden maar in extreme gevallen nog veel verder.
De collector die in het dak is geplaatst voert de warme vloeistof naar het voorraadvat. In het voorraadvat loopt deze vloeistof door een warmtewisselaar die de warmte overdraagt op het water in het voorraadvat. Wanneer je de kraan open draait stroomt er koud water het voorraadvat in en komt er warm water uit. De temperatuur van dit warme water kan nog te laag zijn, als dit zo is wordt het naverwarmt door de cv-ketel, geiser of warmtepomp.

De verschillende soorten zonnecollectoren

Er zijn 4 verschillende soorten zonnecollectoren: de standaard zonnecollector, de compacte zonnecollector, de cv- zonnecollector en de zonnecollectorcombi deze kunnen uitgevoerd zijn als een vlakke plaat collector maar ook met vacuüm buizen.

Standaard zonnecollector

De standaard zonnecollector wordt alleen voor warm water gebruikt en bestaat uit een collector, een voorraadvat en een cv-ketel.

standaard-zonnecollector

De collectorvloeistof van een standaard zonnecollector wordt rondgepompt in een gesloten systeem. Dit is nodig omdat er behalve water ook een antivries middel (vaak Glycol) gebruikt wordt. Zonder antivries zou het systeem in de winter kunnen bevriezen.

De collectorvloeistof geeft zijn warmte af aan het leidingwater in het voorraadvat. Dit gebeurt via een warmtewisselaar (een soort spiraal).

CV- zonnecollector

Een cv- zonnecollector is een standaard zonnecollector met een extra warmtewisselaar in het voorraadvat.

cv-zonnecollector

Op deze warmtewisselaar is de cv- ketel aangesloten er is dus geen na verwarmer nodig, omdat al het water in het voorraadvat al goed op temperatuur is. Er is nu genoeg water ter beschikking om tegelijk te douchen en af te wassen. Het water van de cv- zonnecollector wordt net als bij de vorige 2 zonnecollectoren alleen voor tapwater gebruikt. Het rendement van dit systeem is dus lager.

Compacte zonnecollector

Ook de compacte zonnecollector wordt alleen gebruikt voor het opwarmen van warm drinkwater. Een compacte zonnecollector is een zonnecollector waarin het leidingwater direct in de goed geïsoleerde collector wordt verwarmd en opgeslagen.

compact-zonnecollector

Er is hier dus geen voorraadvat nodig. Ook bij deze zonnecollector kan het zijn dat het water nog niet warm genoeg is en moet het dus nog naverwarmt worden. Deze collector is veel groter en zwaarder dan die bij de standaard zonnecollector omdat hier ook de watervoorraad inzit. Door het hoge gewicht kan deze collector niet in elke dakconstructie worden toegepast.

Zonnecollectorcombi

Bij de zonnecollectorcombi zijn het voorraadvat en de cv- brander samen gevoegd. De collector vloeistof warmt via een warmtewisselaar het water op en als het niet warm genoeg is verwarmd de vlam in het voorraadvat het water verder.

zonnecollector-combi

Ook hier is dus het water in het hele voorraadvat op temperatuur. Bij de zonnecollectorcombi wordt de warmte niet alleen gebruikt om tapwater te verwarmen maar ook om het water in de centrale verwarming te verwarmen. Het gesloten systeem van de centrale verwarming loopt via een warmtewisselaar door het voorraadvat, zodat dit water ook verwarmd wordt.

Verschil tussen CV ketel en warmtepomp.

In mijn eerdere artikel Ervaringen met de warmtepomp ben ik ingegaan op de werking van de warmtepomp en mijn eigen toepassing ervan. Omdat een warmtepomp minder goed is in het bereiken van hogere temperaturen wilde ik hiervoor een zonnecollector gaan gebruiken.

Een CV ketel is door zijn hoge capaciteit in staat om in enkele seconden water op te warmen hiervoor wordt vaak een capaciteit van 18 tot 24 kilowatt gebruikt. Een warmtepomp heeft een veel kleinere capaciteit (5 tot 12 kilowatt) en kan dus niet zo snel voldoende water opwarmen. Hiervoor wordt dus een boilervat gebruikt wat afhankelijk van het systeem warm drinkwater of proceswater bevat en in het laatste geval via een warmtewisselaar drinkwater verwarmt.

Bij een zonneboiler is dit echter een belangrijk punt. Veel zonnecollectors hebben een klein boilervat van 100 tot 150 liter waarin koud drinkwater gaat. De zonnecollector warmt deze zoveel mogelijk op. Wordt er vervolgens warm water gevraagd maar is de temperatuur van het water in het vat nog niet voldoende dan warmt de CV ketel dit snel op tot de gewenste temperatuur. Dit is echter niet iets wat de warmtepomp zo snel kan doen. Ik had dus een wat andere configuratie nodig. Bij mijn warmtepomp hoorde een 500 liter boilervat wat flink wat energie zou kunnen bevatten om in de zomer de bewolkte dagen te kunnen overbruggen. Uiteraard zou ik hier in de donkere maanden niet veel aan hebben maar op dagen met veel zon zou ik hier ongeveer 13 kWh aan thermische energie in kwijt kunnen. Dit zou dan voldoende zijn voor ongeveer 650 liter warm water wat in ons geval genoeg zou zijn voor 2 tot 3 dagen. Zeker in de zomermaanden zou dit kunnen betekenen dat een zonnecollector vrijwel alle warm water zou kunnen leveren. In de koudere maanden was het beeld toch wat minder gunstig. Om altijd over warm water te kunnen beschikken houdt de warmtepomp het vat op een temperatuur tussen de 40 en 45 graden. Om de zonnecollector actief te laten bijdragen zou de collector dan tussen de 50 en 55 graden moeten zijn. Dit lukt echter alleen bij onbewolkt weer of in de zomer bij zeer lichte bewolking. Toch leek me de zonnecollector netto de investering wel waard. Ik had een prima plek op het dak naast een dakkapel waar ik door een schaduw risico van een dakkapel toch geen PV panelen wilde plaatsen en ik kon het leidingwerk zelf doen waardoor de kosten beperkt bleven. Ook zit er op zonnecollectoren een forse SDE subsidie die op kon lopen tot bijna 1000 euro voor een systeem. De volgende stap was de keuze van het type zonnecollector naast de talloze leveranciers waren er ook diverse systemen waar uit te kiezen valt.
De vacuüm collectoren vielen ondanks de hogere opbrengst af omdat de veel hogere prijs in mijn configuratie vrijwel zeker niet terugverdient kon worden.

De keuze

De keuze voor mij is gevallen op een collector van HR solar met een theoretische opbrengst van 4.7 GJ. Hierbij hoorde dan een subsidie van bijna 1000 euro.

De installatie

Een zonnecollector wordt ingebouwd in het dak en ligt dus niet zoals bij PV panelen op het dak. Omdat een zonnecollector nogal groot en zwaar is heb ik de leverancier de collector in het dak laten leggen en heb ik zelf de leidingen naar het voorraad vat gelegd. Dit is werk wat eenvoudig zelf te doen is, alleen knelkoppelingen gebruiken en speciale hoge temperatuur isolatie materiaal gebruiken. De leverancier heeft vervolgens de leidingen weer aangesloten op het voorraadvat en de warmtepomp.

collector-op-dak
De collector. Met drie mensen en een steiger is deze goed te plaatsen. De ligging is vrijwel zuid onder 35 graden.

Op een stralende zonnige dag is de collector in het dak gelegd. Inclusief opbouwen en afbreken van een steiger ongeveer 3 uur werk.

De resultaten

De collector zelf is in september 2009 in het dak geplaatst en werd in december op de warmtepomp aangesloten. Januari en februari telden niet echt mee, eind februari heb ik de pomp even heel kort zien lopen omdat ik een minimale temperatuur van 47 graden nodig heb maar vanaf maart begon de productie te lopen.
Vooral vanaf begin april werd bijna elke dag wel wat geproduceerd. Ook op bewolkte dagen eind mei is er toch nog zoveel licht dat er warmte geproduceerd wordt.

Opbrengst meten

Mijn zonneboiler heeft geen opbrengst meter. Omdat de vloeistof in het systeem in een extreem geval meer dan 150 graden kan worden is hiervoor een speciale hoge temperatuur meter nodig wat ook in Duitsland erg veel geld zou gaan kosten. Hiervan heb ik dus maar afgezien.

Ik kan echter wel berekenen wat de opbrengst per dag is door te kijken naar de temperatuur van het vat in de ochtend en ’s avonds. Zeker als er die dag niemand thuis is krijg ik zo een behoorlijk betrouwbaar beeld.
Uitrekenen wat de opbrengst is gaat heel eenvoudig: om een liter water 1 graad te verwarmen is 4,8 kilo Joule nodig. In mijn voorraadvat zit 500 liter water. Begin april haalde ik zo een opbrengst op een zonnige dag van 14500 kJ wat overeenkomt met 4,02 kWh aan energie.

Na een hete dag op 2 juni 2010 was het vat met 12,4 graden opgewarmd. Dit betekende 29760 kJ aan warmte of maar liefst 8,2 kWh aan energie. Wat toch overeenkomt met 1 m³ aan gas of in mijn geval bijna 2,5 kWh minder aan elektriciteit voor de warmtepomp.

Ik verwacht niet dat dit de echte piek van de installatie zal zijn. Pas eind juni zal de piek in opbrengst bereikt worden en ik verwacht dan op ongeveer 9 kWh aan thermische energie uit te komen.
Toch de moeite waard.


Jerry Pieters, mijn eigen website www.energiebewust.biz

Gerelateerde artikelen

15 Reacties to “Ervaringen met de zonnecollector”

  1. Paul Oosterlaak Says:

    Beste Jerry,

    je hebt veel moeite in je artikel gestopt en het is ook best leesbaar voor veel leken, maar je artikel bevat naast de nodige spelfouten ook wat fouten met eenheden. Als je het hebt over energie, dan kun je dat uitdrukken in J of kJ (kleine k dus) of in kWh. kW is geen energie-eenheid maar een vermogenseenheid, welke je met name in het laatste blok vaak verkeerd gebruikt.

  2. Jeroen van Agt Says:

    @Paul,

    Bedankt voor de tips met betrekking tot de spelfouten met de eenheden. Ik heb diegene die ik zo zag verbeterd in het artikel.

    Redactie.

  3. Niels Says:

    Misschien benadrukken dat de transmissie-vloeistof bij zonnecollectorcombi, standaard zonnecollector en CV-zonnecollector zeker geen (drink)water is, maar veelal Tyfocor oplossing in een mengverhouding (veelal 60/40 voor bescherming tot -20 graden Celsius).

    En mogelijk nog het onderscheid tussen druksystemen en leegloopsystemen (met voor en nadelen) opnemen, dan is ie zeer compleet!

  4. Paul Says:

    Ik moet je toch teleurstellen, maar de soortelijke warmte van water is 4,16 kJ/K/kg.

    Verder mis ik de diepgang. Jammer dat je niet verteld hoe jouw systeem nu precies is aangesloten en functioneert, wat de afwegingen zijn bij de voor en nadelen van verschillende configuraties. Verwarm je CV en WW water bijvoorbeeld in verschillende lagen van je boiler, vanwege de verschillen in benodigde temperatuur en daaraan gerelateerde verschil in COP van de WP?
    Hoe functioneert de regeling?

  5. Jerry Pieters Says:

    Paul,

    Je hebt helemaal gelijk, de soortelijke warmte van water is 4186 J/(kg.K) en geen 4800 waarmee ik rekende dus de opbrengst komt wat lager uit.

    Nog meer diepgang in het verhaal was zeker mogelijk geweest maar het verhaal is nu al vrij fors geworden,ook het verschil tussen druk en leegloopsystemen werdt wat te veel, misschien in een deel twee dan maar?
    Ik gebruik de zonneboiler alleen voor warm tapwater, mijn verwarming staat hier helemaal los van. Wat voor mij meespeelde is dat de configuratie door de warmtepomp leverancier onderstend moest worden, zij lenden destijds alleen de HR solar oplossing goed genoeg. Tegenwoordig leveren ze oo-k vacuumbuizen.
    De regeling is de standaard regeling van HR solar.
    De warmtepomp houdt het proces water in het vat (is dus geen drinkwater) altijd tussen de 42 en 45 graden, Zodra de collector daar dus 5 graden boven zit gaat deze warmte afgeven aan het boilervat via een warmtewisselaar die in het vat zit.

    Jerry

  6. andre Says:

    Leuk artikel, ik hoop dat er nog een vervolg op komt.
    Nog een taalfoutje..

    Bij een zoneboiler is dit echter een belangrijk punt. Veel zonnecollectors hebben een klein boilervat va

  7. andre Says:

    In de discussie heb je het over een fors artikel..het is ongetwijfeld veel werk om het te schrijven..maar om te lezen valt het nog best mee..dus ik hoop idd op een deel II!!!

  8. Jeroen van Agt Says:

    @Andre,

    Bedankt voor de tip over het taalfouje. Is gefixed.

    Redactie.

  9. Daan Keizer Says:

    Beste Jerry,

    Ik volg je berichten al een poosje, met name over de aardwarmtepomp ben ik aardig overtuigd en heb inmiddels al contact met dezelfde leverancier als jij hebt gebruikt. Ik heb ook het voornemen om hierbij de zonnecollector met vacuumbuizen mee te combineren.
    Ik begrijp dat zij destijds nog geen vacuumbuizen hadden, echter nu wel, zou je hier nu alsnog wel voor hebben gekozen bij ze? Zoals ik het begrijp hebben deze een enorm goed rendement t.o.v. de ‘reguliere’ platte collectoren.

    Via deze weg Jerry, hartelijk dank voor al je reacties over dit onderwerp en met name ook over de aardwarmtepomp.
    Ik ben een redelijke leek op dit gebied, maar heb me dankzij je duidelijke uitleg en vele reacties behoorlijk goed kunnen inlezen en verdiepen!

    Even als achtergrond, ik ontvang volgende maand de sleutel van een jaren 70 woning, welke ik VOLLEDIG wil aanpakken qua isolatie en duurzame energie en probeer te streven naar een energie neutrale woning. Nu nog genoeg verdiepen over de verlichting, maar dat kan ik hier ook wel vinden geloof ik!

    Mvg, Daan.

  10. Jerry Pieters Says:

    Hallo Daan,
    Op dit moment zou ik zeker voor de vaccum collectoren hebben gekozen maar vooral zou ik meer collector oppervlakte hebben toegepast.
    Een collector van 2,5 vierkante meter krijgt ook met vacuumbuizen een vat met 500 liter water niet helemaal opgewarmd, met het dubbele oppervlakte zou het vat warm genoeg kunnen worden om meerdere bewolkte dagen te kunnen overbruggen.

    Jerry

  11. Jerry Pieters Says:

    Of vacuum collectoren de beste oplossing zijn weet ik nu nog niet. Ik krijg echter in december vacuum buizen ter vervanging van de vlakke plaat collector van 4,7 GJ die ik nu heb. Niet omdat deze niet voldoet maar omdat de zowel de leverancier als ikzelf willen weten wat beter werkt in combinatie met een warmtepomp. Hierbij gaat het om 2 vragen:
    Zijn er meer dagen waarop de collector temperatuur boven de 50 graden uitkomt?
    Is de netto opbrengst van de collector op deze dagen hoger?
    Hiervoor wordt een syteem met 18 vacuum buizen geplaatst. Deze heeft de zelfde ruimtebeslag als een vlakke plaat collector. Meer buizen is ook meer opbrengst maar zou niet eerlijk in de vergelijking zijn.

    De DX warmtepomp gebruikt zo te zien het zelfde principe als mijn eigen warmtepomp. De diepe boring is puur omdat de fabrikant dit vereist, 35 meter zou ook in mijn geval voldoende zijn gewijst maar nu is er meer reserve capaciteit. De meerkosten van dieper boren zijn overigens beperkt.
    Een hogere water temperatuur tegen legionella lijkt mooi maar vraagt wel extra energie.

  12. Stijn de Klerk Says:

    Jeroen en Jerry, Chapeau! Ik vindt jullie aanpak van het “doen”, in combinatie van Emperisch meten/berekenen geweldig en ben erg benieuwd naar hoe de vacuum buis-collector het in combinatie met de aardwarmte pomp in het Nederlandse klimaat gaat doen. Ik vermoet dat dit wel eens een hele goeie combinatie zou kunnen zijn.

  13. Nout37 Says:

    Reactie 11. Says: Hallo allemaal, veel geld verdienen met een overeenkomst tot stand gekomen door oneerlijke handelspraktijken.
    Dit is wel onrechtmatig en kan na indiening van een klacht door een consument leiden tot oplegging van een boete als handelaar (reactie nr. 11) door de Consumentenautoriteit, met een maximum van EUR 450.000 per overtreding.

    Laat je niet misleiden, dit houdt de website schoon.

    Nout37

  14. Jeroen van Agt Says:

    @Nout37,

    Je hebt gelijk. De commerciële post hadden we over het hoofd gezien. Zojuist verwijderd.
    ps Doordat het oude bericht verwijderd is, zijn de posts allemaal 1 nummer opgeschoven en staat er nu een niet commercieel bericht (zoals het hoort) bij post 11 :)
    Tip: Je kunt beter refereren naar de auteurnaam ipv van een post ID, dat maakt het minder verwarrend als er posts verwijderd worden.

  15. Otten Says:

    Kijk eens op je gas meter voor en nadat je gaat douchen. 0,2 m3 is al heel wat. Dit is dubbeltjes werk. Voor warm tapwater haal je de investering er in geen 10 jaar uit. Voor ruimte verwarming is het wat anders. Plaatcollectoren kunnen wel hoge temperaturen halen maar doen dat in de zomer als je geen verwarming nodig hebt. Als stand alone zie ik een warmte collector en boiler niet zitten wel in combinatie met een warmte pomp maar dat is veel ingrijpender.

Geef een reactie

 

WP Theme & Icons by N.Design Studio
Gebruiksvoorschriften | Privacybeleid Adverteren Entries RSS Comments RSS Log in