Zonnecollector

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
In een dak verwerkte zonnecollectoren verwarmen het zwemwater

Een zonnecollector is een apparaat dat zonlicht omzet in warmte (voor omzetting van zonlicht naar elektriciteit wordt een zonnepaneel gebruikt). Deze warmte kan vervolgens gebruikt worden voor proceswarmte, het verwarmen van ruimtes of (tap)water. Zonnecollectoren kunnen ook gebruikt worden om in de zomer het grondwater onder een huis of gebouw op te warmen. In de winter kan dan via een warmtepomp het gebouw zeer efficiënt verwarmd worden. Met deze combinatie kan een enorme reductie in de CO2-uitstoot en stookkosten bereikt worden.

Het principe van een zonnecollector is eenvoudig: wanneer een metalen voorwerp een tijd in de zon ligt, wordt het warm. Zonnecollectoren maken gebruik van datzelfde principe. Een zonnecollector is over het algemeen een metalen voorwerp waar een medium doorheen stroomt om zo de gewonnen warmte af te voeren.

Er zijn veel verschillende typen zonnecollectoren, zoals de vlakkeplaatcollector, vacuümbuizen eventueel met reflectors, ondiepe zonnevijver, diepe zonnevijver, buizenregisters verwerkt in grote oppervlakken, CPC-collector, cilindrische reflector, parabolische trog, fresnelreflector met brandlijn, parabolische kom, centrale ontvangers in een veld met spiegels en heteluchtcollectoren. Van deze typen worden vooral de vlakkeplaatcollector en de vacuümbuizencollector gebruikt voor decentrale opwekking en de parabolische trog en heteluchtcollectoren voor centrale opwekking. Ook kunnen buizen gelegd worden in asfalt of in de op het zuiden liggende muren van gebouwen. Het rendement per vierkante meter is dan lager, maar het rendement per euro veel hoger.

Vlakkeplaatcollector[bewerken]

Zonnecollector

De vlakkeplaatcollector is de meest gebruikelijke collector in Nederland en Vlaanderen. Kleinere collectors van 2 tot 5 m2 worden gebruikt om een huishouden van warm water te voorzien en grotere collectors worden gebruikt voor grotere gebouwen.

Het hart van een vlakkeplaatcollector is een zwarte plaat, de absorber. Boven de absorber zit meestal een glazen plaat. Zonlicht wordt als het ware 'gevangen' achter glas, net als in een broeikas. Door de absorber in een isolerende bak te plaatsen, houd hij de warmte van de zon goed vast. Het gevolg hiervan is dat de temperatuur van de absorber stijgt. Wanneer de temperatuur van de absorber hoger is dan de omgevingstemperatuur zal, naarmate dit verschil toeneemt, de warmtestroom van de absorber naar de omgeving groter worden. Wanneer de warmtestroom van de absorber naar de omgeving zo groot is geworden dat die gelijk is aan de opgenomen warmte, zal de temperatuur van de absorber niet verder stijgen.

Om de gewonnen warmte ook te kunnen gebruiken, worden aan de achterkant van de absorber leidingen gemonteerd waardoor water stroomt. De hete absorber geeft zijn warmte af aan het water. Dit water circuleert tussen de collector en de boiler. Dat is een groot opslagvat voor het warme water, daardoor heb je ook warmte als de zon even niet schijnt. Het water in de boiler is vervolgens te gebruiken voor verschillende doeleinden.

Vacuümbuiscollector[bewerken]

Vacuümbuiscollector
Vacuümbuiscollectors op een plat dak.

De vacuümbuiscollector wordt steeds meer toegepast. Het voordeel boven de vlakkeplaatcollector is de productie van water van hoge temperatuur. Dat heeft vooral in ons gematigd klimaat veel voordelen in de herfst, winter en voorjaar. Dan is ook bij lage buitentemperaturen naverwarming van de boiler niet nodig (bij voldoende zonneschijn). Het is zelfs zo, dat het water in de boiler in principe kan gaan koken als er geen veiligheidsmaatregelen zijn getroffen.

Vacuümbuiscollector constructie

Het werkingsprincipe van de vacuümbuiscollector. De constructie te vergelijken met een thermosfles. Twee glazen buizen in elkaar gescheiden door hoogvacuüm. Op de buitenkant van de binnenste buis is een zeer dunne spectraalselectieve laag opgedampt. Deze spectraalselectieve laag gedraagt zich in het zichtbare licht zoals een "zwart" oppervlakte: zonlichtenergie absorberend. Echter in het infrarode (het warmte) gebied van het elektromagnetisch spectrum gedraagt de spectraalselectieve laag zich als een "wit" oppervlakte: warmte-energie kan niet uitstralen. Aan één uiteinde van de twee glazen buizen is een opening naar de binnenkant van de binnenste buis. Daar wordt de warmte afgevoerd via een manifold: een warmte geïsoleerde leiding waarop meerdere vacuümbuiscollector haaks zijn aangesloten. De consequentie's zijn als volgt: het zonlicht schijnt door de buitenste glazenbuis en het vacuüm op de spectraalselectieve laag op de binnenste buis. De binnenste buis warmt op. De warmte kan niet door convectie via het vacuüm ontsnappen en ook niet als warmtestraling: de warmte zit "gevangen". De warmte dient dan nog naar de boiler, of vloerverwarming verplaatst te worden. Dat kan door water als medium te gebruiken. Door een gesloten systeem van buizen en een pomp via de manifold. Een zeer vernuftig systeem is de "heat pipe" die zeer eenvoudig en efficiënt de warmte van binnen de binnenste buis kan trasporteren naar de manifold. Bij een heat-pipe is het niet nodig om het warmtemedium door het inwendige van de binnenste buis te leiden. De hydraulische weerstand van vele lange dunne buizen door de collectoren hoog zijn en veel koper kosten. De heat-pipe is een enkelvoudige zeer dunne buis, die zelf het warmte transport verzorgt met behulp van de zwaarte kracht in schuine orientatie. Daarom dient dan de vacuümbuiscollector niet horizontaal of verticaal geplaatst te worden.

Heteluchtzonnecollectoren[bewerken]

Heteluchtcollectoren bestaan uit een metalen of glazen voorzetwand met daarachter een luchtspouw. Er zijn verschillende uitvoeringen, maar het principe is eender. Verse buitenlucht wordt via de metalen wand, al of niet met behulp van ventilatoren, naar binnen gezogen en achter de wand onder invloed van de zon opgewarmd. Deze voorverwarmde lucht kan eventueel naar een bestaande luchtbehandelingsinstallatie geleid worden of via speciaal aangelegde luchtverdeelkanalen verdeeld worden door het gebouw. Deze techniek is voornamelijk geschikt voor utiliteitsbouw. Het rendement is zeer hoog.

Zie ook[bewerken]

Externe link[bewerken]