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Sonnen-Wasserheizung

Material

  • Solarwassererhitzer-Set von Green Science,
    auf Styroporplatte montiert
  • 1 PET-Flasche 0,5 Liter mit Teflonband-Dichtung
    im Gewinde mit aufgeklebtem Thermometer
  • 1 PET-Flasche 1 oder 1,5 Liter
  • 1 Plastiksackerl

zusätzlich

  • Schreibtischlampe mit 60 W Glühbirne und Reflektor
  • Energiesparlampe oder LED, etwa 10 W

    zur Erhöhung des Solareffekts:

    • 1 Stück schwarzes Papier, 8,5 x 13,5 cm
    • Alufolie
    • 2 Gummiringe

    Durchführung (1)

    Die kleine Flasche (Wärmespeicher)wird mit Wasser gefüllt. Nach dem Umdrehen und Herausklopfen der Luft soll das Wasser ein wenig über dem oberen Schlauchende stehen. Dann wird die kleine auf die große Flasche (etwa halb gefüllt mit Sand) gesteckt.
    Die Anordnung wird 1 - 2 Stunden in die Sonne gestellt und die Temperatur beobachtet. Dabei stellt man die Solarplatte am Fuß der Plastikflasche schräg auf, möglichst senkrecht zur Sonneneinstrahlung. Die Erwärmung erfolgt rascher, wenn man die Vorderseite mit schwarzem Papier abdeckt. Ferner kann der Wärmespeicher (und die Schläuche) mit Alufolie isoliert werden. Nicht vergessen, ein Loch zur Ablesung des Thermometers herauszuschneiden.

    Erklärung

    Die schwarze Oberfläche der Solarplatte wird durch das Sonnenlicht erwärmt und erwärmt das Wasser im Schlauch. Am oberen Ende der Solarplatte ist das Wasser wärmer, seine Dichte sinkt, es steigt auf und »zieht« das kalte Wasser nach. Man kann das einfach überprüfen, in dem man beide Schläuche angreift. Der von der Solarplatte oben weggehende ist wärmer als die Rückleitung. Dieser »Thermosiphon« läuft so lange, bis das Wasser überall gleich warm ist. Überschreitet die Temperatur im Wärmespeicher 40°C, wird das (auf die Flasche angeklebte) Thermometer rotbraun.

    Durchführung (2)

    Wenn keine Sonne scheint, kann man auch das Licht einer 60 W Glühbirne, die man genau über der Solarplatte (Abstand etwa 10 cm) platziert, verwenden. Das Wasser erwärmt sich analog, der Prozess dauert länger (mind. 2 Stunden). Nimmt man dagegen eine gleich helle Energiesparlampe oder LED, so erwärmt sich das Wasser nicht.

    Erklärung

    Glühlampen wandeln den Großteil des elektrischen Stroms in Wärmestrahlung um, nur etwa 3% wird als Licht abgestrahlt, sie sind eine gute Heizquelle. Energiesparlampen wandeln 15 - 20% des Stroms in Licht um, LED's noch mehr, daher werden sie nur warm, nicht heiß.

    Ergänzung

    Systeme zur solaren Wassererwärmung sind weit verbreitet. Einfache Anlagen, die analog wie unser Modell arbeiten, werden in südlichen Ländern in großem Umfang zur Brauchwasser-Erwärmung eingesetzt. Bei uns findet man diese Ausführung häufig zur Erwärmung von Schwimmbecken. Aufwendigere Anlagen mit getrenntem Solarkreislauf und Pumpen werden zur Brauchwasser- Erwärmung und Heizung (besonders in Niedrig-Energie-Häusern) eingesetzt. Die dafür verwendeten Solarkollektoren haben eine sehr hohe Energieausbeute: 60 - 75% der Sonnenstrahlung werden in Wärme umgewandelt.

    Literatur zur Ergänzung: https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenkollektor (Jänner 2016)