Werking van thermische panelen
Hoe werkt een thermisch zonnepaneel?
Een compleet zonneboilersysteem bestaat uit 4 componenten: de collector(s), de opslagtank , een expansievat en het besturingssysteem. Afhankelijk van de vereiste warmte kunnen er meerdere collectors zijn. Voor iedere situatie kan er een ideaal systeem worden samengesteld.
Een zonnethermie-installatie kan ook op elk verwarmingsketeltype (olie, gas, pellets) worden aangesloten, zelfs op oudere toestellen. Vermits in België vlakke plaat collectoren in de wintermaanden minder geschikt zijn, door de veel grotere verliezen, bespreken we hieronder enkel de vacuüm collectoren.
Vacuüm zonnecollector
De installatiemodule bestaat uit de eigenlijke collector(s) die op het dak geplaatst wordt ( worden), een regelsysteem, een expansievat en een opslagvat dat binnenshuis gemonteerd worden. De collector zelf omvat een aantal vacuüm buizen ( heat pipes ), de centrale warmteontvanger (manifold) en het frame. De onderstaande foto toont een collector met 20 vacuüm buizen.
De vacuüm buis (Heat pipe)
De heat pipe is hol, en is te vergelijken met een thermosfles waarin een aluminium vin en een koperen buis gemonteerd worden. De dubbelwandige glazen wand ( thermosfles ) zorgt ervoor dat de warmte binnen kan, maar niet terug buiten. Daardoor heeft de vacuüm collector, tijdens de wintermaanden, een veel hoger rendement dan de klassieke vlakke plaat collectoren, die dan door conductie veel warmte verliest. In de vacuümbuis neemt de aluminium vin de ingestraalde warmte op en levert deze af aan de centrale koperen buis. Deze is gevuld met een vloeistof die bij een relatief lage temperatuur verdampt. Door de opwarming verdampt de vloeistof en stijgt alle warmte dus naar de bovenkant. Deze koperen ‘bovenkanten, of koppen ’ zijn in een grotere buis; de manifold; gemonteerd. In deze manifold steken dus alle hete koppen van de vacuümbuizen. Door de manifold stroomt er echter een koelmedium: water met antivries, die de warmte van de vacuümbuiskoppen opneemt en aflevert aan de voorraadtank of ‘boiler’ via een warmtewisselaar (gesloten circuit) De koppen van de vacuümbuizen koelen af. De gecondenseerde vloeistof stroomt weer naar beneden waarna de cyclus weer wordt herhaald.
Manifold
De uiteinden van de heat pipes ( koppen) zijn in de manifold bevestigd. Dit is een koperen buis met dwarse buizen waarin de kop van de heat pipe precies past. Door deze precisie passing en de geleidende pasta is de warmteoverdracht optimaal. De koppen van de heat pipes komen dus niet direct in contact met het koelmedium zodat er nooit lekkage kan ontstaan. De pijpen, het frame en de manifold vormen samen de collector.
Regelsysteem
Het opgewarmde medium wordt -in gesloten circuit- via een pomp door een warmtewisselaar in de opslagtank gestuurd. Deze pomp wordt aangestuurd door het regelsysteem. Hiervoor zijn er in de manifold als in het water opslagtank temperatuurssensoren geplaatst. Indien de temperatuur van het water in de opslagtank lager is dan de temperatuur in de manifold zal de pomp worden geactiveerd. De pomp stopt als de collectortemperatuur gelijk of lager is dan de boilertemperatuur.
Opslagtank
De opslagtank is nodig in het zonneboilersysteem, opdat er ook gedoucht zou kunnen worden als de zon niet schijnt of om minder zonnige dagen te overbruggen.
Het koude toevoerwater stroomt onderaan het vat in en zal door de warmte de warmtewisselaar, naar boven stijgen, waar het als warme water wordt afgenomen . Boven de eerste warmtewisselaar is er meestal een tweede warmtewisselaar geplaatst. Deze kan worden gebruikt voor naverwarming of voor andere warmteverbruikers zoals bvb vloerverwarming. De grootte van de opslagtank is afhankelijk van de hoeveelheid water die dagelijks wordt verbruikt en de gewenste overbruggingsperiode.
Een schatting van het dagelijkse verbruik van warm water is:
| 10+(5 x aantal bewoners) = | ...(keuken) |
| 35 x aantal douches per dag = | ...(douche) |
| 70 x aantal baden per dag = | ...(bad) |
| Totaal dagelijks verbruik | ...liter |
De grootte van de opslagtank = is dagelijks gebruik x overbruggingsdagen