WSTĘP
Ogrzewanie solarne wody w basenie na świeżym powietrzu ma pewne decydujące zalety w porównaniu z innymi metodami termicznego wykorzystania energii słonecznej:
■ Poziom temperatury. Wymagany poziom temperatury jest stosunkowo niski i wynosi 18–25 ° C (64,4–77 ° F). Pozwala to na zastosowanie tańszych absorberów np. polipropylenowych.
■ Promieniowanie słoneczne i czas użytkowania. Sezon kąpielowy zbiega się z czasem największego nasłonecznienia. Zwykle na szerokościach geograficznych w Europie Środkowej baseny otwarte są eksploatowane od początku lub połowy maja do połowy września. W tym okresie występuje około 65–75% rocznego promieniowania słonecznego. Na niższych szerokościach, w basenie Morza Śródziemnego, sezon kąpielowy może być dłuższy. Ze względu na wyższe temperatury powietrza potrzeba ogrzewania basenu może się zmniejszyć, ale z mniejszym można osiągnąć wysoką sprawność kolektora i ich mniejszą ilość.
■ Prosty projekt systemu. Woda w basenie może przepływać pośrednio lub bezpośrednio przez absorber. W obu przypadkach wyeliminowane są zbiorniki magazynowe, bowiem sam basen pełni rolę bufora energii
Schematy instalacji
W systemie bezpośrednim czynnik obiegowy (woda) przepływa pomiędzy kolektorem a zbiornikiem basenowym. Regulacja temperatury może sie odbywać za pośrednictwem zaworu mieszającego trójdrożnego lub za pomocą pompy mieszającej.
W systemie pośrednim wykonane są dwa oddzielne obiegi:
– obieg kolektora w którym krąży glikol
– obieg wody basenowej
Oba obiegi rozdzielone są wymiennikiem ciepła płytowym lub rurowym basenowym (rys. u dołu)
Glikol w takich układach przepływa zwykle w rurkach, a woda basenowa w przestrzeni międzyrurkowej
Sprawność układu
Jest bardzo wysoka i z reguły wyższa, niż przy kolektorach przeszklonych. Dzieje się tak, ponieważ różnica temperatur pomiędzy absorberem a otaczającym powietrzem nie przekracza 20K, podczas gdy w kolektorach przeszklonych wynosi zwykle 40 i więcej K. Tutaj decydujący wpływ na sprawność ma wiatr. Poniżej na wykresie przestawiam zależność sprawności kolektora basenowego bezszybowego od prędkości wiatru. Na osi poziomej znajduje sie stosunek różnicy temperatur pomiędzy absorberem i otaczającym powietrzem, a globalnym nasłonecznieniem.
Elementy systemu
Absorbery (kolektory)
W Polsce w instalacjach baseno
wych stosowane są zwykle te same typy kolektorów słonecznych co w systemach podgrzewania wody użytkowej, czy wspomagania ogrzewania, czyli kolektory rurowe i kolektory płaskie, szybowe. Na świecie, szczególnie w krajach o cieplejszym klimacie, standardem jest stosowanie absorberów bezszybowych, bezpośredniego działania. Jest to najczęściej kopolimer polipropylenowy w kolorze czarnym, rzadziej EPDM. Ten drugi materiał jest bardzo elastyczny. Ta prosta konstrukcja jest możliwa, ponieważ systemy działają przy niewielkich różnicach temperatur między absorberem, a otoczeniem oraz przy stosunkowo jednolitych temperaturach powrotu (10–18 ° C; 50–64,4 ° F).
Fot. Powyżej kolektor z EPDM, poniżej kolektor z polipropylenu.
Jak widać, oba typy kolektorów różnią się tylko sztywnością, zasady łączenia są zwykle identyczne.
Brak sztywności i podatność na odkształcenia z powodu nasłonecznienia powoduje, że montaż obu rozwiązań odbywa się najczęściej na dachach płaskich lub stromych. Przy montażu wolnostojącym konieczne są specjalne konstrukcje wsporcze usztywniające konstrukcję.
Do podgrzewania wody basenowej mogą być też wykorzystywane klasyczne kolektory z wymiennikami ciepła miedzianymi. W tym przypadku z uwagi na możliwość korozji, zaleca się jednak stosowanie 
układów pośrednich z wymiennikiem ciepła płytowym lub rurowym. Bezpośredni przepływ wody przez rurki miedziane wymaga korekty pH wody >7,7. Na rynku możemy znaleźć kolektory basenowe aluminiowe z miedzianymi rurkami do lutowania o nazwie Sun Ray (fot. po prawej). Zaletą tego ostatniego rozwiązania jest wysoka sztywność konstrukcji preferująca montaż wolnostojący w bezpośredniej bliskości basenu. Panele Sun Ray wytrzymują temperatury do 120°C i są w przeciwieństwie do ich tworzywowych odpowiedników, odporne na ogień.
Generalnie wszystkie rozwiązania powinny zakładać zawsze montaż paneli powyżej lustra wody w basenie, aby ułatwić ich późniejsze opróżnianie z wody w sezonie zimowym.
Konstrukcje absorberów pokazuje poniższy rysunek. Generalnie wszystkie absorbery bezszybowe można dalej dzielić na rurowe i płaskie. Te pierwsze mogą być wykonywane jako sztywne i elastyczne. z rurami umieszczonymi w uchwytach liniowych lub z rurami zespolonymi.
Rys. Przegląd systemów bezszybowych rurowych.
Rury elastyczne mocowane w uchwytach liniowych produkowane są np. przez firmę SOLAR-RIPP (fot. u góry). Rury wykonane z czarnego polipropylenu mają średnicę 25mm i są elastyczne (karbowane). Montaż następuje za pomocą klipsów. Wydajność cieplna 1 m2 przy różnicy temperatur ΔT = 5,6K i sprawności 91% wynosi około 685W. Spadek ciśnienia wynosi 4,8Pa na 1m.
Wymienniki SOLAR-RIPP mogą być mocowane niemal na każdej dostępnej powierzchni, poziomo, pionowo, a nawet, dzięki elastyczności i karbowanej budowie, po łuku (fot.) łączna powierzchnia jednego pola może sięgać od 5-2000m2.
Fot. Kolektory SOLAR-RIPP na basenie olimpijskim o pojemności 2000m3 w hotelu Las Playitas na Wyspach Kanaryjskich.
Rys. Absorbery płaskie
Absorbery płaskie w odróżnieniu do rurowych są łatwiejsze w utrzymaniu czystości. Płaska powierzchnia sprzyja spływowi wody, nie gromadzi na sobie brudu, liści, czy nasion.
Fot. Kolektor płaski z wysokiej gęstości polietylenu (HDPE) o powierzchni czynnej 2,22m2. (BENCKE)
Powyżej jeden z przykładów takich kolektorów firmy Bencke, o powierzchni czynnej 2,22m2. Kolektor ma postać tłoczonej płyty o wysokości 15mm i wymiarach 2000x1100mm. Może być łączony w baterie horyzontalnie do 8 sztuk i vertikalnie do 4szt.
Łączenie odbywa sie za pomocą tulei i opasek ze stali nierdzewnej.
Pompy
Materiały użyte do produkcji pomp muszą również spełniać wymagania dotyczące ochrony przed korozją. Wirnik jest zwykle wykonany z odlewanego brązu, a wał ze stali chromowo-niklowej. Obudowa z żeliwa szarego, ale można również zastosować tworzywa sztuczne. Niektórzy producenci oferują pompy basenowe wykonane w całości z tworzywa sztucznego, takiego jak PP wzmocniony włóknem szklanym lub POM (polioksymetylen). Na rynku dostępne są również pompy, w których wał ze względu na konstrukcję nie styka się z wodą basenową. Jeśli wydajność istniejącej pompy filtrującej nie jest wystarczająca do przepompowania wody basenowej przez system absorberów, należy zastosować jedną lub więcej pomp dodatkowych. Ze względu na duży przepływ objętościowy w porównaniu do domowych instalacji solarnych do wody użytkowej i wynikającą z tego średnicę rur pompy są odpowiednio zwymiarowane i mają moce rzędu kilku kW lub nawet więcej w przypadku bardzo dużych systemów. Zasilanie może być jedno- lub trójfazowe.
Fot. Pompy basenowe, u samej góry z brązu, powyżej z PP wzmocnionego włóknem szklanym.
Wymienniki ciepła
Standardowe systemy solarne do ogrzewania basenu na świeżym powietrzu o przepływie bezpośrednim, nie wymagają wymienników ciepła. W systemach dwuobiegowych, z osobnym obiegiem kolektora wypełnionym glikolem, konieczny jest wymiennik ciepła. Wymiennik taki musi spełniać takie same wymagania materiałowe jak materiały użyte po stronie wody basenowej. 
Najczęściej stosowana jest tutaj stal nierdzewna (V4A lub St.1.4571), ale także tytan, czy tworzywa sztuczne (głównie obudowa)
Fot. Wymiennik basenowy z tytanu (Pahlen)
Wymienniki wykonywane są zwykle jako rurowe z rurami ze stali nierdzewnej karbowanymi, dla większej powierzchni wymiany ciepła. Układ wymiennika może być poziomy lub pionowy. Woda basenowa płynie zwykle w przestrzeni międzyrurkowej, a glikol wewnątrz rurek wymiennika
Rys. Schemat instalacji basenowej. 1- skimer, 2-oświetlenie, 3- Jet, 4- dopływ, odpływ wody, 6- pompa basenowa, 7- filtr, 8 wymiennik ciepła, 9-zawór zwrotny, 10- instalacja s
olarna, 11- spust wody (Rys. Pahlen)
Wymiary wymienników basenowych są relatywnie małe, najmniejsze modele zaczynają się od 30cm długości, dzięki czemu mieszczą się w zwykłych szafkach rozdzielaczowych (fot.).