Warmte van het dak

Het dak leent zich uitstekend voor energiewinning. Dat kan met PV-panelen of zonnecollectoren. Het kan ook met een zogenoemd energiedak, waarbij watervoerende leidingen onder de dakbedekking liggen. Er zijn diverse systemen op de markt, waarvan de meeste zich richten op het platte dak.

Energydak is een systeem dat gebruik maakt van kunststof lamellen, waardoorheen een glycolmengsel wordt gevoerd. Deze lamellen worden direct onder de dakbedekking in de dakconstructie opgenomen, in contourgezaagde isolatieplaten. Daarvoor wordt gebruik gemaakt van EPS en sinds kort ook van het onbrandbare Xire, dat werd toegepast op het dak van het hoofdkantoor van licentiehouder Oranjedak in Zwijndrecht.

Per meter worden 4 of 5 lamellen geplaatst, met een maximale lengte van 10 meter. Deze worden onderling in een leidinggoot gekoppeld, verdeeld over verschillende secties. Een speciale schakeling (Tichelmann) zorgt ervoor dat aanvoer en retour dezelfde stromingsweerstand hebben.

Het geheel wordt afgewerkt met hoogwaardige eenlaagse dakbedekking over de lamellen. Dit is bij voorkeur een POCB polyester-glasvezel versterkte dakbaan van 3mm dik of een hoogwaardige EPDM-dakbaan (bijvoorbeeld Wedeflex D3, Resitrix MB). Deze wordt mechanisch bevestigd in de overlappen en daarna thermisch gelast. Er wordt gekozen voor een mechanisch bevestigd enkellaags systeem om de warmteoverdracht zo efficiënt mogelijk te maken. Tevens kunnen de lamellen dan vrij uitzetten en krimpen zonder dat het gevolgen heeft voor de afwerklaag.

[fotoplayer]

Energydak is een veilig systeem. Zelfs bij calamiteiten zal geen schade optreden in de onderliggende ruimtes. Onder het Energydak komt namelijk een dampremmende bitumineuze laag, die tevens dienst doet als noodlaag. Tevens is de leidinggoot voorzien van een noodoverloop.

Energiedak^®

Het Energiedak^® van SolarTech International bestaat uit 30 mm dikke EPS-platen voorzien van leidingsleuven en afgedekt met opgelijmd aluminium. In brandvrije uitvoering worden steenwolplaten gebruikt. De platen meten 50 x 100 cm. Ze worden in het werk zo uitgelegd dat rondom een koepelvormige ServiceUnit acht slangencircuits kunnen worden gelegd, op een oppervlak van ongeveer 100 m². Daarna worden de slangen erdoor geperst. Dit zijn PE-Xc-slangen met een aluminium kern, wat damptransfusie voorkomt en bijdraagt aan een goede geleiding.

De slangen bevatten geen koppelingen in het dakvlak zelf, maar uitsluitend in de ServiceUnit. Die bestaat uit een verdeler die ervoor zorgt dat overal op het dak warmte gewonnen wordt met dezelfde druk en dezelfde temperatuur. Het water dat van het dak afkomt, heeft meestal een temperatuur van 25 ºC omdat een hogere temperatuur niet in de bodem mag worden geïnjecteerd. Er zijn meerdere ServiceUnits aan elkaar te koppelen.

Als dakbedekking wordt zwart FPO (Flexibele Poly Olefine) gebruikt. FPO is slechts 1,6 mm dik en is sterk warmteabsorberend. Het wordt mechanisch bevestigd. Dat voorkomt schade door verschillende thermische werkingen en het maakt het mogelijk om de dakbedekking na 25 tot 30 jaar te vervangen, terwijl het Energiedak behouden blijft. In uitzonderlijke gevallen wordt juist gekozen voor een witte dakbedekking. Dat is enkele keren toegepast bij serverruimtes, waar het dak juist bedoeld is om warmte af te geven en zo de onderliggende ruimte te koelen.

Energiedak^®-plus

SolarTech levert ook het Energiedak^®-Plus, waarbij fabrieksmatig amorfe dunne film PV-modules  op de FPO-dakbedekking worden geplakt. Dat is een gunstige combinatie. Het Energiedak voert warmte af, waardoor de PV-modules ook op warme zomerdagen optimaal blijven werken. Die hebben namelijk de hoogste opbrengst bij een temperatuur tussen 20 en 25 ºC. Het Energiedak zorgt er tevens voor dat sneeuw vrij snel weer smelt zodat de PV weer kan werken. Een paar uur spoelen met koud water is daarvoor al voldoende.

Energiedak^® en Energiedak^®-Plus worden in Nederland exclusief verwerkt door leden van de Nederlandse Dakdekkers Associatie. Meestal wordt het toegepast op platte daken, maar ook op hellende daken is het te plaatsen.

De Dakcollector

De Dakcollector is een relatief nieuwe variant van een energiedak. De Dakcollector bestaat uit prefab elementen en kent een – door TNO gemeten en berekend – hoog rendement, doordat bij de componentenkeuze sterk is gelet op geleidende materialen. Basis van het Dakcollector-element is een PIR-isolatieplaat van 875 mm breed. In de PIR-plaat zijn koperen leidingen opgenomen met daaroverheen platte aluminium strippen, die de warmte vanuit de dakbedekking overbrengen naar de koperen leidingen. De leidingen zijn relatief dun. Dat is gunstig voor de warmteoverdracht, maar de weerstand neemt er wel door toe. Daartussen is het optimum gezocht.

Op de prefab elementen is een EPDM-dakbedekking aangebracht van een meter breed, waardoor een te föhnen overlap van 125 mm resteert. Gekozen is voor EPDM omdat dat materiaal de meeste warmte absorbeert en tevens een zeer lange levensduur heeft. Doordat ook het EPDM al fabrieksmatig wordt aangebracht, wordt verstorende insluiting van lucht tussen dakbedekking en collector voorkomen.

Aan de koppen van de elementen wordt een speciale goot aangebracht, die rondom volledig geïsoleerd is. Het deksel op deze goot is eveneens geïsoleerd en ligt op afschot. De goot is bedoeld voor de verzamelleidingen, die werken volgens het Tichelmann-principe. De zijkant van de goot is voorzien van sparingen, waar de leidingen vanuit de elementen in vallen. De gootbodem ligt lager dan deze leidingen, mede om in geval van een calamiteit lekkende vloeistof af te kunnen voeren. De verzamelleidingen liggen juist hoger dan de leidingen in de elementen waardoor rendement verstorende luchtbellen in de elementen worden voorkomen. De elementen worden per project op maat gefabriceerd.

Aluminium

Triple Solar is een collectorpaneel met een 1,9 mm dikke aluminium toplaag – dus zonder aanvullende dakbedekking – met hieronder geïntegreerde aluminium buizen. De circa 200 mm brede lamellen worden geproduceerd middels extrusie en zijn dus een naadloos geheel. In de fabriek worden de lamellen zijdelings verbonden tot panelen van circa 1200 mm breed. De lengte kan oplopen tot 10 meter. De panelen worden in het werk onderling gekoppeld met een kop/klikprofiel over de opgezette randen. Deze verbinding werkt tevens als dilatatievoeg.

De aansluitingen zijn waterdicht, waardoor het element geschikt is voor zowel hellend als plat dak. Maar het kan ook in de gevel worden gemonteerd. En het is zelfs geschikt als stralingspaneel voor plafond- of wandverwarming. Als collectorpaneel is het in principe matzwart geanodiseerd; als stralingspaneel kan het ook in andere kleuren worden uitgevoerd.

Op de kopse kant van de panelen is een verzamelleiding aangebracht. De leidingen worden onderling verbonden met een expansiekoppelstuk, waarin de thermische werking van de panelen kan worden opgevangen.

De collectorpanelen zijn met een speciaal montageprofiel op elke onderconstructie te bevestigen. Ze zijn echter ook leverbaar als sandwichpanelen, zowel met een kern van PUR-isolatie als steenwol. En op verzoek zijn ook andere samenstellingen leverbaar.

Triple Solar is tevens geschikt voor het oplijmen van laminaat PV-panelen. De twee systemen zitten elkaar niet in de weg, maar versterken elkaar juist. De warmtewinning door het collectorpaneel koelt namelijk tevens de PV-panelen, wat gunstig is voor het rendement daarvan.

Prefab dakelement

De DNN-groep uit Emmen heeft inmiddels onder de naam Solvena ook een energiedak op de markt gebracht. Dit werkt op basis van volledig geprefabriceerde dakelementen, te gebruiken voor zowel hellend als plat dak, maar ook als gevelelement. De draagconstructie is staalframebouw, dat wordt geïsoleerd met meestal minerale wol. Daaroverheen komt een beplating, met aan de bovenzijde een harde isolatie met kunststof leidingen erbovenop. Deze leidingen worden afgewerkt met egaline met vezels. Dit beschermt de leidingen, maar werkt ook als warmtebuffering. De elementen worden per project op maat geleverd, met een maximale breedte van 3,6 meter vanwege vervoer. De lengte kan variëren. Ook de onderbeplating en de dakbedekking kan variëren. DNN adviseert echter wel een duurzame dakbedekking zoals EPDM. Een te dikke dakbedekking remt de werking van de collector. Ook op dit systeem kan PV worden aangebracht.

Vanuit België

Vanuit België wordt het Solar(P)roof energiedak op de Nederlandse markt aangeboden. Dit is ontwikkeld door Thiers-Horizon en Thermoduct (vloerverwarming c.q. isolatie). Op een nieuw of bestaand plat dak (of licht hellend, tot maximaal 20º) wordt een PE-buizenregister aangebracht. Tussen de PE-buizen wordt PIROTHERM-mortel aangebracht en gelijk gestreken met de bovenkant van het buizenregister. Als afwerking wordt een koudgelijmde zwarte waterdichtingslaag aangebracht.

In ontwikkeling

Energiedaken trokken ook de belangstelling van vier studenten van de Hogeschool Zuyd, die met hun idee dit jaar de Energiesprongprijs wonnen (onderdeel van de GasTerra Transitie Jaarprijs 2011). Zij ontwikkelden een concept voor een prefab energiedak dat bestaat uit een paneel met PV-cellen op het oppervlak en luchtvoerende leidingen daarachter. De lucht wordt door de PV-panelen opgewarmd en vervolgens aan de bovenzijde mechanisch afgezogen. Opdrachtgever voor het onderzoek naar Energiedak2010A was Solarshop Systeemhuis. Met de gewonnen 20.000euro wil leerwerkbedrijf Solar Solutions, onderdeel van Hogeschool Zuyd, een prototype gaan maken, waarvoor het nu samenwerking met bedrijven zoekt. Daarbij zal de warmtewinning uit lucht waarschijnlijk vervangen worden door een aantal vierkante meters geoptimaliseerde zonneboiler.