Warmte-collectoren

Warmte collectoren gebruiken de zon om een vloeistof op te warmen waarmee het drinkwater in een (warmwater) boiler wordt opgewarmt. Omdat de warmte collectoren op het dak zouden deze in de winter kunnen bevriezen. De transport vloeistof is water met toevoeging van Glycol (soort alcohol). Dit mengsel heeft een lager vriespunt.

Boiler

Hoe groot moet een boiler zijn? Voor een huishouden
  • t/m 2 personen: 100 liter
  • t/m 4 personen: 150 liter
  • t/m 6 personen: 200 liter
De grootte van de boiler bepaald de grootte van de warmtecollector. De wordt onder een hoek van 40-45% op het dak gezet.

Warmte collectoren

De modernste warmte collectoren bestaan uit ronde glazen buizen, vertikaal geplaatst.

Over het water/glycol-mengsel: Glycol-water

Voor glycol: per mol stof die men in 1000 gram water oplost, het vriespunt van de oplossing afneemt met 1,86 graden Celsius.
Glycol, molaire massa: 62,0 g/mol.
Wil je dat je installatie tot -30 graden veilig is, dan zul je 16,1 mol moeten toevoegen = 1000 g. Kortom, verhouding 50-50.
Het nadeel van glycol is dat de vloeistof minder warmte kan bevatten dan puur water. Dichtheid glycol = 1260 kg/m3
Dichtheid water = 1000 kg/m3
Dichtheid lucht = 1,23 kg/m3 (rond 15 graden) Soortelijke warmte Glycol = 2,43 kJ/(kg.K)
Soortelijke warmte Water (vloeistof) = 4,18 kJ/(kg.K) (gemiddelde)
Soortelijke warmte Water (vloeistof-vast) = 2,060 kJ/(kg.K)
Soortelijke warmte Water (vast) = 2,060 kJ/(kg.K)
Soortelijke warmte Lucht (gas) = 1,005 kJ/(kg.K)
50%-glycolwater heeft daarmee een soortelijke warmte van 3,63 kJ(kg/K) Dus kies je anti-vriespunt wijs, een 30 graden vriespuntverlaging levert een capaciteitsverlies van 15%.

De waarde van warmte

Om een 1 liter koud kraanwater van 8 graden te verwarmen naar 100 graden is: 92*4,19 = 385,5 kJ nodig.
Omgerekend naar elektriciteit: 1 J = 1 W * 1 s = Ws
385,5/3600 = 0,11 kWh. (ca: 0,023 € bij een electriciteitsprijs van 21 ct/kWh)

Terug naar een kleine boiler van 100 liter, 65 graden warm (de veilige temperatuur waarin bacterieën geen kans krijgen). Om 1 liter koud kraanwater van 8 graden te verwarmen naar 65 graden is:
57*4,19*100 = 23883 kJ = 6,63 kWh = 1,39 € per 100 liter warm tapwater.