SYSTEEMOPBOUW VAN EEN DRUKLOZE ZONNE-INSTALLATIE
HET LEEGLOOPPRINCIPE UITGELEGD
De primaire kringloop van een zonne-installatie wordt in België op één van twee manieren gerealiseerd. Ofwel wordt er gewerkt met een leegloopsysteem, ofwel kiest men voor een zonne-installatie op druk. Beide hebben dezelfde prestaties, maar vergen een andere installatie en opstart. Bij een leegloopsysteem of drukloze zonne-installatie zijn vooral de plaatsing van de leidingen en een correcte vulling doorslaggevend.
DRUKLOOS CIRCUIT
De opbouw van een zonne-installatie op druk en die van een drukloze installatie is grotendeels gelijk: een pomp stuurt vloeistof doorheen het circuit tussen de zonnecollectoren en de zonneboiler. De vloeistof warmt op in de vlakkeplaat- of vacuümbuiscollectoren door de zon, transporteert die warmte naar de zonneboiler en geeft die daar af.
Het belangrijkste verschil ten opzichte van een zonne-installatie op druk, is bij een leegloopsysteem dat de pomp bij onvoldoende lichtaanbod of wanneer het opslagvat op temperatuur is, stopt met werken. Omdat een drukloze zonne-installatie slechts gedeeltelijk gevuld is met vloeistof lopen de collectoren op dat moment leeg in een terugloopvat. Ze zijn dan - bij stilstand - gevuld met lucht. Dat gebeurt als:
- het verschil tussen de temperatuur in de collectoren en de temperatuur in het boilervat minder dan 4 °C bedraagt;
- de temperatuur in de collectoren te laag wordt (minder dan 20 °C);
- het zonneboilervat op temperatuur staat (ongeveer 85 °C).
Doordat het water (of water-glycolmengsel) in dergelijke situaties uit de collectoren wegstroomt, wordt de collectorvloeistof tegen zowel bevriezing als tegen oververhitting (stoomvorming) beschermd.
Het leegloopsysteem kan zowel op een sanitair als op een cv-circuit worden aangesloten. Meestal wordt het systeem voor sanitaire doeleinden gebruikt.
CRUCIALE COMPONENTEN
Omdat een leegloopsysteem slechts gedeeltelijk met vloeistof gevuld is, hoeven er geen drukgerelateerde componenten (zoals een expansievat, voorschakelvat of manometer) te worden voorzien. Wel zit er naast de vulkraan onderaan de zonneboiler een overdrukventiel. Dat zit er als er toch een te hoge druk in de installatie zou ontstaan doordat die met te veel vloeistof is gevuld.
Andere cruciale componenten zijn:
Aansturing
De temperatuur in de collectoren en de zonneboiler wordt gemeten door temperatuurvoelers. Er zit er één op de collectoren die de temperatuur van het door de collectoren opgewarmde water (of water-glycolmengsel) meet, en één in de boiler die de temperatuur onder in het vat registreert. De voelers zijn aangesloten op de regeling, die op zijn beurt de pomp aanstuurt.
Frequentiegestuurde pomp
Als het temperatuurverschil tussen de collectoren en het boilervat gedurende een bepaalde tijd (bv. één minuut) 6 °C bedraagt, dan treedt de pomp in werking. Het is een frequentiegestuurde pomp met twee afsluitkranen die op de leiding van de boiler naar het collectorenveld zit.
In eerste instantie functioneert deze pomp als opvoerpomp, en duwt hij de lucht uit de collectoren in het terugloopvat (waar de lucht blijft tot de pomp stopt). De pomp moet de opvoerhoogte, namelijk het hoogteverschil tussen de bovenkant van de collector en het terugloopniveau, overbruggen. De opvoerhoogte bepaalt hoe sterk de pomp moet zijn. Zodra het circuit volledig gevuld is, kan de pomp zakken in toerental en fungeert die als een standaardcirculatiepomp.
Het terugloopvat
Het terugloopvat zit ofwel ingebouwd in de zonneboiler zelf (soms wordt de dubbele wand in de boiler als terugloopvat gebruikt), of wordt ofwel apart gemonteerd op de leiding die van de zonnecollectoren naar de boiler loopt. Er wordt maar een extern terugloopvat voorzien als de boiler niet over een intern vat beschikt of als de opvoerhoogte te groot is (dus als de afstand tussen de collectoren en de boiler te groot is). Wel dient er minstens 30 cm tussen het terugloopniveau en de onderkant van de collectoren te zitten. Dit vermijdt dat er glycol in de collectoren blijft zitten na het stoppen van de pomp.
Op het terugloopvat zit een beluchtingskraan waarlangs lucht ontsnapt tijdens het opvullen.
Terugloopniveaukraan
Een deel van de lucht ontsnapt bij het vullen ook via de terugloopniveaukraan. Die zit bij een zonneboiler met ingebouwd terugloopvat net na de pomp (op de leiding die van de boiler naar de collectoren gaat); bij een extern terugloopvat zit de kraan op het terugloopvat zelf.
Naverwarming
Wordt het systeem voor sanitaire doeleinden gebruikt, dan wordt na de boiler een mengkraan voorzien die de temperatuur van het hete water uit de zonneboiler belemmert en zo verbrandingsrisico's vermindert, en warmtegevoelige componenten van installaties die als naverwarming dienen (bv. doorstromer) beschermen. Op de koudwateraansluiting wordt een veiligheidsgroep met terugslagklep en overdrukklep voorzien om de boiler te beschermen tegen overdruk.
WATER MET OF ZONDER GLYCOL?
In het circuit stroomt er ofwel gewoon water, ofwel een water-glycolmengsel. Gewoon water kan, omdat de collectoren leeglopen als het buiten te koud wordt. In steeds meer installaties wordt het zekere echter voor het onzekere genomen, en kiest men ervoor om het systeem met een water-glycolmengsel (60% water en 40% glycol) te vullen.
INSTALLATIEVOORSCHRIFTEN
Alle leidingen op afschot
Het water(-glycolmengsel) stroomt door de zwaartekracht vanuit de collectoren naar het terugloopvat. De collectoren moeten dus steeds boven de boiler zitten (anders is terugloop onmogelijk). Het is belangrijk dat alle leidingen op een afschot van 2 à 4 cm per m liggen. Horizontale of oplopende stukken, of zwanenhalzen in de leidingen, zijn uit den boze. Anders kan het leegloopprincipe niet gegarandeerd blijven en bestaat de kans dat er ergens water blijft staan (dat dan kan bevriezen of uitkoken).
Vulpeil
De hoogte van het vulpeil wordt bepaald door het volume van de leidingen in de collectoren en het volume van de leidingen boven het terugloopniveau samen te tellen. Het terugloopniveau wordt bepaald door de hoogte van de terugloopniveaukraan (namelijk hoe hoog het niveau van het water (of water-glycolmengsel) in het terugloopvat zal staan). Als het circuit voldoende is opgevuld, dan loopt er vloeistof uit deze kraan.
OPSTART
Voor het systeem wordt gevuld met het water (of water-glycolmengsel), kan een druktest op de leidingen worden uitgevoerd met een compressor. Op die manier kunnen lekken in het circuit worden opgespoord.
DE INSTALLATIE VULLEN
Kan tijdens zonnig weer
Doordat het circuit niet volledig wordt gevuld (en de collectoren bij het opvullen dus leeg blijven), komt de circuitvloeistof bij het vullen niet in contact met de collectoren. Ook bij hoge temperaturen is er dus geen risico op een thermoshock. Het systeem kan daardoor probleemloos bij zonnig weer gevuld worden.
Let wel: opstarten tijdens zonnig weer kan niet! (zie later)
Aansluiting vulstation
Het vulstation wordt aangesloten op de vulkraan onderaan de boiler. De beluchtingskraan en de terugloopniveaukraan worden opengezet, er wordt een opvangbak onder de terugloopniveaukraan gezet. Opdat ook het terugloopvat zich zou vullen, wordt de afsluitkraan onder de pomp gedeeltelijk gesloten.
Het vullen zelf
Met het vulstation wordt het water (of water-glycolmengsel) in het circuit gepompt. Dat gebeurt niet te snel, zodat de vloeistof niet via de collectoren wordt rondgepompt. Het vullen gaat door tot het water (of water-glycolmengsel) uit de terugloopniveaukraan in de opvangbak loopt. Dan wordt het vullen gestopt en krijgt de vloeistof in het circuit enkele minuten de tijd om te nivelleren. Op het einde van het vullen wordt ook de kraan onder de pomp opnieuw opengezet (zodat er ook vloeistof boven de pomp in de leiding raakt).
Indien nodig wordt er nog bijgevuld tot het niveau goed is. De pomp wordt stilgelegd en de verschillende kranen worden dichtgedraaid.
OPSTART
Als de collectoren het niet te heet hebben, kan de installatie direct worden opgestart. Anders moet men wachten tot de collectoren voldoende afgekoeld zijn.
De tijd tussen het starten van de pomp en tot het systeem circuleert, wordt gemeten en als opstarttijd ingegeven in de regeling. De regeling kan op basis van de opstarttijd de pomp aansturen (nl. hoe lang moet die op volle capaciteit werken als opvoerpomp, enz.).
Tot slot wordt de regeling op gebruikersmodus gezet.
ONDERHOUD BLIJFT BEPERKT
Leegloopsystemen vragen in principe geen onderhoud. Doordat de collectoren leeglopen wanneer het boilervat op temperatuur staat, wordt het water (of water-glycolmengsel) niet blootgesteld aan te hoge temperaturen en is er van stoomvorming geen sprake. Net die stoomvorming zorgt ervoor dat de vloeistof sneller degradeert en dat die na verloop van tijd moet worden vervangen.
Wel is het aan te raden dat de klant zelf ook een oogje in het zeil houdt. Slaat de zonneboiler 's nachts niet aan? Verschijnen er geen foutmeldingen op de regeling? Is de temperatuur van de zonneboiler lager dan 85 °C? Zijn er geen comfortklachten?
