În cazul încălzirii bazinelor de înot în aer liber, oferta de radiații solare și cererea se suprapun perfect, căci bazinele de înot în aer liber funcționează de obicei doar în semestrul de vară. Încălzirea apei din bazin nu este pretențioasă din punct de vedere tehnic: temperatura apei rareori depășește 23-26^°C, iar micile deferențe de temperatură pot fi percepute diferit de fiecare în parte. Pe de alta parte, atunci când vremea este urâta, nu scade numai temperatura apei, ci și numărul celor care merg la bazin.

Creșterea temperaturii apei de la 0 la 10^°C se poate obține cu colectori montați în cel mai simplu mod posibil: se montează pe acoperiș orientate spre sud, la nivel orizontal sau puțin înclinate.

Rezervorul de căldură în cazul de față este însăși apa din bazinul de înot. Capacitatea de înmagazinare pe care o are cantitatea mare de apă presupune că temperatura apei pe timp de noapte și în zilele neînsorite nu scade semnificativ. Dacă bazinul se acoperă pe timp de noapte, atunci pierderile de căldură de la suprafață pot fi chiar și mai mici. Întrucât colectorul nu este funcțional decât în semestrul de vară, iar în această perioadă înghețul nu intră în discuție, colectorul se poate „răci” direct cu apa din bazin, astfel încât instalația să fie și mai ușor de utilizat.

Un m² din suprafața bazinului necesită intre 0,3 și 0,5 m² suprafață de colector. Apa trebuie să treacă prin colector în mod regulat și destul de puternic (acest lucru se poate realiza cu ajutorul unei pompe de filtrare deja existentă sau cu o pompă de recirculare separată), astfel încât, atunci când soarele strălucește, să se poată obține o temperatură de 8°C în interiorul colectorului. În aceste condiții, colectorii bazinelor de înot au un câștig energetic anual de 200 — 300 kWh/m² pe suprafața absorbantă. Raportat la radiația anuală de aprox. 1.000 kWh/m² se folosește așadar un procent cuprins între 20 — 30% din energia solară. Instalația solară poluează mediul înconjurător în fiecare sezon cu cca. 70 kg de emisii de CO₂ (gaze de seră) pe m² din suprafața colectorului.

În comparație cu sistemele convenționale de calcul al energiei (cca. 6 —8 ct/kWh), instalațiile solare sunt, din acest punct de vedere, într-adevăr rentabile.

Dimensionarea instalațiilor de încălzire a bazinelor de înot

Necesar

Necesarul de căldură pentru încălzirea unui bazin în aer liber depinde în cea mai mare parte de temperatura pe care doriți să o aibă apa și de temperatura mediului înconjurător. Cu cât este mai mare diferența de temperatură dintre apă și aer, cu atât este mai mare necesarul de căldură. Să presupunem că se dorește ca apa să aibă o temperatură de 23°C. Pentru a putea menține apa la această temperatură trebuie să se compenseze următoarele pierderi termice;

• evaporarea la suprafață reprezintă de departe peste 50% din totalul pierderilor termice; aceasta depinde foarte mult de viteza vântului.
• reflecția căldurii de la suprafață depinde de așa-numita temperatură a atmosferei care este foarte mică în zilele însorite și în special în nopțile clare; la fel de mari sunt și pierderile din cauza reflecției în condițiile date.
• convecția la suprafața apei este la fel de puternic influențată de vânt_; pierderile termice sunt la fel de mari ca pierderile de reflecție (cca. 17% din totalul pierderilor).
• conductivitatea termică la suprafață are loc atunci când apa din bazin este mai caldă decât aerul.
• conductivitatea termică spre solul dimprejur este de cele mai multe ori neglijabilă, întrucât temperaturile din bazin nu scad în mod semnificativ, iar solul dimprejur are cam aceeași temperatură.

Mai mult decât atât, bazinul trebuie alimentat continuu cu apă proaspătă pentru a înlocui pierderile de apă cauzate de spălarea filtrelor și a apei care iese din bazin. Necesarul de căldură pentru încălzirea apei proaspete la temperatura apei din bazin face și el parte din categoria pierderilor termice.

În principiu, orice administrator al unui bazin de înot trebuie să meargă pe principiul de a micșora pierderile termice menționate. În afară de optimizarea instalaților din punct de vedere tehnic (cu un necesar de apă proaspătă cât mai redus), acoperirea unui bazin nefolosit are multe avantaje, căci astfel se reduc semnificativ pierderile prin evaporare, prin reflecție și convecție de la suprafața bazinului. În principiu se pot diminua cu până la 50% pierderile termice de la suprafața bazinelor deschise, astfel încât necesarul de încălzire pentru încălzirea apei din bazin să se micșoreze cu până de două ori (cu cât este mai mică temperatura apei cu atât sunt mai mari economisirile).

Studiile diferitelor proiecte de cercetare din anii SO au arătat că temperaturile fluctuante ale apei din bazinele de înot nu afectează în niciun fel numărul înotătorilor și nici utilizarea unui bazin neacoperit.

Dimensionarea elementului absorbant

Dimensionarea suprafeței colectorului se realizează în funcție de suprafața bazinului. Experiențele de ani de zile pentru încălzirea bazinelor neacoperite cu ajutorul instalațiilor solare au dus la următoarea concluzie:

• Un bazin neacoperit se poate încălzi corespunzător atunci când suprafața elementului absorbant este de 0,5-0,8 ori mai .mare decât suprafața apei.

Valorile mai mici sunt valabile pentru zonele protejate (unde vântul nu este așa puternic) și acolo unde există un necesar mai mic de apă proaspătă, sau temperaturi fluctuante ale apei din bazin și/sau în situația unui bazin cu înveliș. Dacă se solicită o temperatură medie relativ ridicată (mai mare de 23°C), atunci este nevoie de o suprafață mai mare. Dacă se solicită temperaturi minime semnificativ mai mari de 25°C pentru funcționarea continuă, atunci trebuie să se verifice dacă sunt suficiente elementele absorbante simple. Odată cu creșterea temperaturii scade drastic și randamentul elementului absorbant: pentru regiunea Hanovra și o temperatură a apei de 28°C, de exemplu, este nevoie de un randament mediu (pentru un sezon) de 27%, iar la o temperatură de 23°C, randamentul este de 45%.

Gradul optim de înclinare pentru perioada de utilizare mai-septembrie și orientarea către sud, este de 20 —35°C. Cu toate acestea, câștigul de energie al „montărilor” orizontale este doar nesemnificativ mai mic, astfel încât nu este nevoie de o mărire a suprafeței colectorului. De cele mai multe ori, montarea orizontală, de exemplu, pe acoperișurile plate este cel mai ușor de realizat.

Câștigul energetic al elementului absorbant în timpul unui sezon (cca. 130 de zile între mijlocul lunii mai și mijlocul lui septembrie) este de 200— 300 kWh/m², atâta timp cât nu trebuie îndeplinite cereri ieșite din comun.

Valorile orientative amintite nu pot fi un substitut pentru dimensionarea detaliată a bazinelor de înot mai mari, aceasta realizându-se azi, de obicei, cu ajutorul unor programe pe calculator.

Dimensionarea altor componente

La instalațiile solare pentru încălzirea apei din bazinele de înot trebuie să se ia în considerare și dimensionarea pompei de recirculare. Dimensiunea acesteia depinde de raporturile hidraulice din sistem, în special de elementul absorbant. Mărimea poate fi cu atât mai mică cu cât sunt mai mici și fluxurile de curgere. Obținerea unui flux egal prin întreg elementul absorbant se obține mai degrabă cu benzi absorbante înguste și lungi decât cu benzi scurte și late.

Pentru alte detalii legate de dimensionarea hidraulica (determinarea rezistențelor la curgere din circuitul solar se recomandă consultarea literaturii de specialitate din domeniul instalațiilor de încălzire)_; se recomandă ca montajele mai complexe să se realizeze de un specialist în domeniu.