Een solar expansievat berekenen werkt anders dan het dimensioneren van een normaal CV expansievat. In een zonneboilersysteem moet het expansievat niet alleen de normale volumetoename van de solarvloeistof opvangen, maar ook rekening houden met hoge collectortemperaturen en stagnatie.
Wanneer de zonnecollector veel warmte ontvangt terwijl de pomp niet draait of de boiler geen warmte meer kan opnemen, kan de temperatuur in de collector sterk oplopen. Daarbij kan een deel van de solarvloeistof uit de collector worden verdrongen. Dat extra volume moet veilig door het expansievat kunnen worden opgenomen.
Waarom bereken je een solar expansievat anders dan een CV expansievat?
Bij een gewone verwarmingsinstallatie wordt vooral gekeken naar de hoeveelheid systeemwater, het temperatuurbereik en de drukverhouding. Bij een zonneboiler komt daar een belangrijke factor bij: de collector kan in stagnatie komen.
CV expansievat
- normale uitzetting van cv-water
- verwarmingstemperatuur relatief voorspelbaar
- dimensionering vooral op systeeminhoud en druk
- geen zonnecollector die in stagnatie komt
Solar expansievat
- uitzetting van water-glycolmengsel
- veel hogere temperatuurbelasting mogelijk
- collectorinhoud wordt aanvullend meegenomen
- stagnatie is onderdeel van de dimensionering
Voor een normale verwarmingsinstallatie lees je het aparte artikel CV expansievat berekenen.
Welke gegevens heb je nodig voor de berekening?
Solar expansievat berekenen in 6 stappen
Hieronder gebruiken we één doorlopend voorbeeld. De installatie bevat in totaal 20 liter solarvloeistof, waarvan 4 liter in de collectoren. De vloeistof bevat 30% glycol, de rekentemperatuur is 120 °C, het hoogteverschil is 15 meter en het veiligheidsventiel is ingesteld op 6 bar.
Bepaal de totale inhoud van het solarcircuit
Tel alle vloeistof mee die zich in het gesloten primaire solarcircuit bevindt. Denk aan de zonnecollectoren, solarleidingen, pompstation, aansluitingen en de solarwarmtewisselaar of spiraal in de boiler.
Bepaal de collectorinhoud apart
De vloeistofinhoud van de zonnecollectoren zit al in de totale systeeminhoud, maar wordt bij deze solarberekening nogmaals als aparte grootheid gebruikt. Dit is het extra volume waarmee rekening wordt gehouden wanneer de collector bij stagnatie vloeistof kan verdringen.
Bij meerdere zonnecollectoren tel je de vloeistofinhoud van alle aangesloten collectoren bij elkaar op.
Bepaal de statische hoogte en voordruk
Net als bij een CV expansievat is de plaats van het expansievat bepalend. Meet het verticale hoogteverschil vanaf de aansluiting van het expansievat tot het hoogste punt van het solarcircuit, meestal de collector op het dak.
In de hier gebruikte dimensioneringsmethode wordt vervolgens ongeveer 0,5 bar boven de statische druk aangehouden voor de vuldruk en voordruk van het vat.
Bepaal de maximale werkdruk
De maximale rekenwaarde moet onder de openingsdruk van het veiligheidsventiel blijven. In dit voorbeeld heeft het solarcircuit een 6 bar veiligheidsventiel. We houden 0,5 bar reserve aan.
Bepaal de uitzetting van de solarvloeistof
Solarvloeistof zet uit wanneer de temperatuur stijgt. De volumetoename hangt zowel af van de temperatuur als van het glycolpercentage. Daarom kun je voor solar niet simpelweg dezelfde 3,5% gebruiken als in een standaard CV-berekening.
| Glycol | 90 °C | 100 °C | 110 °C | 120 °C |
|---|---|---|---|---|
| 30% | 4,4% | 5,2% | 6,0% | 6,9% |
| 40% | 4,2% | 4,9% | 5,6% | 6,4% |
| 50% | 4,5% | 5,2% | 5,9% | 6,7% |
Indicatieve volumetoename ten opzichte van circa 10 °C. Gebruik voor een definitief ontwerp de gegevens van de toegepaste solarvloeistof.
Bekijk voor het vullen van het circuit ook de categorie zonneboiler toebehoren en solarvloeistof.
Bereken eerst het benodigde opnamevolume en daarna de vatinhoud
Nu worden de normale vloeistofuitzetting en de collectorinhoud gecombineerd. In deze methode wordt daar vervolgens een veiligheidsfactor van 1,1 over toegepast.
De nominale vatinhoud moet groter zijn dan dit nuttige opnamevolume, omdat de gaszijde van het expansievat onder druk staat. Hiervoor gebruiken we de voordruk en maximale werkdruk uit de vorige stappen.
Waarom is een solar expansievat relatief groot?
In het rekenvoorbeeld zette 20 liter solarvloeistof bij normale verwarming ongeveer 1,38 liter uit. Toch moest het vat veel meer kunnen opnemen. Dat komt doordat daarnaast 4 liter collectorinhoud en een veiligheidsfactor werden meegenomen.
Hoe beïnvloedt temperatuur de berekening?
Hoe hoger de temperatuur van de solarvloeistof, hoe groter de normale volumetoename. Daardoor stijgt het benodigde opnamevolume van het expansievat. Bij zonneboilers is daarnaast vooral belangrijk dat de collector zelf veel heter kan worden dan de normale bedrijfstemperatuur van de vloeistof.
Wat doet de plaats van het solar expansievat met de voordruk?
Net als bij CV meet je de statische hoogte vanaf de aansluiting van het expansievat tot het hoogste punt van het gesloten circuit. Bij solar is dat meestal de zonnecollector op het dak.
10 × 0,1 = 1,0 bar statisch
5 × 0,1 = 0,5 bar statisch
geen negatieve statische hoogte rekenen
Wanneer heb je een groter solar expansievat nodig?
Grotere maat wordt waarschijnlijker wanneer
- meerdere collectoren zijn aangesloten
- de collectorinhoud groter is
- lange solarleidingen worden gebruikt
- de totale circuitinhoud toeneemt
- de drukverhouding minder gunstig is
Kleinere maat kan passen wanneer
- het circuit compact is
- slechts één collector wordt gebruikt
- de leidinginhoud beperkt is
- de berekende opnamecapaciteit voldoende blijft
- voordruk en werkdruk correct zijn ingesteld
Veelgemaakte fouten bij een solar expansievat
Bij solar gaat het vaak mis doordat dezelfde uitgangspunten worden gebruikt als bij een gewone cv-installatie. Let vooral op deze vier punten.
Veelgestelde vragen over solar expansievaten
Solar expansievat combineren met het juiste zonneboilersysteem
Het solar expansievat is één onderdeel van het primaire zonneboilercircuit. Collector, solarleiding, pompstation, regeling, warmtewisselaar, solarvloeistof en veiligheidsvoorzieningen moeten samen als één hydraulisch systeem worden ontworpen.
Bij heatpipe collectoren is het extra belangrijk om rekening te houden met hoge temperaturen en stagnatie. Lees daarom ook het kennisbankartikel over heatpipe collectoren.
Wordt zonnewarmte opgeslagen in een buffervat of hygiëneboiler, dan blijft de solarberekening gebaseerd op het primaire solarcircuit. De volledige inhoud van het opslagvat telt niet als solarvloeistof mee.
Solar expansievaten en zonneboileronderdelen bij EnergyBy
Na de berekening kies je een solar expansievat dat past bij het medium, de benodigde nominale inhoud, voordruk en maximale werkdruk. Combineer dit met geschikte solarleidingen, solarvloeistof, pompstation en aansluitmaterialen.
