Nawako - Planungshinweise Pool

Planungshinweise zur Auslegung der Wärmepumpe für Schwimmbäder

Die Beheizung außenliegendee Schwimmbäder sind in der Planung anspruchsvoller als manche denken. Viele verschiedene Arten der Wärmeübetragung wirken sich hier deutlich aus.

Wärmepumpen für Schwimmbäder werden von der BAFA NICHT gefördert.

	Schwimmbad- Wärmepumpe
Anforderung	Schnelles Aufheizen des kalten Wassers im Frühjahr nach Ruhephase im Winter Aufrechterhalten der Zieltemperatur (meist zwischen 23 und 28°C
1. Förderantrag BAFA	Werden NICHT von der BAFA gefördert.
2. Arten der Wärmeverluste und -gewinne	Arten der Wärmeübertragung Wärmeverluste - Das Wasser kühlt aufgrund der folgenden Arten der Wärmübertragung ständig ab: Wärmeleitung durch die Wände und Böden des Pools Diese ist relativ einfach zu berechnen, spielt interessanterweise in der Gesamtbetrachtung jedoch eine nachgeordnete Rolle. Wärmestrahlung in den offenen Himmel hinein. Diese führt dazu, daß es in klaren Winternächten kälter als bei bedecktem Himmel ist. Diese ist schon etwas komplexer zu berechnen. Wärmeverluste aufgrund von verdunstetem Wasser. Nicht nur die Verdunstung an sich kühlt das Wasser ab, es muß auch neues und kälteres Wasser nachgefüllt werden, will man nicht am Ende auf dem trockenen Poolboden sitzen. (Natürlich übertrieben) Wärmekonvektion von der Wasseroberfläche in die Luft. Die kann je nach Grad der bewegten Wasseroberfläche (Ruhe- oder Wellenbad) und der Windgeschwindigkeit sehr beträchtlich werden. Den größten Anteil an den Wärmeverlusten haben die Wärmestrahlung in den Himmel und die Konvektion an die Umgebungsluft. Aus diesem Grund ist die Frage nach eine Abdeckung so eminent wichtig. Es gibt aber auch die solaren Wärmegewinne, die teils recht beträchtlich sein können. Schließlich haben die Pools meist eine sehr große Öffnungsfläche und das Wasser einen guten Absorptionskoeffizient. Das kann in manchen südlicheren Regionen sogar dazu führen, daß das Wasser zu warm wird. Für Schwimmbäder zur Nutzung durch Menschen eher nicht das Problem, für Fischpools schon. Bei der Auslegung sind daher unbedingt die folgenden klimatischen Bedingungen pro Monat zu berücksichtigen. Die meisten sind als historische Daten vorhanden, müssen jedoch auf die lokalen Verhältnisse wie Abschattungen, Zäune, etc hin angepasst werden: Umgebungstemperatur (°C) Bodentemperatur in 1m Tiefe (°C) Windgeschwindigkeit an der Pooloberfläche (m/s) Tägliche Sonnenstrahlung auf Pooloberfläche (W/m²) Sonnenstunden pro Tag Art und Absorptionsgrad der Abdeckung
3. Aufheizung des Pool-Wassers nach winterlicher Ruhephase	In Deutschland werden außenliegenden Pools im Winter meist abgedeckt oder das Wasser abgelassen. Das bedeutet, daß das Wasser vor Beginn der Poolsaison (April - Mai) erst auf die gewünschte Zieltemperatur aufgewärmt werden muß. Da die Wassermengen recht beträchtlich sind, dauert diese Aufheizung je nach Größe der Wärmepumpe zwischen 1 und 5 Tagen. Die Aufheizdauer des Poolwassers errechnet sich relativ einfach aus Wärmeleistung und COP der Wärmepumpe Spez. Wärmekapazität des Wassers (4,181 kJ/kg K) Anfangstemperatur des Wassers Zieltemperatur des Wassers Beispiel: Ein Pool mit den Maßen 9m x 6 m und einer Tiefe von 1,6 m hat ein Wasservolumen von 86, 4 m³ = 86,4 to Wasser. Das Wasser soll mit einer Wärmepumpe mit 14 kW Leistung von 11°C auf 25°C aufgeheizt werden. Dafür werden ca 100 Stunden benötigt: = (25 - 11) * 4,181 *86400 / (14 x 3600) = 100 St. , also 4,2 Tage. Die Wärmeverluste wie oben angeführt sind hier noch nicht berücksichtigt. Wird eine Wärmepumpe von 11 kW eingesetzt, dauert es 127 Stunden (5,3 tage) , bei 9KW ist es schon eine ganze Woche.
4. Tägliches Aufrecht erhalten der Pool Temperatur	Nachdem das Poolwasser im Frühjahr auf Soll-Temperatur gebracht wurde, sollte diese Temperatur über den Tag und die kalte Nacht gehalten werden. Die oben genannten Einflüsse sorgen dafür, daß das Wasser entweder abgekühlt oder durch die Sonnenstrahlen aufgeheizt wird. Dazu ist es notwendig, auf Basis der Eingaben für jeden Monat ein Tages- Temperaturprofil des Pool wassers zu erstellen, aus dem sich dann die notwendige Heizleistung errechnen läßt, die notwendig ist, um die Pooltemperatur zu halten. Einen sehr großen Einfluß hat die Abdeckung. Sie verhindert im Winter oder bei Nacht, daß die Temperatur des Wassers sich zu stark abkühlt. Im Sommer muß sie jedoch bei Tag geöffnet werden, um das Aufheizen des Wassers durch die Sonne zu ermöglichen. Es gibt inzwischen eine Reihe von Lösungen, die verschiedenste Modi ermöglichen. Diese sind dann in die berechnugn jeweils einzubeziehen. Beispiel: Wir haben hier an dem Pool von oben ( 6 x 9 x 1,6 m) in NRW die Tages - Temperaturprofile pro Monat mit und ohne Abdeckung errechnet. Wir nutzen dafür ein eigens entwickeltes und sehr komplexes Rechenmodell: Ausgehend von einer Solltemperatur von 28°C im Wasser kühlt sich das Wasser pro Tag um 1-6°C ab, wenn die Wasseroberfläche ohne Abdeckung offen liegt. Mit einer Abdeckung kann die Wassertemperatur nahezu konstant gehalten werden. Ab Mai bis zum September muß nicht nachgeheizt werden, um das Wasser auf der Solltemperatur zu halten. Das bedeutet für die tägliche Aufwärmung des Wassers Ohne Abdeckung: Soll die Badesaison von Mitte April bis Oktober gehen, wird eine Wärmepumpe mit einer Wärmeleistung von 14 kW benötigt, um das Wasser bei 28°C zu halten. Der Stromverbrauch für die Badesaison liegt bei ca 280 kWh = 2.870 € ( bei 0,32€/kWh). Soll die Badesaison länger sein, steigt die benötigte Wärmeleistung an. Mit Abdeckung: Es wird die Wärmepumpe eigentlich nur für 4 Monate netto benötigt. Hier reicht eine Leistung von 1 kW aus. Aus diesem Grund sollte unbedingt eine "DC Inverter" Wärmepumpe genommen werden, da nur diese überhaupt die kleinen Leistung erzeugen kann. Ohne DC Inverter Technik legt die Wärmepumpe mit Vollgas los, hört nach ein paar Minuten wieder auf und startet kurz danach wieder. Das Ergebnis ist ein viel zu häufiges Anspringen mit voller Leistung, was die Lebensdauer des Kompressors massiv reduziert. In den restlichen Monaten Mai bis August reicht die Erwärmung durch die Sonnenstrahlen aus, um die Wassertemperatur zu halten. Der Stromverbrauch für die Badesaison liegt bei 1/10 gegenüber ohne Abdeckung, nämlich ca 20 kWh = 200 € ( bei 0,32€/kWh). Ein Unterschied von 2.600 € pro Jahr. Übertragbarkeit auf andere Orte: Diese Ergebnisse lassen sich NICHT auf andere Orte einfach übertragen. Die Wind- und Sonnenverhältnisse können am anderen Ort sehr unterschiedlich sein und das Ergebnis drastisch verändern. Daher muß wirklich für jeden Ort mit den vorherschenden Wind- und Sonnenverhältnissen gerechnet werden.