Benieuwd naar onze kwaliteitsproducten?
klik hier!

Page content

Zonneboilers

Zonneboilers

Nederland ontvangt per jaar een hoeveelheid zonne-energie die overeenkomt met ongeveer 50 maal ons jaarlijkse energieverbruik. Een gigantische hoeveelheid waarvan we maar een klein deel hoeven te oogsten. Dit gebeurt eigenlijk ook al sinds mensenheugenis. Zonne-energie wordt al lang nuttig gebruikt in de vorm van warmte en daglicht. Niet alleen direct, maar ook indirect: de zon is onze enige echte energiebron. Fossiele energie is ingevangen en opgeslagen zonne-energie, maar ook voor landbouw en veeteelt is de zon de energiebron.

Zonne-energie kan ook direct gebruikt worden als energiebron voor water- en ruimteverwarming en voor de stroomvoorziening van elektrische apparatuur. Op die manier kan het gebruik van fossiele brandstoffen worden teruggedrongen. Dat betekent: brandstofbesparing en minder CO2 uitstoot. Het aanbod van zonne-energie is ook in Nederland groot genoeg om een belangrijke  te kunnen leveren aan de toekomstige energievoorziening.

Hoe kunnen we zonne-energie benutten?

Om zonne-energie te kunnen gebruiken in onze energievoorziening, moet de zonnestraling eerst worden omgezet in een bruikbare energievorm. Bijvoorbeeld in elektriciteit of in warmte. Elektriciteit uit zon, ook wel foto-voltaïsche zonne-energie genoemd realiseer je met een zonnestroom installatie. Zonnestroom installaties zijn op dit moment populair in Nederland door voornamelijk het hoge financiële rendement dat je er mee kan behalen.

Thermische zonne-energie

Een andere belangrijke manier om zonne-energie toe te passen is omzetting in warmte: thermische zonne-energie genoemd. Er wordt gesproken over passieve toepassingen als een woning of gebouw zodanig is ontworpen dat het zonlicht optimaal gebruikt wordt. Bijvoorbeeld door in de zuidgevel grote ramen te plaatsen of serres op te nemen. Als er speciale voorzieningen gebruikt worden om zonlicht om te zetten in warmte, spreekt men van actieve benutting van zonne-energie. Vaak is er dan ook sprake van toevoer van hulpenergie om de installatie te kunnen laten werken. Zonne-energie wordt onder meer actief gebruikt in de agrarische sector (voor het drogen van producten of het verwarmen van water), in zwembaden (voor het verwarmen van douche- of zwembadwater) en in woningen. In woningen wordt zonne-energiesystemen meestal gebruikt voor het verwarmen van kraanwater. Systemen die kraan- of tapwater verwarmen heten zonneboilers. Soms kan zonne-energie ook een deel van de ruimteverwarming voor zijn rekening nemen. We spreken dan van een zonneverwarmingsinstallatie.

De Zonneboiler

Dit artikel uit Deurloo Bieb gaat voornamelijk over de zonneboiler. Met een zonneboiler kun je zonne-energie gebruiken voor het verwarmen van leidingwater. Zoals de naam al aangeeft, wordt het verwarmde water opgeslagen in een voorraadvat, net als in een gewone boiler. Een zonneboiler bespaart zo'n 50% op het energiegebruik voor tapwaterverwarming. Dankzij die besparing vermindert de inzet van fossiele brandstoffen  en daarmee de uitstoot van schadelijke gassen zoals kooldioxyde oftewel CO2. De zonneboiler kan daarom een belangrijke rol spelen in de energiehuishouding van woningen, zowel nieuw als bestaand.

Om in het Nederlandse klimaat met zonne-energie een aanzienlijke bijdrage te leveren aan de verwarming van het huishoudelijke warme water is een zonneboiler van goede kwaliteit nodig, die minstens 30-40% van het zonne-energieaanbod kan omzetten in warm water. Bovendien moet de zonneboiler voorzien zijn van een vorst- en kookbeveiliging.  De zonneboilers die in ons land verkrijgbaar zijn voldoen over het algemeen aan deze criteria.
De meest gangbare zonneboilers in Nederland maken gebruik van pompcirculatie tussen collector en opslagvat, ze hebben een collector met een glasafdekking en een absorber met een spectraal selectieve laag. Dit type duiden we aan als standaardzonneboiler. De werking van zonneboilers zal aan de hand van dit type behandeld worden. Daarnaast zullen ook enkele nieuwe, op de markt verschenen systeemtypes aan bod komen.

De standaardzonneboiler heeft een collectoroppervlak van iets minder dan 3 m2. Hiermee kan ongeveer de helft van het jaarlijkse Nederlandse warm-waterverbruik van een gemiddeld vierpersoons huishouden verwarmd worden. In de zomermaanden wordt dan zoveel zonne-energie ingevangen dat er vaak voldoende warm water in voorraad is zonder dat er bij verwarmd hoeft te worden.

Onderdelen van een zonneboiler

De standaardzonneboiler bestaat uit drie hoofdonderdelen: de collector, het opslagvat en de regeling. Deze onderdelen zorgen ervoor dat zoveel mogelijk zonne-energie benut wordt. Als de zon niet voldoende water in het opslagvat heeft kunnen verwarmen zal er een naverwarmer aan te pas moeten komen. Dit kan een afzonderlijk warm-watertoestel zijn, maar het is ook mogelijk een naverwarmer in het opslagvat in te bouwen.
Figuur 1 geeft een schematische weergave van een standaardzonneboiler.

schematische-weergave-zonneboiler

Figuur 1

De collector vangt zonlicht op, zet het om in warmte en draagt deze warmte over aan water dat door de collector stroomt. Via een apart leidingcircuit is de collector verbonden met de warmtewisselaar in het opslagvat.
Het door de collector opgewarmde water stroomt door de warmtewisselaar die de opgenomen warmte afstaat aan het water in het opslagvat. De stroming in het collectorcircuit wordt op gang gehouden door een pompje dat alleen aangeschakeld wordt als er voldoende energie van de collector naar het opslagvat getransporteerd kan worden. Een elektronische regeling zorgt hiervoor.
Zolang er geen warm-watervraag is en wel voldoende aanbod van zonlicht, zal het water in het opslagvat steeds warmer worden. Als er getapt wordt loopt bet opgewarmde water via de naverwarmer, die afhankelijk van de bereikte temperatuur al of niet in werking treedt, naar de kraan.

De Collector

De collector is het belangrijkste onderdeel van de zonneboiler. Hij vangt zonlicht in, zet het licht om in warmte en geeft deze warmte af aan langsstromend water.
De collector bestaat uit een ondiepe bak met een oppervlak van meestal ongeveer 3 m2. In deze bak zijn de verschillende onderdelen in lagen aangebracht. Achtereenvolgens bestaat de collector uit een glazen afdeklaag, een absorber en isolatiemateriaal.
De absorber is het hart van de collector. Hij bestaat uit één of meerdere metalen platen die onder invloed van het zonlicht opgewarmd worden. In de platen zijn door middel van bijvoorbeeld kanaaltjes of buizen ruimtes aangebracht waar water doorheen kan stromen. Het water voert een deel van de warmte af naar het opslagvat. Er zal echter ook een deel van de warmte verloren gaan doordat de warme absorberplaat energie verliest aan de omgeving. Hoe minder energie verloren gaat, des te beter is de collector. In figuur 2 zijn de energiestromen in een collector weergegeven.

energiestromen-zonnecollector

figuur 2

Opmerking bij figuur 2: Energiestromen in een collector. De op de collector vallende zonne-energie wordt deels gereflecteerd aan de glasplaat en de absorber en deels geabsorbeerd in de glasplaat. De rest wordt geabsorbeerd in de absorber die een deel van deze ingevangen zonne-energie omzet in door het water afgevoerde warmte. Door warmtestraling, convectie en geleiding verliest de collector energie aan de omgeving.

Het energieverlies kan op verschillende manieren plaatsvinden. Allereerst zal de opgewarmde absorber via straling een deel van de warmte afstaan. Om dit verlies zoveel mogelijk te beperken is de absorberplaat voorzien van een spectraal selectieve laag (figuur 3). Deze laag heeft de eigenschap dat zonlicht goed geabsorbeerd wordt en dat uitstraling van warmte tegengegaan wordt.

Daarnaast zal de warme absorber via de voorkant van de collector warmte verliezen aan langsstromende lucht; dit wordt convectie genoemd. Hoe kouder de buitenlucht en hoe groter de windsnelheid, des te groter dit verlies zal zijn. Het gebruik van de glasplaat als afdekking vermindert het convectieverlies, met name omdat er een luchtspouw van enkele centimeters tussen de absorber en de glasplaat zit.

Het gebruik van de glasplaat als afdeklaag heeft echter ook een klein negatief effect: een deel van het opvallende zonlicht wordt gereflecteerd aan, en geabsorbeerd in de glasplaat. Door gebruik te maken van ijzerarm glas met een hoge lichtdoorlatendheid wordt dit verlies in de glasplaat zo klein mogelijk gehouden.

Aan de achterkant en zijkanten van de absorber treedt warmteverlies op naar de omgeving door geleiding. Een laag isolatiemateriaal van enkele centimeters reduceert dit warmteverlies aanzienlijk.
Een goede collector wordt gekenmerkt door een laag energieverlies. Daarnaast moet de collector in staat zijn om de warmte van de absorberplaat goed af te geven aan het water dat door de buizen loopt. Dat betekent dat er een zeer goed warmtecontact moet zijn tussen plaat en buis. Bovendien moeten materiaaleigenschappen, plaatdikte en -oppervlakte, leidinglengte en -diameter en pompsnelheid zodanig op elkaar afgestemd zijn dat er zoveel mogelijk zonnewarmte wordt overgedragen aan het water. Een zonnecollector wordt gekarakteriseerd
door de rendementscurve (figuur 4).

ideale-spectraal-selectieve-laag   rendementscurve-zonnecollector

figuur 3  &  figuur 4

Het opslagvat

Om koud leidingwater tijdens doorstromen op te warmen tot ca. 60 ºC (zoals een geiser dat doet) is een vermogen van 20 kW nodig. Het water in het collector circuit wordt echter verwarmd met een vermogen dat meestal slechts een paar honderd Watt bedraagt. Daarom is het systeem voorzien van een opslagvat, een goed geïsoleerd waterreservoir met een inhoud van ongeveer 100 liter. Het vormt een warmtebuffer tussen het langzaam opslaan van zonne­-warmte en het snel onttrekken tijdens het tappen.

Daarnaast zorgt de warmtebuffer voor een overbrugging van zonloze uren. Zodoende kan men 's ochtends nog gebruik maken van de opgeslagen warmte van de vorige dag.

Het opslagvat is thermisch aan de collector gekoppeld via een warmtewisselaar die opgenomen is in het collector circuit. Het water uit het collector circuit is dus gescheiden van het water uit het opslagvat. Hiermee is de waterkwaliteit van het warme water gewaarborgd. Een voorbeeld van warmteopslag en warmteonttrekking gedurende een etmaal is gegeven in figuur 5.

De warmtewisselaar bestaat soms uit een buis die in een spiraalvorm door het opslagvat loopt (een helix). Ook komt het voor dat het opslagvat een dubbele wand heeft waarin het water van het collector circuit stroomt (mantelwarmtewisselaar). Het warme water dat afkomstig is van de collector stroomt altijd van boven naar beneden door de warmtewisselaar. In het opslagvat ontvangt het water warmte van de warmtewisselaar. Omdat warm water uitzet en stijgt, ontstaat er in het opslagvat een gelaagdheid van warm water in de top en kouder water aan de bodem van het vat (figuur 5).

schema-opslagvat-zonneboiler

figuur 6

Deze gelaagdheid heeft twee voordelen. Ten eerste kan bij het tappen het water met de hoogste temperatuur gebruikt worden; de afnameleiding zit daarom boven in het vat. Ten tweede kan het water in het collector circuit tijdens doorstroming van de warmtewisselaar (van boven naar beneden) afkoelen tot de laagste temperatuur van het opslagvat. De warmtewisseling vindt dus plaats via het zogenaamde tegenstroom principe. Dit heeft een gunstige invloed op het rendement van de collector.  Omdat het opslagvat in het waterleidingnet geplaatst wordt, schrijft het waterleidingbedrijf voor dat de inlaat van het opslagvat, net als bij andere boilers, voorzien wordt van een zogenaamde inlaatcombinatie bestaande uit een overdrukbeveiliging en een terugslagklep. De opslagvaten worden gemaakt van koper, roestvaststaal of van geëmailleerd staal. In geëmailleerde stalen vaten moet een anode geplaatst zijn om corrosie te voorkomen. De anode moet regelmatig worden gecontroleerd en indien nodig worden vervangen.

Collector circuit

Het collector circuit bestaat uit de collector, de warmtewisselaar in het opslagvat en de verbindende leidingen. In dit circuit wordt water met behulp van een pompje rondgepompt. Doorgaans wordt hiervoor een klein cv-pompje gebruikt met een vermogen van ongeveer 40 W. De stroomsnelheid van het water is in de orde van 1 tot 5 liter per minuut. Het temperatuurverschil tussen het in- en uitstromende water is gemiddeld ongeveer 5 ºC maar kan variëren van 1 tot 25 ºC. Als de regeling aangeeft dat de collector buiten gebruik gesteld moet worden, bijvoorbeeld omdat er geen zon aanbod is of omdat oververhitting dreigt, wordt het pompje uitgeschakeld. Bij een terugloopsysteem is het collector circuit is niet geheel gevuld met water en door het stoppen van het pompje zakt het water tot op een niveau onder dat van de collector. In het collector circuit is een terugloopvat aangebracht waarin het water dat uit de collector komt opgevangen wordt. Het terugloopvat is vaak gecombineerd met de warmtewisselaar. In figuur 7 is een zonneboiler weergegeven die als terugloopsysteem is uitgevoerd.

zonneboiler-terugloopsysteem-stilstaande-pompzonneboiler-terugloopsysteem-lopende-pomp

figuur 7. Waterniveau in collector circuit bij stilstaande pomp en bij lopende pomp. Onderin het opslagvat bevindt zich het terugloopvat.

In figuur 8 is een gesloten systeem met pompcirculatie weergegeven. In dit systeem dient anti-vries te worden toegepast, om bevriezingsgevaar in de collector te voorkomen. In tegenstelling tot het terugloopsysteem is dit systeem altijd volledig gevuld. Ook de delen die buiten liggen en dus blootgesteld zijn aan lage buitentemperaturen in de winter. De toegepaste collector is een vacuümbuis collector.

zonneboiler systeem met vacuumbuis collector

figuur 8

Vacuümbuis collector

De vacuümbuis collector is opgebouwd uit een aantal naast elkaar geplaatste glazen buizen waarin zich absorbers bevinden. De ruimte tussen de absorber en de glaswand is vacuüm gemaakt, waardoor de warmteverliezen klein zijn. De in de absorber opgewekte warmte wordt afgevoerd via een zogenaamde 'heat-pipe'. De top hiervan wordt met een kleine warmtewisselaar aangesloten op een leiding waar het collectorwater  doorheen stroomt. De gesloten heat-pipe is gevuld met een vloeistof die verdampt als de opvallende zonnestraling de absorber opwarmt. De damp verspreidt zich en condenseert vervolgens op de koele warmtewisselaar. De opgenomen zonnewarmte wordt dan door condensatie afgegeven aan het collectorwater. In de heat-pipe stroomt de gecondenseerde vloeistof naar beneden en de cyclus begint opnieuw. Met een vacuümbuiscollector kan meer zonnewarmte geoogst worden en heeft daardoor een hogere opbrengst dan vlakke plaat collectoren. Er staan echter wel hogere kosten tegenover. Een vacuümbuis collector is +/- een factor 1,5 duurder dan een vlakke plaat collector.

Regelsysteem zonneboiler

De zonneboiler is uitgerust met een elektronische regeling, de zogenoemde delta-T-regeling, die is aangesloten op twee temperatuursensoren (in het opslagvat en aan de top van de absorberplaat) en op het circulatiepompje. Het verschil tussen de twee temperaturen wordt continu gemeten. Als de temperatuur van de collector hoger is dan die van het vat kan de collector warmte leveren en slaat de circulatiepomp aan.
Komt de collectortemperatuur onder die van het vat dan stopt de pomp. Doordat de collector nu leeg loopt wordt voorkomen dat warmte uit het opslagvat afgegeven wordt aan het water in het collectorcircuit. Door de natuurlijke stijging van warm water zou dit namelijk de collector kunnen bereiken en daar afkoelen, zodat in deze situatie een continu warmtelek van het opslagvat naar de koude collector zou onstaan.
De collector regeling zorgt er ook voor dat er nooit water in de collector aanwezig is als er kans op bevriezing bestaat. Hiermee is dus een vorstbeveiliging ingebouwd.

Het opslagvat moet beveiligd worden tegen oververhitting. Tijdens zomerdagen met veel zon kan het voorkomen dat de temperatuur in het opslagvat hoog oploopt. Met name als er niet of weinig getapt wordt, bijvoorbeeld omdat de gebruikers op vakantie zijn. Om te voorkomen dat er zich stoomontwikkeling voordoet wordt bij een vattemperatuur van meer dan 90 C de pomp uitgezet. Terwijl er een overvloed aan zonne-energie is wordt er dus toch niets meer opgeslagen omdat het opslagvat vol zit. In deze situatie kan het voorkomen dat de lege collector een temperatuur bereikt van ver boven de 100 C, een temperatuur waar de collector overigens goed tegen kan.
Er zijn ook elektronische regelingen, zogenoemde stralingsregelingen, die met een sensor de hoeveelheid zonlicht op de collector meten. Als het zon aanbod voldoende is om het water te verwarmen wordt de pomp ingeschakeld. Bij onvoldoende aanbod schakelt de regeling de pomp uit en loopt de collector leeg. Een temperatuursensor in het opslagvat schakelt de pomp uit als beveiliging tegen oververhitting.

De naverwarming

De zonneboiler kan een buffervoorraad water opwarmen. De temperatuur van het vat wordt bepaald door de hoeveelheid zonne-energie die de collector de uren daarvoor opgevangen heeft en door de hoeveelheid water die aan het vat onttrokken is. AI met al heeft dat tot gevolg dat de temperatuur schommelt tussen 10 en 90 C. Meestal wil een warm-water gebruiker echter een vaste temperatuur van het water dat uit de kraan komt, bijvoorbeeld 60 C. Dat betekend dat het water uit het voorraadvat naverwarmd moet worden als d temperatuur te laag is, of bijgemengd moet worden met koud water leidingwater als de temperatuur te hoog wordt. Bijna altijd wordt een naverwarmer geplaatst. Automatisch bijmengen van koud water bij te hoge temperaturen komt minder vaak voor.

naverwarming-zonneboiler   figuur 9

Één van de mogelijkheden om het water te verwarmen, is om tussen het voorraadvat van de zonneboiler en de kranen een doorstoomtoestel (geiser of combiketel) te plaatsen. Voorwaarde is dat de naverwarmer modulerend werkt , dat wil zeggen dat de hoeveelheid  energie die het toestel levert afhankelijk is van de temperatuur van het uitstromende water. Een doorstroomtoestel waarvan  de gastoevoer  van de brander wordt geregeld aan de hand van de stroomsnelheid van het water , zoals vaak voorkomt bij geisers, het is niet geschikt als naverwarmer temperaturen tot 90 C op de kouwateringang kan verdragen, is het mogelijk water uit het voorraadvat altijd door de naverwarmer te laten stromen. Bij een aantal toestellen kan dat niet, omdat gebruik gemaakt is van (kunststof) onderdelen die niet hittebestendig zijn. In zo'n geval kan het water uit het boiler-vat via een omloop om de naverwarmer gestuurd worden. Een thermostatisch driewegventiel zorgt er dan voor dat water dat naverwarmd moet worden door de naverwarmer gaat, en water dat al voldoende warm is, door de omloop. Een andere mogelijkheid is, om het water uit de zonneboiler na te verwarmen, is het via een voorraadtoestel te laten lopen. De zonneboiler-fabrikanten  hebben op deze mogelijkheid ingespeeld  door zonneboilers aan te bieden waarvan het voorraadvat van het navermingstoestel al boven op het voorraadvat van de zonneboiler geplaatst is. In het bovenste vat (80-140 liter) zit dan een warmtewisselaar die aangesloten kan worden op de cv-ketel. Voorwaarde is dat de ketel voorzien is van een boilerregeling. We spreken dan van een zonneboiler met geïntegreerde indirect gestookte boiler. In een andere uitvoering wordt in het bovenste voorraadvat een elektrisch naverwarmingselement Het betreft dan een zonneboiler met een geïntegreerde elektrische naverwarming. Van een zonneboiler die naverwarmd wordt met een voorraadnaverwarmer wordt het bovenste vat op een vaste temperatuur gehouden. Het onderste vat wordt door de collector verwarmd. Er is ook een uitvoering waarbij de rol van het bovenste vat overgenomen wordt door het bovenste deel van een groot van, dat een inhoud heeft van 160-240 liter. De zonneboiler waarbij het voorraadvat is uitgebreid met extra verwarmingsvat, wordt ook wel duoboiler of hot-top genoemd.

Bij de keuze van het naverwarmingstoestel is het verstandig te kiezen voor een toestel zonder waakvlam en met een hoog opwekkingsrendament; bijvoorbeeld een verbeterd-rendement (VR) of hoog-rendement (HR) toestel. Verder is aan te bevelen een toestel te nemen met een lage temperatuur  (55 tot 65 C), waardoor de dekkingsgraad van de zonneboiler maximaal is. Tenslotte kan men beter volstaan met één opslagvat (of eventueel twee gecombineerde, zoals in een duoboiler), omdat meerdere vaten meestal een groter energieverlies geven.

Andere zonneboilersystemen op de markt

Naast het gangbare zonneboilertype met gescheiden collector en opslagvat en met pompcirculatie zijn er ook zonneboilers die op andere principes zijn gebaseerd. Eén groep daarvan maakt gebruik van natuurlijke circulatie in het collectorcircuit. Pomp en regeling kunnen dan achterwege blijven. Een tweede groep systemen onderscheidt zich door de wijze waarop systeemonderdelen met elkaar geintegreerd zijn. De systemen worden hieronder beschreven.

Het thermosifonsysteem maakt gebruik van natuurlijke circulatie in het collectorcircuit in plaats van gedwongen circulatie door middel van een pomp. Daartoe moet wel het opslagvat boven
de collector geplaatst worden. Volgens het principe dat vloeistoffen bij verwarming uitzetten en daardoor lichter worden per volume-eenheid komt de circulatie vanzelf tot stand zodra de temperatuur van het water in de collector door de zon warmer wordt dan het het water in het opslagvat. Een overstortklep in het boilervat zorgt ervoor dat het water niet te heet wordt. Bij dreigende oververhitting wordt via deze klep het water geloosd op een afvoerleiding waardoor automatisch vers koud water wordt toegevoegd. Net als bij leegloop-zonneboilers met pompcirculatie wordt de warmte van de collector via een warmtewisselaar aan het tapwater in het opslagvat afgegeven. Maar bij thermosifonsystemen is de collector altijd met vloeistof gevuld omdat de collector zich onder het opslagvat bevindt. Om bevriezing in de winter te voorkomen is het collectorcircuit van deze systemen daarom gevuld met een vorstbescherrningsmiddel. De meeste waterleidingbedrijven staan dit toe, mits dit middel van een Kiwa-Ata-attest is voorzien. Uiteraard blijft de collectorvloeistof gescheiden van het tapwater omdat het
collectorcircuit gesloten is.

In zogenaamde ICS-systemen (afkorting van de Engelse term Integrated Collector Storage) worden het opslagvat en de collector samengevoegd tot één deel dat op het dak of aan de buitenwand gemonteerd wordt. Door de integratie neemt het aantal benodigde componenten af en kunnen kostprijs en plaatsingskosten omlaag. Ook in dit systeem zijn pomp en
elektronische regeling niet nodig en er is geen sprake van ruimtebeslag binnenshuis. Het met zonne-energie opgewarmde water wordt namelijk buiten opgeslagen. Om te voorkomen dat het water gedurende de nacht of in perioden dat de zon geen energie levert sterk afkoelt of bevriest, bestaan er twee isolatiesystemen.Transparante isolatiematerialen combineren een goede warmte-isolerende werking met een hoge doorlaatbaarheid van zonlicht. Door nu het opslagvat (bijvoorbeeld een plane watertank)
aan de bovenzijde met transparante isolatie af te dekken worden die eigenschappen ten volle benut. Overdag schijnt het zonlicht door de transparante isolatie op de bovenzijde van het opslagvat dat als collector functioneert. ' s Nachts voorkomt het transparante isolatiemateriaal dat het opgewarmde water in het opslagvat teveel afkoelt of zelfs bevriest. De bovenzijde van de opslagtank is net als bij gewone collectoren voorzien van een spectraal selectieve laag waardoor zoveel mogelijk zonlicht benut wordt.transpirante isolatie-zonneboiler                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 figuur 10

Een andere manier om warmteverlies te onderdruk.ken en bevriezing te voorkomen is het gebruik van vacuüm als isolatie In een vacuüm kan alleen warmte getransporteerd worden door straling. In een ICS-systeem met vacuürnisolatie bestaat de collector / opslag uit een aantal met elkaar verbonden dubbelwandige koperen cylinders. In de binnencylinder bevindt zich het op te
warmen tapwater. De dubbele wand is vacuüm gemaakt waardoor de opslag als een thermoskan isoleert. Afkoeling en bevriezing worden zo voorkomen. De buitencylinder die door de zon beschenen wordt is voorzien van een spectraal selectieve laag. Om zonne-energie naar de binnencylinder met tapwater te transporteren is een beetje water in de dubbele wand aanwezig. De buitencylinder zet de opvallende zonne-energie om in warmte. Deze warmte wordt opgenomen door het laagje water in de dubbele wand dat daardoor verdampt. Als deze waterdamp vervolgens condenseert op de koudere binnencylinder wordt de opgenomen warmte aan de binnenhuis afgegeven. Beveiliging tegen oververhitting (of overdruk) werkt net als bij het thermosifonsysteem.

De plaats van een zonneboiler in huis

Een woonhuis met een schuin dak (hellingshoek tussen 30 en 60 graden) met een oriëntatie tussen zuidwest en zuidoost biedt, als het dakvlak niet beschaduwd wordt door bomen of gebouwen, goede mogelijkheden voor de plaatsing van een collector. Daarbij dient rekening gehouden te worden met mogelijke toekomstige beschaduwing door nieuwe gebouwen of groeiende bomen. In een pannendak is een collector niet zwaarder dan de te verwijderen pannen. Op een plat dak kan een collector met behulp van een frame geplaatst worden. Het voordeel van deze opstelling is dat de collector ideaal georiënteerd kan worden. Nadelig zijn de extra kosten van het frame en van de extra afdeklaag aan de achterkant van de collector. Voor het aanbrengen van een collector zal over het algemeen toestemming door Bouw- en Woningtoezicht verleend moeten worden.

Het opslagvat van een standaardzonneboiler moet altijd lager staan dan de collector, omdat anders het leegloopsysteem niet goed functioneert. Plaatsing van het opslagvat op een zolder
of overloop met de collector op het dak daarboven geeft meestal geen problemen. Deze oplossing is vooral gunstig als het opslagvat dicht bij de naverwarming geplaatst kan worden.
Bij thermosifonsystemen met natuurlijke circulatie moet het opslagvat zich altijd boven de collector bevinden In de praktijk wordt het opslagvat daarom doorgaans in de nok van de
dakconstructie opgehangen. In platdak-opstellingen kan het opslagvat bovenaan de collector in de buitenlucht gemonteerd worden. Indien bet opslagvat op de vloer geplaatst wordt moet men er op letten dat de sterkte van de vloer voldoende is om een vat van 100 tot 250 kilogram te dragen. De meeste vloeren die geschikt zijn om op te wonen, kunnen dit gewicht aan. Problemen kunnen echter ontstaan bij een vliering of een oude zoldervloer. Soms is het ook mogelijk het opslagvat aan de wand op te hangen in plaats van op de vloer te zetten. Verder moet men rekening houden met de ruimte die een opslagvat in beslag neemt. Bij ICS toestellen bevindt de gehele opslag zich op het dak. Het grotere gewicht kan dan speciale eisen stellen aan de sterkte van de dakconstructie. In platdak-opstellingen moeten de aan- en afvoerleidingen van een ICS speciaal tegen vorst beschermd zijn omdat deze niet leeglopen zoals in een standaardzonneboiler.

Op de plek van het opslagvat moet een aantal voorzieningen aanwezig zijn of aangesloten worden. Natuurlijk dient er een aansluiting te zijn op het koude en warme waterleidingnet in
huis. Verder moet er een wandcontactdoos zijn voor de elektrische aansluiting van de pomp. Als er een elektrisch naverwarmingselement in de zonneboiler zit, heeft deze meestal een eigen
groep nodig. Voor de afvoer van het overtollige water dat vrijkomt uit de ontlastklep moet een waterafvoerbuis aanwezig zijn (bijvoorbeeld een 32 mm afvoerbuis aangesloten op de
riolering). Bij combiketels is zo'n afvoer al aanwezig. Bij de materiaalkeuze van de afvoerbuis dient men rekening te houden met de hoge temperatuur van het water dat vrijkomt bij de
oververhittingsbeveiliging van thermosifon en ICS-systemen. Het water dat dan bij deze systemen vrijkomt kan eventueel via het dak worden geloosd.