Bij het slim aansturen van een elektrische boiler met zon-overschot wordt vaak gebruikgemaakt van een elektronisch relais. Dit relais zorgt ervoor dat de BoilerController het verwarmingselement van de boiler veilig kan aansturen op basis van beschikbaar zonne-overschot.
Hiervoor worden meestal twee typen relais toegepast:
- SSR
- PSSR
Hoewel deze namen veel op elkaar lijken, verschillen ze behoorlijk in werking. In deze blog leggen we uit wat een SSR is, wat een PSSR is en waarom het belangrijk is om het juiste type te gebruiken.
Wat is een SSR?
SSR staat voor Solid State Relay.
Een SSR is een elektronische schakelaar die zonder mechanische contacten werkt. In plaats van een traditioneel relais met klikcontacten gebruikt een SSR halfgeleiders om spanning in of uit te schakelen.
De werking van een SSR is eenvoudig:
- er wordt spanning doorgelaten;
- of de spanning wordt volledig onderbroken.
Een SSR kent dus maar twee standen: aan of uit.
Wanneer de BoilerController meet dat er voldoende zon-overschot beschikbaar is, schakelt het SSR de boiler in. Zodra dat overschot verdwijnt, schakelt het SSR de boiler weer uit. Het relais doet dus niets meer dan de boiler voorzien van netspanning zodra dat nodig is.
Kenmerken van een SSR
Een SSR:
- schakelt geruisloos;
- heeft geen bewegende delen;
- heeft een lange levensduur;
- is bedoeld voor eenvoudige aan/uit-sturing.
Het is daarmee een betrouwbare oplossing voor installaties waarbij alleen geschakeld hoeft te worden.
Wat doet een SSR bij een boiler?
Bij gebruik van een SSR krijgt de boiler alleen spanning wanneer de controller daarvoor opdracht geeft.
Dat betekent:
- voldoende zon-overschot = boiler krijgt 230V;
- geen zon-overschot = boiler spanningsloos.
De boiler moet vervolgens zelf direct beginnen met verwarmen zodra hij spanning ontvangt. Dat is een belangrijke eigenschap van de boiler om een SSR te kunnen gebruiken.
Overigens werken losse warmte-elementen die extra op een boilervat worden aangesloten vaak ook op deze manier.
Snelle schakeling op de nuldoorgang van de sinusgolf
Hoewel een SSR in basis alleen aan of uit kent, kan de BoilerController het relais wel zeer snel achter elkaar schakelen.
Dit schakelen gebeurt op de nuldoorgang van de sinusgolf van de netspanning. Dat betekent dat het SSR precies in- of uitschakelt op het moment dat de wisselspanning door nul volt gaat. Hierdoor verloopt het schakelen elektrisch rustig en wordt het net minimaal belast.
De BoilerController doet dit binnen zeer korte tijdsblokken van minder dan één seconde, waardoor het SSR meerdere keren per seconde kan schakelen.
Klein voorbeeld van gemiddeld vermogen
Stel dat een boiler een vermogen heeft van 1000 watt, maar er is op dat moment slechts ongeveer 700 watt zon-overschot beschikbaar. De BoilerController kan het SSR dan bijvoorbeeld binnen één seconde:
- 0,7 seconde inschakelen
- 0,3 seconde uitschakelen.
Tijdens de ingeschakelde periode gebruikt de boiler zijn volledige 1000 watt. Tijdens de uitgeschakelde periode gebruikt hij niets.
Omdat dit schakelen zo snel achter elkaar gebeurt, ziet de P1 meter geen losse pieken maar een gemiddeld verbruik over de meetperiode. Dat gemiddelde komt dan uit op ongeveer: 70% van 1000 watt = gemiddeld circa 700 watt opgenomen vermogen.
Voor de P1 lijkt het dus alsof de boiler rond de 700 watt verbruikt, terwijl het SSR technisch nog steeds alleen snel tussen aan en uit schakelt. Hierdoor kan het systeem het zon-overschot al behoorlijk netjes volgen.
Een SSR werkt alleen met eenvoudige boilers
Niet iedere boiler reageert hetzelfde wanneer de voedingsspanning wordt in- en uitgeschakeld. Een SSR is alleen geschikt voor boilers die direct actief worden zodra er spanning op staat.
Dat zijn meestal de eenvoudige modellen met:
- een mechanische thermostaat;
- een draaiknop;
- analoge regeling;
- geen digitale elektronica.
Deze boilers hebben geen software of opstartprocedure nodig. Spanning erop betekent simpelweg: boiler aan. Daarom worden deze in de praktijk vaak "domme boilers" genoemd.
Waarom moderne boilers vaak niet goed werken met een SSR
Veel nieuwere boilers zijn voorzien van extra elektronica.
Denk aan:
- LCD-scherm;
- digitale temperatuurinstelling;
- touchbediening;
- timers;
- eco-programma's;
- geheugenfuncties;
- wifi of slimme software.
Deze boilers hebben meestal een interne besturing die continu spanning nodig heeft. Wanneer een SSR de voedingsspanning telkens volledig wegneemt, kan het gebeuren dat:
- de boiler opnieuw moet opstarten;
- de boiler niet vanzelf terug in verwarmingsmodus gaat;
- instellingen verloren gaan;
- er foutmeldingen ontstaan.
De boiler ontvangt dan wel weer spanning, maar start niet altijd direct opnieuw met verwarmen. Daarom is een standaard SSR niet voor elke boiler geschikt.
Wat is een PSSR?
PSSR staat voor Proportional Solid State Relay.
Dit is eveneens een elektronische vermogensschakelaar, maar de werking is anders dan bij een standaard SSR. Een PSSR schakelt niet alleen aan of uit, maar kan het vermogen dat naar de boiler gaat ook proportioneel regelen. Dit wordt ook wel faseaansnijding genoemd en vinden we bijvoorbeeld terug in dimmers.
De BoilerController stuurt een PSSR aan met een 0–10V-signaal. Op basis van dit signaal bepaalt de PSSR hoeveel vermogen er aan de boiler wordt afgegeven.
Dat betekent:
- weinig beschikbaar zon-overschot = laag vermogen;
- meer beschikbaar zon-overschot = hoger vermogen.
Hierdoor kan het vermogen stap voor stap worden aangepast in plaats van alleen volledig aan of volledig uit te staan.
Wat doet een PSSR bij een boiler?
Een PSSR werkt anders dan een standaard SSR. Waar een SSR het gewenste gemiddelde vermogen benadert door de boiler zeer snel aan en uit te schakelen, stuurt een PSSR het vermogen direct proportioneel aan.
Dat betekent dat het boiler niet steeds korte pulsen op vol vermogen krijgt, maar dat het afgegeven vermogen zelf wordt aangepast aan de hoeveelheid beschikbare zon-overschot.
Is er op dat moment maar een klein zon-overschot beschikbaar, dan levert de PSSR ook een lager vermogen. Neemt het overschot toe, dan wordt het vermogen automatisch verhoogd.
De boiler verwarmt hierdoor gelijkmatiger en volgt het actuele zon-overschot.
Waarom werkt een PSSR met meer typen boilers?
Doordat een PSSR niet steeds de complete voedingsspanning hard onderbreekt, blijft de aansturing van de boiler veel stabieler. Voor boilers met elektronische besturing is dat vaak belangrijk. De interne elektronica hoeft dan niet steeds volledig uit en opnieuw op te starten.
Dat voorkomt problemen zoals:
- resetten;
- opstartvertraging;
- softwarefouten;
- niet automatisch hervatten.
Hierdoor is een PSSR in veel gevallen breder toepasbaar dan een standaard SSR.
Een aandachtspunt bij zeer laag vermogen
Een PSSR kan de boiler zeer nauwkeurig regelen, maar bij extreem lage vermogens is ook deze techniek niet altijd ideaal.
Wanneer het aangestuurde vermogen onder ongeveer 200 watt komt, wordt de werking minder efficiënt. Dat komt doordat de boiler dan nog maar een zeer klein deel van de sinusgolf gebruikt.
Hierdoor kunnen drie effecten ontstaan:
- de warmteopbrengst wordt relatief beperkt;
- er ontstaat vaak een tikkend/ratelend geluid.
- en de netspanning kan licht vervormd raken door harmonische netvervuiling.
In de praktijk betekent dit dat een PSSR vooral het beste werkt binnen het normale vermogen boven deze lage ondergrens. Daarom kiezen veel systemen ervoor om onder een bepaald minimumvermogen niet verder terug te moduleren, maar tijdelijk uit te schakelen totdat er weer voldoende zon-overschot beschikbaar is.
Zo blijft het vermogen stabiel en wordt onnodige netvervuiling beperkt.
Het belangrijkste verschil tussen SSR en PSSR
Het grootste verschil tussen een SSR en een PSSR zit in de manier waarop de boiler wordt aangestuurd.
SSR: schakelen tussen aan en uit
Een SSR werkt als een elektronische schakelaar. Het relais geeft de boiler spanning of onderbreekt deze volledig.
De BoilerController kan dit weliswaar zeer snel herhalen om een gemiddeld vermogen te benaderen, maar technisch blijft een SSR altijd werken met: volledig aan of volledig uit.
PSSR: het vermogen proportioneel regelen
Een PSSR gaat hierin een stap verder. In plaats van alleen te schakelen, regelt een PSSR direct hoeveel vermogen er naar de boiler wordt gestuurd. Daardoor kan de boiler veel gelijkmatiger reageren op het beschikbare zon-overschot.
Binnen het normale bereik kan de boiler daardoor nauwkeuriger worden afgestemd op het beschikbare zonne-overschot.
Hierdoor is een PSSR:
- verfijnder in regeling;
- gelijkmatiger in vermogen;
- en vaak beter geschikt wanneer een eenvoudige aan/uit-schakeling niet gewenst is.
Bij zeer lage vermogens, bijvoorbeeld onder ongeveer 200 watt, kan een PSSR minder goed werken en netvervuiling veroorzaken. Daarom wordt vaak een minimale ondergrens gebruikt.
Kort samengevat
- SSR = snel schakelen tussen aan en uit
- PSSR = proportioneel vermogen regelen
Beide technieken kunnen zon-overschot gebruiken om een boiler slim aan te sturen, maar de manier waarop dit gebeurt verschilt duidelijk in techniek, compatibiliteit en regelgedrag.
Reactie plaatsen
Reacties