Solarabsorber oder schwarzer Schlauch? Mythen um Pool Solarheizung.

Sehr oft liest man in Foren von Plänen, nach eigenen Plänen eine Solar-Heizung für den Pool zu bauen; oder davon, dass man bereits eine gebaut hat – mit großartigem Wärmeeffekt. Kann das alles so funktionieren?

Als erstes zwei Fakten, die uns die Physik vorgibt:

  • um 1 m³ Wasser um 1 °C zu erwärmen, benötigen wir immer 1,16 kWh
  • 1 m² Solar-Fläche kann uns max. 0,9 kWh liefern (bei einer Wassereintritts-Temperatur von 10°C).

Bei einer Wassereintritts-Temperatur von 22°C sind es nur noch etwa 0,5-0,6 kWh. Mit diesem Wert sollten wir in der Praxis rechnen.

Als zweites müssen wir immer dieses Diagramm im Hinterkopf haben:

PPS_Tabelle_Solar-Vergleich

 

Vergleich: unverglaster Solar-Absorber – einfach verglaster Solar-Kollektor

 

Was sagt dieses Diagramm aus?  

Das Diagramm zeigt den Wirkungsgrad in Relation zur Temperatur-Differenz zwischen Umgebungsluft und Oberfläche am unverglasten Solar-Absorber bzw. einfach verglasten Solar-Kollektor. 

Die untere Achse zeigt die Temperatur-Differenz in °C. 

Um die Temperatur-Differenz zwischen Außentemperatur und Oberfläche des Solar-Absorbers möglichst gering zu halten, benötigen wir also für unseren Solar-Absorber einen Mindestdurchfluss, um die Aufheizung in Grenzen zu halten. 

Optimal ist es, wenn die Differenz zwischen Wassereintritts-Temperatur und Wasseraustritts-Temperatur bei 2-4°C liegt. Damit erreichen wir den höchsten Wirkungsgrad. Bei unseren großen Wassermengen arbeiten wir also mit einer Erwärmung im Niedertemperatur-Bereich.

Damit ist ein unverglaster Solar-Absorber dem einfach verglasten Solar-Kollektor für unsere Anwendung überlegen – und zudem wesentlich günstiger in der Anschaffung!

 

Was wird meist falsch gemacht?

1. Ich kaufe mir 200 Meter Schlauch und lege mir diese auf das Garagendach. Dann lasse ich das Wasser schön langsam durchfließen und es kommt schön heiß heraus.

 

Wird das funktionieren? Nein! 

Als erstes wird diese Anlage nicht funktionieren. Die Pumpe unseres Pools schafft es nicht, das Wasser durch 200 Meter Schlauch zu drücken, da dieser einen zu großen Durchfluss-Widerstand hat. 

Nun werden aus den 200 Metern Schlauch 4 „Schnecken“ aus je 50 Meter Schlauch gewickelt und diese parallelbetrieben. Jetzt wird warmes Wasser aus den Schläuchen kommen. Diese 4 Schnecken haben aber höchstens 3 m² Solar-Fläche. Da wir nun wissen, dass je m² Solar-Fläche im Durchschnitt ca. 0,5 kWh erzeugt werden, produzieren wir damit in der Stunde etwa 1,5 kWh. Damit erwärmen wir einen Pool von 20 m³ Wasserinhalt in 10 Stunden um ca. 0,65°C. 

Langt uns das? Nein!

 

2. Ich verglase meinen Solar-Absorber. Dadurch staut sich die Hitze im Glaskasten, und ich erreiche einen hohen Temperatur-Zuwachs zwischen Wassereintritts-Temperatur und Wasseraustritts-Temperatur.

Lohnt sich der Aufwand? Nein!

Mit steigender Differenz zwischen Wassereintritts-Temperatur und Wasseraustritts-Temperatur sinkt der Wirkungsgrad. Unser Diagramm hat uns auch gezeigt, dass für unsere Pool-Anwendung unverglaste Solar-Absorber effektiver sind als verglaste. 

Dazu kommt der geringere Anschaffungspreis für unverglaste Solar-Absorber (bei denen auch nicht regelmäßig das Glas gereinigt werden muss). 

3. Ich fülle meinen Solar-Absorber mit Wasser, lasse es darin richtig heiß werden und pumpe es dann alle 30 Minuten in den Pool.  

Geht dieses Prinzip auf? Nein!

Wir gehen von 20 m³ Becken-Inhalt aus, welche durch 15 m² OKU-Absorber erwärmt werden. Jeder m² OKU-Absorber hat einen Wasserinhalt von etwa 6 Litern. 

Also 15 m² x 6 l = 90 l. 

Wird der Absorber-Inhalt 2 x pro Stunde in das Becken gelassen, ergeben sich damit 180 Liter erwärmtes Wasser.

Die Mischtemperatur wird nach der Richmannschen Mischungsregel berechnet. 

 

 Formel

 

Dabei ist 

m1 Beckenwasser in l

m2 Erwärmtes Wasser in l

c1, c2 für die spezifische Wärmekapazität von m1 und m2 (da beide Mengen die gleiche spezifische Wärme-Kapazität besitzen, können wir diesen Wert vernachlässigen) 

T1 für die Temperatur des Beckenwassers, welches die Wärme aufnimmt  

T2 für die Temperatur des erwärmten Wassers, welches die Wärme abgibt  

Tm für die Temperatur beider Wassermengen, welche nach der Mischung entsteht 

Nehmen wir folgendes an: Das Wasser erreicht im Absorber eine Temperatur von 40°C und wird dann in den 20°C warmen Pool gelassen.

20.000 l x 20°C + 180 l x 40°C ergibt eine Temperatur Tm von 20,18°C 

20.000 l + 180 l

Der andere Poolbesitzer lässt seine Pumpe durchgehend laufen. Nehmen wir dann an, dass etwa 3.750 Liter durch die Absorber strömen und sich das Wasser darin nur um 3°C (also auf 23°C) erwärmt. 

20.000 l x 20°C + 3.750 l x 23°C ergibt eine Temperatur Tm von 20,43°C 

20.000 l + 3.800 l

Der ständige Wasser-Durchfluss bringt in der Stunde einen Vorteil von 0,25°C. Bei 10 Stunden Sonnenschein sind es dann 2,5°C mehr an.

 

Poolbesitzer 1, der seine Solaranlage „taktet“, erreicht dann in 10 Stunden eine Poolerwärmung von 1,8°C.

Poolbesitzer 2, der seine Solaranlage durchlaufen lässt, erreicht dagegen 4,3°C.

Der Poolbesitzer, welcher seine Pumpe durchgehend laufen lässt, hat also eine deutlich größere Erwärmung des Beckenwassers. 

Natürlich darf die Pumpe nur dann laufen, wenn eine entsprechende Wärmestrahlung vorhanden ist. Ansonsten wird das Poolwasser gekühlt. 

4. Ich schaue auf den Wetterbericht. Wird Sonne vorausgesagt, schalte ich morgens die Solar-Anlage ein, bevor ich zur Arbeit fahre.

Wird das effektiv sein? Nein!

Außer im Hochsommer, wird die Sonne nur selten durchgehend scheinen. Es kommen immer wieder mal Wolken, welche die Sonne verdecken. Dann wird unser Poolwasser durch die Solaranlage unter Umständen sogar gekühlt.

Gerade im Frühjahr und im Spätsommer, wenn wir unbedingt Wärme benötigen, wird uns die Abschätzung schwer fallen, ob die Solaranlage einen positiven Effekt hat oder nicht. Wir werden dann wertvolle Sonnenenergie verschenken bzw. unser Poolwasser kühlen.

Jeder Poolbesitzer, der eine Solar-Steuerung hat, ist oftmals erstaunt, unter welchen Witterungs-Bedingungen sich diese einschaltet. 

Effektiv arbeitet eine Solaranlage nur mit einer automatischen Solar-Steuerung!

 

Wie sieht nun eine optimale Solaranlage aus? 

-Bei einem mit Solarfolie vor Auskühlung geschützten Pool sollte die Solarfläche mindestens 50-60% der Wasser-Oberfläche betragen. Wird der Pool nicht gegen Auskühlung geschützt, sind es mindestens 75%

  • Optimale Ausrichtung: nach Süden
  • Winkel zur Sonne: ca. 30°
  • Differenz-Temperatur zwischen Wassereintritts-Temperatur und Wasseraustritts-Temperatur: 2-4°C
  • Angabe des Herstellers zum Mindest-Durchfluss beachten 

(z.B. OKU: 150-250 l m²/h, SOLAR-RIPP: 100 – 250 l m²/h)

Fragen wie „Ich habe nicht die optimale Himmelsrichtung“ oder „Meine Neigung der Solar-Absorber weicht von den 30° ab“ beantworten wir gern in unserem Forum www.poolpowershop-forum.de

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