elektromechanica TEAM 2 HANDLEIDING ZONNEBOILER Project tweede jaar

Transcriptie

1 elektromechanica TEAM 2 HANDLEIDING ZONNEBOILER Project tweede jaar

2 Inhoud Opbouw van de zonneboiler... 2 Onderdelen... 2 Collector... 2 kastje met elektrische bedrading... 2 Boiler... 3 opvang vat... 3 pomp... 3 Werking... 4 Stilstand... 4 Opstart (vullen)... 4 Circulatie... 4 Stop (terugloop)... 4 Primair circuit... 5 Secundaire circuit... 5 Gebruik van de zonneboiler... 6 Vullen primair circuit... 6 Vullen secundair circuit... 6 Opwarmen water... 6 Legen secundair circuit... 6 Extreme temperaturen... 6 specificaties... 7 Onderhoud... 7 Isolatie van de leidingen... 7 Proper houden van de collector... 7 Condens op de gasplaat van de collector... 7 Kalkaanslag in het opslagvat... 8 Besluit... 8

3 Handleiding zelfgemaakte zonneboiler Opbouw van de zonneboiler Onderdelen Collector De collector is vervaardigd uit geïsoleerde platen met daarop een serpantin bevestigd en afgedekt met een glasplaat. De geïsoleerde platen zijn op lengte gemaakt en aan elkaar bevestigd met hoek profielen. Het serpantin is geplooid en samen met de platen bespoten met een hittebestendige verf om warmteverliezen tegen te gaan. De glasplaat is bevestigd op de rest van de collector. kastje met elektrische bedrading In het bedradingskastje kan men een noodstop terugvinden. Deze dient voor de beveiliging van de rest van de elektrische kring. Vervolgens zitten er ook 3 transformators in die elk verbonden zijn aan een LCD-scherm die een temperatuur weergeeft door middel van een PTC. De transformators zetten 230V om naar 12V. Alle kabels zijn geïsoleerd en zodra ze buiten het kastje komen ook dubbel geïsoleerd. Dit kastje kan men terugvinden achter de collector.

4 Boiler De boiler die onder de collector staat dient als naverwarming. We kunnen de temperatuur van deze boiler weergeven op één van de LCD-schermen. opvang vat Het opvangvat dat volledig geïsoleerd is vangt het water op van het primaire circuit. In het deksel zijn vier gaten gemaakt voor de koperbuizen die er toekomen en het vat verlaten. pomp De pomp is een circulatiepomp die in het opvangvat zit en die het water door de collector stuwt. Het is belangrijk dat het pompje onder water blijft voor een goede werking.

5 Werking algemene werking Een zonneboilerinstallatie bestaat uit een opslagvat en een aantal thermische zonnecollectoren op het dak. In tegenstelling tot fotovoltaïsche zonnepanelen die elektriciteit opwekken, vangen die thermische zonnecollectoren op het dak het zonlicht op en zetten dit om in warmte. We spreken dan van thermische zonne-energie. Die warmte wordt opgeslagen in het opslagvat of voorraadvat. Het leidingwater wordt hierdoor opgewarmd, alvorens het naar de cv-ketel of de waterkraan gaat. De vloeistof in de collector bestaat uit water. Daarom moet er een leegloopsysteem voorzien worden, anders zou water in de collector kunnen bevriezen en schade aanbrengen. Dit kan ook opgelost worden door aan het water een antivries toe te voegen. Stilstand Water onder terugloopniveau Lucht boven terugloopniveau Lucht in de collector beschermt de zonneboiler tegen oververhitting Terugloopniveau = niveau tot waar het water komt bij stilstand van de zonneboiler (terugloopvat) Opstart (vullen) De pomp zuigt water aan uit het terugloopvat en duwt het door de collector terug in het terugloopvat. Lucht verzamelt in het terugloopvat. De pomp draait op vol vermogen om de circulatie op te starten. Circulatie De pomp circuleert het water om warmte van de collector naar het terugloopvat te brengen. Het opgewarmde water in het terugloopvat geeft zijn warmte af aan het leidingswater dat door de serpentin vloeit in het terugloopvat. Dit verwarmde leidingswater komt dan terecht in de elektrische boiler die dient als naverwarming. Stop (terugloop) Wanneer de temperatuur van de collector onder de 3 C gaat of wanneer de temperatuur van de boiler stijgt tot max 80 C zal de thermostaat schakelen en stopt hierdoor de pomp. Het water uit de collector zal in het terugloopvat terecht komen d.m.v. de zwaartekracht. Wanneer de temperaturen terug normaal worden ( T collector boven 3 C en T boiler onder 80 C), zal de thermostaat terug schakelen en de pomp terug starten. De collector moet uiteraard boven de boiler/vat gelegen zijn, anders is leeglopen onmogelijk.

6 Primair circuit De collector is gemaakt uit een omkasting van sandwichpanelen ISO 8. Deze sandwichpanelen bestaan uit 2 staalplaten die behandeld zijn tegen het roesten met daartussen PUR-isolatie schuim met Lambdawaarde: 0,039 W/mK. De totale dikte van het paneel is 80 mm. Het sandwichpaneel werd in stukken gezaagd en zo gemaakt tot een omkasting voor de collector. Dit is een ideale isolatielaag voor de collector. Zo blijft de warmte makkelijk in de omkasting. In deze omkasting hebben we een koperserpentin van 1/2 bevestigd waardoor het water loopt. Nadien hebben we de collector in het zwart gespoten met hittebestendige spuitbussen. Dit om zoveel mogelijk zonnewarmte te absorberen en zo weinig mogelijk reflectie te hebben. Om de collector omkasting af te dekken hebben we een glasplaat op maat gemaakt ( enkel gehard glas). Deze zorgt voor een broeikaseffect in de collector, waardoor te temperatuur zal stijgen. De glasplaat zorgt er ook voor dat de pijpleiding droog blijft. De staalplaat van het sandwichpaneel dat in het zwart gespoten is zorgt ervoor dat de stralingsenergie van de zon wordt opgenomen in warmte. Deze warmte wordt dan afgegeven aan het water dat door de collector circuleert. In het secundaire circuit zit dan een koperserpentin (warmtewisselaar) die de warmt afgeeft aan het koude leidingswater. Het terugloopvat is gemaakt uit een sterke plastic emmer met deksel, die we volledig geïsoleerd hebben. In het deksel zijn gaten gemaakt zodat de primaire leidingen van de collector in het terugloopvat kunnen gaan. Éen van de leidingen gaat tot onderaan het terugloopvat, aan deze leiding is de pomp bevestigd. De pomp bevindt zich dus onder water en pompt water door de collector. De andere leiding van de collector stopt boven het waterpeil van het terugloopvat. Zo kan de collector steeds leeglopen wanner de pomp afgeschakeld wordt. De primaire leidingen tussen collector en teruloopvat zijn geïsoleerd om warmteverliezen te vermijden. Secundaire circuit Aansluiten van sanitair koud water d.m.v. tuinslangkoppeling. Water loopt door de koper serpentin die in het terugloopvat zit. De warmte van het water in het terugloopvat wordt afgegeven aan het koud sanitair water die door de serpentin loopt. Het verwarmde water loopt dan in de elektrische boiler waar er indien nodig wordt naverwarmd tot de gewenste temperatuur bereikt is.

7 Wanneer het water in de elektrische boiler voldoende warm is en het dus gebruiksklaar is kan de mengkraan opengezet worden. Het warme water uit de elektrische boiler stroomt dan uit de mengkraan en kan indien nodig bijgemengd worden met koud sanitair water om de gewenste temperatuur te bekomen. Gebruik van de zonneboiler Vullen primair circuit Vul het terugloopvat bijna volledig. Niet volledig vullen met water, anders kan de collector niet meer leeglopen bij afschakelen van de pomp. Vullen van het leegloopvat kan door het deksel te openen en een tuinslang in het vat te steken tot deze genoeg is gevuld. Vullen secundair circuit Verbind koud sanitair water met het secundair circuit m.b.v. een tuinslang. Open de kraan totdat het secundair circuit gevuld is. Laat de kraan openstaan Opwarmen water Steek de stopcontacten voor pomp, thermostaten en elektrische boiler in. De zonneboiler is nu klaar om water op te warmen. Wacht tot het water in het terugloopvat en de elektrische boiler voldoende is gestegen. Gebruik de elektrische boiler als naverwarming. Warm water kan worden afgetapt en eventueel worden bijgemengd met koud water. Legen secundair circuit Sluit de toevoerkraan en open de mengkraan van de zonneboiler, zo gaat de druk uit het circuit. Extreme temperaturen Bij een te lage collector temperatuur (onder 3 C) zal de thermostaat schakelen en de pomp stilvallen waardoor de collector leegloopt. Als de collectortemperatuur terug stijgt (boven 3 C) zal de thermostaat terug schakelen en de pomp terug beginnen water door de collector sturen. Bij een te hoge (elektrische)boilertemperatuur (boven 80 C) zal de thermostaat schakelen en de pomp stilvallen waardoor de collector leegloopt. Als de boilertemperatuur terug daalt (onder 80 C) zal de thermostaat terug schakelen en de pomp terug beginnen water door de collector sturen.

8 specificaties Bij het bouwen van de zonneboiler waren er steeds bepaalde specificaties waarop we moesten letten. Deze kan u hieronder terugvinden. 1.De zonneboiler met een collector van oppervlakte max 1m² heeft een voorraadvat met inhoud van 15 liter. Het water in het voorraadvat moet zo snel mogelijk opgewarmd worden 2.Het systeem moet naverwarming kunnen sturen en voorzien zijn van een visuele aanduiding. 3 Beveiliging d.m.v. leegloop van de collector van zodra de collectortemperatuur onder de 3 C daalt of de boilertemperatuur stijgt tot max. 80 C. 4. Thermometer in C op het boilervat. 5. De temperatuur aan het begin van het sanitair warmwaterleidingnet moet kunnen worden beperkt tot 60 C door bijmenging van koud leidingwater. 6. De installatie moet corrosie vast zijn. Onderhoud Isolatie van de leidingen Het zou wel een heel spijtige zaak zijn om warmte te verliezen als gevolg van een slechte isolatie. Alle leidingen van het primaire circuit (ook de minder warme leidingen) moeten over hun hele lengte worden geïsoleerd. De ideale isolatiedikte is gelijk aan de diameter van de buis. Bovendien moet het isolatiemateriaal dat buiten wordt aangebracht, bestand zijn tegen ultraviolette straling en aanvallen van vogels. Buitenisolatie is meer onderhevig aan slijtage en moet daarom regelmatig aan een visuele inspectie worden onderworpen. Proper houden van de collector Collectoren dienen niet gepoetst te worden, omdat de beglazing zichzelf reinigt bij regen (zoals dakvensters). Met een korte visuele inspectie kan men zich ervan vergewissen dat er zich geen mos vormt, wanneer ze staan opgesteld in een zeer vochtige omgeving (bijvoorbeeld vlakbij een bos) of dat er zich geen stof heeft opgehoopt. Mocht dit toch het geval zijn, dan is een poetsbeurt met helder water en een vensterwisser aangewezen, bij voorkeur bij het begin van de herfst. Condens op de gasplaat van de collector Bij een collector onder glas wijst condensvorming op de aanwezigheid van vocht in de luchtplaatsen van de collector. Wanneer de condens snel verdwijnt bij zonneschijn, wijst dit slechts op de condensatie van waterdamp die in de lucht aanwezig is en dat vormt geen probleem. Wanneer het condens regelmatig terugkomt of niet verdwijnt, wijst dit op de infiltratie van water langs de pakking van het glas (productiefout). Dit kan de isolatie van de collectoren beschadigen en dus het gebruik beïnvloeden. Het lek moet worden opgespoord en gedicht.

9 Kalkaanslag in het opslagvat De kalk in het stadswater zet zich op een natuurlijke wijze af bij temperaturen van meer dan 60 C. De warmtewisselaar bereikt vaak nog hogere temperaturen en daarom vormt er zich een kalklaag. Op korte termijn heeft dit geen gevolgen voor de rentabiliteit van het systeem, want door de regelmatige uitzetting van het metaal van de wisselaar (die van 20 C naar C gaat) verbrokkelt de kalklaag en valt ze in stukjes uit elkaar op de bodem van het vat. Men kan deze kalkbrokjes alleen zien, wanneer het vat wordt geopend. Om een ophoping te vermijden, is het raadzaam om het vat om de 3 à 4 jaar te ledigen tijdens een onderhoudsbeurt. Besluit Het is uiterst eenvoudig om een beroep te doen op de zon om gratis zijn eigen warm water te produceren. Naast alle technische redenen om zonne-energie te gebruiken, zal u trouwens enorm veel plezier beleven aan het eenvoudige feit van een zonnedouche te kunnen nemen en zich de zon toe te eigenen, zodra ze zich toont.