Tips & aandachtspunten bij zonthermische systemen

Om het maximale rendement uit een complete installatie (warmtebron, afgifte, zonthermisch) te halen, moeten alle componenten elkaar versterken. In deze blog daarom een tips en aandachtspunten bij het ontwerpen en installeren van zonnecollectoren, buffervaten en zonneboilers. 

1. Voorkom pendelgedrag

Pendelgedrag verkort de levensduur van een warmtepomp en cv-ketel. Om dit te voorkomen is er voldoende buffercapaciteit in de installatie nodig. Buffercapaciteit zorgt ervoor dat de warmtevraag niet steeds onder de ondergrens van de modulatie van de warmtebron komt. De warmtebron gaat hierdoor niet steeds aan en uit (pendelen). Extra buffercapaciteit zorgt er ook voor dat een warmtebron levert ongeacht de warmtevraag op dat moment. Dit reduceert het aantal starts en stops en is beter voor het rendement.

2. Systeemrendement & ontwerpfouten

Het is belangrijk dat alle componenten van de complete installatie (warmtebon – zonthermische installatie) elkaar versterken. Een vat produceert geen energie uit zichzelf. Het kan, mits juist gedimensioneerd en ontworpen een versterkende werking hebben op het totale systeemrendement. Hieronder de veel gemaakte fouten waardoor het rendement verloren gaat. Verderop lichten we een aantal toe.

• Te groot / te klein buffervat of boiler;
• Te klein expansievat;
• Te veel / te weinig collectoren;
• Tapwaterboiler gebruiken als verwarmingssysteem.

3. Stagnatie zonthermisch systeem

Voor een hoog rendement wil je stagnatie zoveel mogelijk voorkomen. Vaak is stagnatie het gevolg van een dimensioneringsfout. Het vat is bijvoorbeeld te klein of er zijn teveel  zonnecollectoren geïnstalleerd.

Als op het midden van de dag de maximumtemperatuur van het vat is bereikt, dan valt de solar-pomp uit. Als gevolg loopt de temperatuur in de collectoren op. De solarvloeistof wordt zo heet dat het kan gaan verdampen. Als dit te vaak gebeurt, dan corrodeert de solarvloeistof en verliest het zijn werking. Hierdoor kan de gehele installatie beschadigen.

4. Expansitievat berekening

Bij verdamping neemt het volume en de druk in het systeem toe. Het expansievat wordt hierdoor gevuld met vloeistof. Wanneer de stagnatie doorzet kookt de solarvloeistof langzaam uit de collector en gaat naar het expansievat. Wanneer de solarvloeistof damp condenseert, stroomt het weer terug naar de collectoren. Het expansievat moet groot genoeg zijn om deze schommelingen op te kunnen vangen.

5. Meerwaarde bij een warmtepomp

Een zonthermische installatie is een goede combinatie bij een warmtepomp met een gesloten bron (Brine-Water).  Toch drukt een zonthermische installatie de COP van de warmtepomp. Een zonthermische installatie oogst namelijk goedkope energie. De COP van de warmtepomp gaat naar beneden doordat je productie weghaalt bij de warmtepomp in de periode dat hij een hoge COP heeft.

Dit ogenschijnlijke nadeel is een echter een voordeel. Het systeemrendement van de installatie schiet namelijk omhoog omdat het aantal draai-uren van de warmtepomp afneemt (minder elektriciteit afname) omdat de zonthermische installatie gratis energie toevoegt. Daarnaast biedt een zonthermische installatie nog meer voordelen:

• Langere levensduur warmtepomp: Een reductie van het aantal draaiuren leidt tot minder stops / starts. Dit is positief voor de levensduur van de warmtepomp.
• Meer vermogen en comfort: Het vermogen en het comfort van de warmtepomp installatie neemt toe omdat er een boiler- of buffervat in de installatie opgenomen is. Er is meer energie beschikbaar voor ruimteverwarming en douchen.
• Regenereren warmtepomp bron: Een zonneboiler- of zonthermische installatie past perfect bij een warmtepomp met gesloten bron. In de zomer voegt de zonthermische installatie capaciteit toe aan de bron waardoor deze meer in balans gebracht wordt. Met de overcapaciteit in de zomer kan de zonthermische installatie de temperatuurdaling als gevolg van het stookseizoen weer op peil brengen. Hierdoor neemt de capaciteit van de bron in het najaar minder snel af.

6. Meerwaarde bij een zwembad

Gemeentelijke zwembaden zijn grote energieverbruikers en energiebesparing is dan ook wettelijk verplicht. Een zonthermische ondersteuning levert een zwembad flinke energiebesparingen op, soms wel tot 50% (bron RVO).

Energievraag ‘normale’ zwembaden:

• 62%* van de energievraag komt van ‘brandstof en warmte’;
• 21% van de energievraag komt van elektriciteit.

Energievraag zwembaden met warmtekrachtkoppeling:

• 45% brandstof en warmte;
• 38% elektriciteit.

Bij buitenbaden loopt de warmtevraag synchroon met de periode dat een zonthermische installatie veel productie levert. Daardoor kan de zonthermische installatie in deze periode lang energie overdragen aan de verwarmingsinstallatie. 

Eén van de toepassingen is om het zwembad als buffer te gebruiken. In een zwembad met een groot volume, dat een paar graden extra wordt verwarmd, kun je namelijk veel energie opslaan. De relatief lage temperatuur van het zwembadwater vergroot het rendement (draaiuren) van de collectoren. De collectoren dragen op relatief lage temperaturen sneller bij aan het verwarmingsproces.

7. Meerwaarde toepassing douche-wtw

Bij een warmtepomp is de beschikbaarheid van warm tapwater niet oneindig zoals een gasketel. Een opslagvat van 200 liter is dan ook in ongeveer 42 minuten leeg (zie tabel).

Door toepassing van een douche-wtw verleng je de douchetijd met ongeveer 50%. De warmtewisselaar benut namelijk de restwarmte uit douchewater en verwarmt daarmee het koude aanvoerwater voor op de douchemengkraan van circa ±10C° naar ±27C°. Hierdoor is er minder heet water uit het vat nodig om de gewenste douchetemperatuur te bereiken. (let op: de comfortvergroting verschilt per type douche-wtw en situatie)

Technea douchegoot-wtw

Technea douchepijp-wtw

8. Tips

• Vaak is stagnatie het gevolg van een dimensioneringsfout. Het vat is bijvoorbeeld te klein of er zijn teveel zonnecollectoren geïnstalleerd;
• Sommige buffervaten kun je tijdelijk ontdoen van de isolatielaag waardoor ze door de deuropening of trapgat passen;
• Sommige buffervaten hebben een stratificatie installatie wat het rendement van de installatie verhoogd;
• Door een douche-wtw te combineren met een boiler, vergroot je het tapcomfort met ongeveer 30%;
• Bovenste spiraal in boiler niet gebruiken voor verwarmingsondersteuning;

“Installateur en interesse in zonthermie? Download onze whitepaper. Neem bij vragen contact op via 058 – 288 47 39“