Denkt u mee over DIY zonneboiler?

[HugoW]

Wij gaan van de zomer verhuizen naar een huis met veel ruimte op het dak en een goede ligging ten opzichte van de zon. Het grootste deel leggen we vol met zonnepanelen voor elektriciteit, maar mijn wens om zelf een zonneboiler in elkaar te knutselen kriebelt nog steeds, dus waarom niet. Nou is er al veel op het internet te vinden, ik heb wat bedacht en hoor graag jullie input. De panelen worden vrij simpel van koperen leiding in een kist met een raampje, van binnen zwart gespoten. Technische uitvoering kan ik later over uitweiden maar is niet boeiend.

Het eerste probleem wordt de plaatsing ten opzichte van het vat. Er komen een paar panelen boven het vat en een paar panelen eronder, op het schuine dak van de eerste verdieping. Als de panelen alleen boven het vat op zolder liggen kan ik de installatie dus leeg laten lopen in het vat, nu niet. Maar is leeglopen als vorstbeveiliging wel nodig? Ik wil de boel vullen met water en antivries, zoals ook in de het koelsysteem van een auto. Dat bevriest ook niet, tot min 25. Als het kouder wordt dan dat zie ik wel weer verder. Is dat een logische manier van denken of moet ik toch iets met kleppen en laag geplaatste pomp en zo gaan verzinnen? Het lijkt me onnodig complex.

Daarnaast zie ik overal grote vaten met leidingwater erin, dus met het vat onder leiding druk. Dus een duur rond vat dat ook veel ruimte neemt. Het medium dat door de panelen loopt wordt dan door een spiraal in het vat geleid om het water op te warmen. Ik wil dat andersom gaan doen. Ik wil een vat maken (vierkant, gelaste lexaan wanden, PU schuim isolatie, multiplex omkasting) met het medium erin, en het koude leidingwater door een warmtewisselaar laten lopen. Op deze manier wordt een 300 liter vat 50x60x100 cm, met isolatie en hout en bovenbouw 62x72x150 cm. En da’s makkelijk plaatsen. Maar waarom zijn dan alle commerciële systemen die ik kan vinden met een enorm rond vat onder druk?

Qua besturing wordt het redelijk eenvoudig. Ik maak een stukje electronica met wat logica (een paar simpele opampjes):

• Als het vat warmer is dan 90 graden, niks doen en oranje LEDje aanzetten.
  
  
• Als het vloeistofniveau in het vat de laag of te hoog is (serieschakeling met microswitches met een schuimen drijver eraan, op verschillende hoogtes), niks doen en rood LEDje aanzetten.
  
  
• Als het paneel warmer is dan het vat en bovenstaande zaken zijn in orde, pompen.
  

Er komt ook een bypass van het vat met een high-flow thermostaatkraan erin; mocht het water dat uit de warmtewisselaar komt ooit boven de 65 graden komen, dan mengt het koud bij totdat het water dat van dit systeem naar de combiketel gaat 65 graden is. De ketel wil het warm water graag 63 graden maken, als het inkomende water warmer is dan dat, dan doet de ketel niks. Als het kouder is dan 63 graden warmt de ketel het bij. Zelfs als het zonneboiler systeem niks doet hebben we dus toch gewoon warm water op de ouderwetse manier.

Jullie input wordt gewaardeerd!

Dank,

Hugo

 

[toostbeek]

Nou het eerste wat ik mij afvraag is het volgende. Het geeft al aan dat normaal gesproken er gewerkt wordt met een vat met leidingwater onder druk met daarin een spiraal waardoor de warme vloeistof van de zonnecollector doorheen stroomt. Je hebt dan een redelijk klein circuit van vloeistof die veel leidingwater warm maakt. Jij wilt het nu omkeren begrijp ik. Eindig je dan niet met veel warme vloeistof en weinig warm leidingwater? Oftewel 10 x op een dag kort douchen ipv 1 keer lang

 

[Tadango]

Nou het eerste wat ik mij afvraag is het volgende. Het geeft al aan dat normaal gesproken er gewerkt wordt met een vat met leidingwater onder druk met daarin een spiraal waardoor de warme vloeistof van de zonnecollector doorheen stroomt. Je hebt dan een redelijk klein circuit van vloeistof die veel leidingwater warm maakt. Jij wilt het nu omkeren begrijp ik. Eindig je dan niet met veel warme vloeistof en weinig warm leidingwater? Oftewel 10 x op een dag kort douchen ipv 1 keer lang

Of je moet al een wisselaar maken die bij continu stromend water dit toch op 63 graden krijgt. Dat lijkt me erg lastig.

 

[brutus]

Als je voldoende water in je vorstbeveiligde systeem hebt, EN het is heet genoeg (RUIM boven de 65 graden), kun je eventueel gewoon een platen-warmtewisselaar gebruiken net zoals er in een gewone HR ketel gebruikt wordt
Maar ik denk persoonlijk, dat het continue circulerende pompje en de hoge leidingweerstand een groot deel van je besparing teniet doen, want je hebt best wel wat flow nodig dan. En ik denk, net als Toostbeek, dat je dan wel een ERG grote warmtebuffer moet hebben, want je wilt niet dat na 5 minuten de warmtebuffer onder de 50 graden daalt, want dan sta je onder pislauw water te douchen.

Dan kan beter het leidingwatervat je buffer zijn.

Een ander ding wat ik me zo voor kan stellen, is dat je een bepaalde minimum temperatuur wilt vasthouden, en op de momenten dat de zon niet schijnt, geen warmte kwijt wilt raken aan het paneel. Er zal dus ergens een temperatuurschakelaar bovenin je paneel moeten komen, dat beneden een bepaalde temperatuur de circulatiepomp afschakelt (en eventueel een electrisch element in je buffervat het laat overnemen, om te voorkomen dat je warmwater onder de 60 graden komt en bacterie-groei kan ontstaan).

Doe je dat met een héél groot vorstbeveiligd systeem, dan duurt het, zodra de circulatiepomp start, best lang voordat je hele warmtebuffer opgewarmd is en nuttige warmte levert.
Een klein vorstbeveiligd circuit daarentegen, levert binnen seconden vanaf dat de pomp start, warmte af in je buffervat.

 

[HugoW]

Dat laatste is het idee. Een soort koperen autoradiateur (die waren vroeger van gesoldeerd koper) met vele dunne buisjes en platen voor oppervlakte.

 

[Baggeraar]

Klinkt een beetje dat je lekker bezig wil zijn om het bezig zijn.
Houd er rekening mee dat een cv kombiketel 23 kW aan warmte perst door een tapwater warmte wisselaar om 15 liter per minuut douchewater te krijgen.
Met een aquarium vol met warmte van 90˚ in jouw geval zal je warmte wisselaar groter worden dan je aquarium om leidingwater van 15 naar 60˚ op te warmen tot douche water.

lekker je tijd vullen, maar verwacht niet dat het gaat werken.
Die vaten zijn er niet voor niets als het veel simpeler ook zou kunnen werken.

Sorry dat ik wat kortaf klink.

Ga eerst eens rekenen met warmte overdracht in wisselaars, dan zie je vanzelf dat "on the flow" tapwater maken niet zal gaan lukken.

 

[brutus]

Houd er rekening mee dat een cv kombiketel 23 kW aan warmte perst door een tapwater warmte wisselaar om 15 liter per minuut douchewater te krijgen.

Tsja.... daarvoor hoeft dat ding alleen maar 15 liter circulatiewater per minuut tegen ongeveer 70 graden door diezelfde warmtewisselaar te persen.... (tenminste, mijn CV ketel draait ongeveer 70 graden circulatietemperatuur als hij tapwater levert, ik heb dan ongeveer 9,5 L/min tegen 60 graden)

En dus kan een aquarium van 90 graden, met een 15 L/min pompje heel gerust met precies zo'n warmtewisselaartje (en die dingen zijn maar zo groot als een pak melk hooguit) ook 15L/minuut aan tapwater leveren.
Hoe lang hij dat volhoud, hangt van de grootte van dat aquarium af....

 

[Baggeraar]

Ga eerst eens rekenen met warmte overdracht in wisselaars

https://www.boiler-info.nl/rekenen/#energiekosten tapwater

 

[HugoW]

Ik zal later nog wat uitgebreider reageren, maar Baggeraar heeft wel grotendeels gelijk (Dank voor de link) Ik ga nooit genoeg energie opvangen om warm water te maken zoveel als wij als gezin van vier nodig hebben. Dat is zeker.

Ik redeneer vrij eenvoudig. Ik vang energie op van buiten en die stop ik in het vat. Het water van de waterleiding komt warmer uit de warmtewisselaar in het vat dan het erin gekomen is. Die energie gaat uit het vat, in het leidingwater. En die energie hoeft de ketel dus niet meer toe te voegen. Heel simpel, als het leidingwater 10 graden is moet de ketel 50 graden toevoegen om naar de gewenste 60 te komen. Als mijn systeem het leidingwater naar 20 graden brengt, hoeft de ketel nog maar 40 graden voor zijn rekening te nemen. Mocht het ooit lukken om het leidingwater naar de 60 graden te krijgen met mijn systeem is dat leuk, maar ik denk een utopie.

Met het systeem waarbij het leidingwater in het drukvat zit komt er niet meer of minder energie in het systeem. En ook daar zullen we het niet mee halen. Als we met z’n vieren elk 5 minuten douchen en daarbij inderdaad 15 liter per minuut gebruiken warm water gebruiken is er al 75 liter uit het vat (als het vat sinds de vorige dag al weer naar de 60 graden opgeklommen zou zijn). Die 75 liter is al weer met koud water aangevuld, ondertussen. Het is allemaal te weinig, hoe je het ook wendt of keert. Maar alle beetjes helpen (en het is inderdaad ook gewoon leuk, Baggeraar).

Hugo

P.S. En die vijf minuten douchen is ook een utopie, mijn vrouw en dochter staan er elk minstens een kwartier onder. Ik in het weekend ook langer...

 

[Baggeraar]

Hoe lang hij dat volhoud, hangt van de grootte van dat aquarium af....

Dat klopt.
Want water dat uit de WW komt is dan nog maar net iets meer dan 60˚ en koelt ook de rest van de 90˚ af, dan houd je weinig warmteverschil over als die bak klein is.
Of een autoradiator als bruikbare WW kan dienen in dit project weet ik niet.

Vaten met meerdere spiralen om je water op verschillende manieren te kunnen verwarmen.
https://www.oeg.net/speicher-solar

Ik ben zelf bezig met een 150 liter vat om met een pelletkachel (die op de cv gaat komen) warm water te maken, met een mogelijkheid om ook elektrisch te verwarmen in de zomer.
Wanneer ik toch zonnestroom genoeg heb.

 

[toostbeek]

Ook als je zoiets zelf wil bouwen lopen de kosten snel op denk ik. Je hebt het over koperen buis in een kast die inwendig zwart gespoten is? Enig idee hoeveel koperen buis je nodig hebt om de warmte op te nemen? Kan me zo voorstellen dat dat ook in de papieren gaat lopen. Misschien kan je beter tyleen leiding nemen. Is ook al zwart dus absorbeert de stralingswarmte. Verder niet gevoelig voor corrosie en oxidatie. Iets waar je ook rekening mee moet houden omdat je misschien wel een aluminium warmtewisselaar toepast en dan moet je warmtetransport middel hier goed tegen beschermen.

Verder lijkt me de beveiliging met een simpel schakelingetje met wat opampjes ook wat kort door de bocht. Als je warmtetransport middel boven de 90 graden komt een oranje lesje en verder niks? En als het tegen de 100 graden loopt dan? Spannend!!

 

[brutus]

Ik denk dat wat Hugo in gedachten heeft (de boel als voorverwarmer voor het warme tapwater) best kan werken, en dan inderdaad gewoon een besparing op het gewone energieverbruik oplevert.

Het introduceert helaas wel het gevaar op bacterie-groei....

 

[HugoW]

Ook als je zoiets zelf wil bouwen lopen de kosten snel op denk ik. ..

Dat valt wel mee, maar zwarte slang is ook een optie. Er zijn in ieder geval legio voorbeelden online die niet moeilijk of duur zijn.

Verder lijkt me de beveiliging met een simpel schakelingetje met wat opampjes ook wat kort door de bocht. Als je warmtetransport middel boven de 90 graden komt een oranje lesje en verder niks? En als het tegen de 100 graden loopt dan? Spannend!!

Hij zet niet alleen het LEDje aan, maar zoals je kunt lezen ook de pomp uit. Er komt dus geen warmte meer bij.

... Het introduceert helaas wel het gevaar op bacterie-groei....

Dat is zeker waar. Het leidingwater wordt wel verder verhit, maar iets bacterie-dodends in het vat is geen slecht idee. Geen idee of antivries dat al voldoende doet, is iets om uit de zoeken.

Hugo

 

[toostbeek]

Ik was toevallig deze week voor mijn werk in Sharjah een naburig emiraat van Dubai en ik was in gesprek met een paar Jordaniers die hier werkten.

Ze vertelden dat in de zomerperiode bij hun de douchekraan precies verkeerd om werkte. De rode knop was fris water en de blauwe knop warm water. Het leidingwater warmde namelijk om in het reservoir tot 50+ graden terwijl ze hun boiler in het appartement uitschakelen. Het water in de boiler koelde dan af door dat het in hun appartement koel bleef door de airconditioning.

Hij vertelde dat daar ruzie werd gemaakt over wie het laatste koude water had opgemaakt zoals bij ons in grotere huishoudens met een boiler wordt gemopperd als iemand te lang onder de douche staat en voor de rest van de familie het warme water opmaakt.

 

[N.P.S.]

Mijn dochter heeft in een huis gewoond met een zonneboiler voor voorverwarming van warm water, die tijdens de bouw was geplaatst.

De installatie bestond uit een unit op het dak met zwarte buizen waardoor water stroomt. In een kast stond een vat dat uit twee delen bestond. Het bovenste deel was verbonden met de leidingwatertoevoer en bevatte een warmtewisselaar. Het onderste deel van het vat bevatte het water voor het circuit naar de warmtewisselaar op het dak. Als de installatie niet in gebruik was, dan zakte het water in het circuit naar het dak terug naar het onderste deel van het vat. De warmtewisselaar op het dak bevatte dan geen water. Bij vorst kon die dan ook niet bevriezen.

De warmtewisselaar op het dak bevatte een temperatuursensor. Een klein aansturingskastje voor de pomp schakelde deze uit bij vorst, als het voorraadvat op temperatuur was en in bij zonneschijn

 

[HugoW]

@toostbeek; ja, dat risico lopen wij ook, wij gaan ook een stuk naar het zuiden verhuizen. Naar Noord-Brabant. Ik denk dat we een groot risico op een overload van zonlicht hebben.

@N.P.S. Ja, zoiets dus. Ik heb inmiddels ook een schakeling met kleppen bedacht die niet alleen het medium rondpompt als het paneel warmer is dan het vat, maar ook het paneel leeg zuigt als dat niet zo is. Zo is het met vorst beschermd. En als het vriest maar de zon schijnt genoeg voor een goede opbrengst mag het van mijn uiteraard pompen!

Ik ben me nu in een andere vorm van panelen aan het verdiepen, diy vacuumbuizen. Een plexiglas buis (XXLStunt.nl) met daar doorheen een met roet zwart geblakerde koperen buis. De ruimte tussen de twee buizen zuig je dan vacuüm (zoveel als de plexiglas buis aan kan). Dat vacuüm is een goede isolator, dus alle straling die de zwarte buis bereikt en opwarmt kan eigenlijk niet anders weg dan via het medium dat je er door heen stuurt. Lijkt handig...

Hugo