Verwarming van een zwembad door zonnewarmte

Nadat mijn zwembad opnieuw was gevuld met vers leidingwater, heb ik een poging gedaan om dit sneller op temperatuur te brengen met zonne-energie.


Zwembad, slang en pomp (in het zwembad).

Door een tuinslang, die door de zon wordt beschenen wordt het water van het zwembad rondgepompt. De tuinslang is uitgelegd op zwart plastic, dit zijn opengeknipte potgrondzakken. De slangenhaspel op de foto heeft geen functie, deze dient alleen als doorverbinding tussen twee slangeinden.
De vijverpomp van 25 Watt ligt in het zwembad en is verbonden met een van de slanguiteinden. De hoeveelheid water die rondstroomde was 200 liter per uur. (Een emmer van 10 liter werd gevuld in 3 minuten)
Bij volle zon was het verschil in temperatuur tussen in- en uitgang van de slang 4 graden Celsius.

Berekening van het ingestraalde vermogen

1 calorie is de energie die je nodig hebt om 1 cc water 1 graad te verwarmen
1 calorie = 4,19 Joule
1 Joule per seconde = 1 Watt.

10 liter in 3 minuten = 10000cc in 180 sec = 55,55 cc/sec.

4 graden verhoging: 4 x 55,55 = 222 cal/sec = 4,19 x 222 = 931 joule/ sec = 931 watt.

Dit komt overeen met de normale waarde van circa 1000 Watt zonnewarmte per vierkante meter, want de oppervlakte van de slang zal in de buurt liggen van 1 vierkante meter.

Normaal levert de pomp circa 1500 liter per uur, maar door de grote weerstand in de slang is dit gezakt tot 200 liter per uur.
Men zou een grotere pomp kunnen nemen, waardoor er meer water in de slang wordt rondgepompt, maar hierdoor neemt de verwarming van het zwembad niet toe. Het temperatuurverschil tussen in- en uitgang van de slang wordt kleiner: het water is alleen maar transportmiddel.

De inhoud van het bad is 4 m3. Bij 200 liter per uur is het hele bad in 4000/200=20 uur door de slang geweest. Het bad zou dan 4 graden warmer moet zijn, ware het niet dat gedurende een gedeelte van die 20 uur het bad weer afkoelt ('s nachts).

Die 931 Watt bij volle zon komt dus ongeveer overeen met een elektrische dompelaar van ongeveer 1000 Watt, die men in het zwembad zou kunnen hangen om het water op te warmen.

Bij een lichte bewolking (zie foto) was het gemiddeld ingestraald vermogen ongeveer 500 Watt.

Toch is het aandeel van de slang in de zon (of de dompelaar) klein ten opzichte van het zwembad zelf in de volle zon: het oppervlak van het zwembad is veel groter, zie de foto helemaal bovenaan.
Dus eigenlijk hoeft men niets te doen.

Als men het zwembad moet vullen, dan heeft het voordeel om dit te doen via een slang die in de volle zon ligt, dan heeft het zwembadwater direct al een hogere temperatuur dan het kraanwater. Het effect zal weer tegenvallen doordat het water in een slang, die op de kraan is aangesloten, veel sneller stroomt vanwege de hogere druk.

Roel.

Reacties
3 februari 2011
Ik heb een opmerking over de berekening. Als de oppervlakte van de slang 1 m2 is, dan heb je een zeer hoog rendement gehaald. Want hartje zomer is het maxiamele zonnevermogen per vierkante meter (1365 W/m2) op het hoogste stand van de zon tijdens het middaguur, en op onze breedtegraad (52,3 voor Almere, met correctie voor de scheve stand van de aardas: -23,4), maar net iets groter: 1365 * COS(RADIALEN(52,3 - 23,4)) = 1195 W/m2.
Aangezien er ook zonnewarmte in de aardatmosfeer blijft hangen of gereflecteerd wordt, en de slang bovendien een deel van zonlicht terugkaatst, en een plastic slang bovendien niet zo goed warmte geleidt, lijkt het behaalde vermogen erg hoog. Tenzij de hele zwarte plastic vloeromgeving, die een veel grotere oppervlakte heeft, meehelpt warmte toevoegen aan het water in de slang. De berekening suggereert dat al dat vermogen uit 1 m2 zonlicht gehaald is.
Je eindconclusie blijft echter staan.
Jeroen.
5 februari 2011
Je hebt gelijk, ik suggereer dat ik 931 Watt krijg uit 1 m2. De invoergegevens is natte vingerwerkt geweest, ik heb het niet precies gemeten. Ook in de meting zelf zit spreiding, want hoe nauwkeurig is die 4 graden temperatuursverschil.
Ikzelf had altijd in mijn hoofd: 800 Watt per m2. Ik zit in ieder geval in de buurt, of anders gezegd: De grootte-orde klopt.
Roel.
//