Hallo Forum

Kann mir jemand was zur Speicherung bzw. Abgabe von Wärme sagen?
Und zwar speziell von einem Wasserbecken das auf Temperatur gehalten werden soll, auch bei sich ständig wechselnden Temperaturverhältnissen.
Gibt es eine zeitliche Verzögerung bei einem offenen Wasserbehälter mit einer Größe von ca. 1000m³?

Für Beiträge bin ich sehr dankbar.

Gruß Bob

Hallo Bob,

sehr unklare Fragestellung.
1000 m³= 1 Million Liter Wasser,
bei Änderung um 1 Grad sind das so etwa 1163 kW um die wir uns da unterhalten...das könnte schon ne Weile dauern, wenn das ein 15 kW Kessel ausgleichen soll....also um was gehts denn genau ?

Achim Kaiser

Hallo Bob,

das ist sehr stark abhängig von der Wasseroberfläche: Größe, abgedeckt oder frei, draußen oder drinnen, bewegte Wasseroberfläche, Temperatur.

Randbedingungen nennen!

Okay,

Randbedingungen sind folgende:

Oberfläche 500m² Volumen 1000m³
Das ganze ist draußen, nicht abgedeckt und hat eine Temp. von 24°C
Wasseroberfläche teils bewegt.(Kann aber erst mal vernachlässigt werden)

Mich interessiert, wie lange es dauert bis z.B. bei einer Aussentemp. von 20°C das Becken merklich abkühlt, bzw. bei einer Aussentemp. von ca. 0°C.

Wie lange kann das Becken die Temperatur halten?

@Achim Kaiser
Mir geht es nicht um's Ausgleichen mit einem 15 KW Kessel, sondern einfach darum, wieviel Energie ich wann (bei welcher Aussentemp.) reinstecken muss, um die Temperatur zu halten.

Die Abkühlung wird wohl kaum linear verlaufen. Die Oberfläche wird sich wohl relativ schnell abkühlen und dann eine Schutzschicht bilden, so dass durch die Schichtung im unteren Bereich sich die Temperatur relativ lange hält.

Nur, wie kann ich das berechnen?

Bob

Hallo Bob,
wieso Schichtung mit kaltem Wasser oben?
Was ist mit den Verlusten an den anderen Begrenzungsflächen? (500qm ist wohl nur die Grenzfläche Wasser/Luft?)

Harry

Nur eine Idee:

Vielleicht können mit dieser Fragestellung Leute etwas anfangen, die über klimatisch bedingte Meeresströmungen forschen ?

Angenommen die anderen Begrenzungsflächen sind "Wärmedicht".

Also kann eine Auskühlung des Beckens nur über die Oberfläche erfolgen.
Wie lange dauert es wohl, bis ein Becken mit 500m² Oberfläche (Wasser/Luft) und einem Volumen von 1000m³ auf Umgebungstemperatur auskühlt?

@schleising
Meeresströmung??
Zugegeben, der Behälter ist groß, aber doch kein Meer! Und Strömung hab ich da auch nicht drin.

Gruß Bob

Hallo Bob,

die Abkühlung ist sehr vom Windanfall abhängig. Neben dem direkten Wärmeübergang macht die Verdunstungswärme den Löwenanteil des Energieverbrauchs aus.

Nachdem ich aber nicht den entferntesten Plan habe was das Ganze geben soll....wie es genutzt wird...sind abstrakte Fragen immer meistens gar nicht oder nur mit abstrakten Anworten bei der Umsetzung nix taugen zu beantworten. (Motto..lt Tabellenbuch Seite 234 müsste....;-))

Am besten eignen sich wohl gemessene Vergleichswerte von Freischwimmbecken...und da könnte man bei entsprechenden Firmen nachfragen. Für Becken in einer Schwimmhalle hab ich die Werte aber für Becken im Freien...nachdem ich die noch nie gebraucht habe...isses Asche.

Achim Kaiser

Habe mal etwas in einer Literatur-Datenbank gesucht.
Es gibt diverse Forschungsergebnisse über Wasserbecken-Kühler in Kernkraftwerken; da wurden Strömungen,Schichtungen, Verdunstungen usw. untersucht.
In Zusammenhang mjit DIN 19643 gibt's Untersuchungen über Strömungen in Becken.
Und eine amerikanische Arbeit von 1988 untersucht die Verdunstung in Hallen- und Frei-Bädern, abhängig von Windgeschwindigkeit, Anzahl der Schwimmer, ...
Viele Veröffentlichungen behandeln effiziente Klimatisierungen, Wärmerückgewinnung, ... , Wasseraufbereitungsverfahren, ... in Hallenbädern.

Hallo Bob,

ungefähr so könnte man´s rechnen:

N[W/m²] = Alpha x ( IsattWasser - Iluft) /(cpluft + cpdampf) + Cs x dTH

IsattWasser = Enthalpiegehalt der gesättigten Luft bei Wassertemp.
Iluft = Enthalpiegehalt der Außenluft
cpluft = 1000 J/kgK
cpdampf in dem Fall fast 0, weil fast nix davon in der Luft ist ( genau müsste man mit dem cp der feuchten Luft rechnen, geschenkt)

Cs = Strahlungszahl Wasseoberfläche zum Himmel, ca.ca.ca 5 W/m²K
dTH = effektive für die Strahlung verantwortliche Tempdiff zw. Wasseroberfläche und Himmel. Thimmel liegt zw. 10-50 K unter Tluft, je nach Bewölkung und H2O Gehalt der Luft.

Alpha: Abhängig von Windgeschwindigkeit. Auch bei Nullwind gibt es wenigstens noch die freie Konvektion.

Beispiele: Alpha 1m/s Wind (bei angenommener Beckengröße, Re-Zahlabhängig) ca. 3 W/m² K, bei 5m/s ca. 11 W/m²K

Alpha Konvektion (ohne Wind) ca. 2.5 x dT hoch 0.25 W/m²K

Beispiel: Kein Wind, 24°C Wassertemp, 0°C außen, 80 % r.F, bewölkt

Isattwasser = 71850 J/kg
Isattluft = 7625 J/kg
cp = 1000 J/kg (schlapper)
dth = (24 -0+10) egal wie die Minuszeichen sind = 34 K

Alpha hier nur Konvektion = 2.5 x 24hoch 0.25 = 5.53 W/m²K
Mit Wind (1m/s) würde ich ansetzen: Wurzel (alphakonv² + alphawind²), also = 6.29 W/m²K

macht dann:

N = 5.53 x ( 71850-7625)/1000 + 5 x 34 = 525 Watt/m²

Das brauchste, um die Temperatur zu halten. x 500 m² = 262 kW

Zeitkonstante, 2 m tief = 4MJ/m³K x 2m / 525W/m²/3600s/h = 4.23 h

Anfängliche Zeitkonstante.
Die kalte Wasserschicht oben mindert die Verluste, wenn sie durch den Wind nicht zerstört wird.

Abdecken würde sich schon rentieren (noch besser vielleicht 2m² Platten 5cm dick Styro drauf schwimmen lassen, mit Schnur vernähen, geht dann leichter zum einsammeln :-) )

NBWUG

Oleg Stolz
www.oekoluefter.de

Nachtrag,

"Erstes Zeitkonstantenergebnis" entsprach der Abkühlungszeit von 24°C auf 23°C.

Falscher Fehler bei Zeitkonstante: muß noch mit x 24 K multiverplizitiert werden:

Zeitkonstante, 2 m tief = 4MJ/m³K x 24 K x 2m / 525W/m²/3600s/h = 101 h

Vorheriges Ergebnis ist mir im Vergleich zu meiner Badewannenerfahrung doch etwas zu schnell ausgekühlt :-)

Oleg Stolz
www.oekoluefter.de

Liebe Heizungsfachmänner

Wir wissen doch das es Schwerkraftheizungen gibt. Die meißten wissen auch das sie funktionieren und auch wie sie funktionieren.
Warum schreibt dann hier jeder zweite, dass es in einem Wasserbecken keine strömungen gibt?
Ausgekühltes Oberflächenwasser ist schwerer als das warme Wasser darunter. Also strömt das schwere Wasser (evtl. zu einer Seite des Beckens angetrieben durch den Wind ) nach unten auf den Grund.
Dadurch entsteht eine Konvektion im Becken, die die Auskühlung des gesamten Wassers sicherlich gleichmäßig geschehen läßt. Lediglich bei einer Wassertemperatur von +4°C wird diese Konvektion unterbunden, da kälteres Wasser (unterhalb +4°C) leichter ist als das Wasser von +4°C.

Das ganze ist natürlich auch abhängig von der Tiefe des Beckens

Viel Spaß beim weiterdiskutieren!

A. Germer

Hallo Andreas,

auch wenn das kalte, schwerere Wasser letztendlich nach unten fällt, ist die oberste Schicht, weil sie ja abgekühlt wird, immer kälter als der Rest. Die geringen Dichteunterschiede bewirken nicht sofortiges Absinken nach unten sondern dies dauert auch etwas Zeit. Beim Wetter gibt es ja auch Inversionsschichten, unten warm, oben kalt (wobei dies auf die adiabatische Temperaturschichtung bezogen werden muß), welche eigentlich gar nicht möglich sein dürften. Kommt eine kleine Störung dazu, wird das Ganze umkippen. Bei einer gleichmäßig temperierten Wassermenge, welche von oben gekühlt wird, wird die erste 1/1000 mm dicke kalte Schicht auch nicht sofort nach unten sinken, erst wenn sie vielleicht 1 mm dick geworden ist, kippt sie ab und wird durch neues wärmeres Wasser ersetzt.

Oleg Stolz
www.oekoluefter.de