Wieviel Watt?

Bei der Auswahl eines UV-Klärers ist das zentrale Leistungskriterium die Leistung des UV-Klärers in Watt. Doch welcher UV-Klärer ist der richtige, reichen 5 Watt, oder 11 Watt oder eher 36 Watt?
Oft wird an dieser Stelle über zu klärende Wassermenge im Aquarium, Teich oder Pool nachgedacht und hochgerechnet. Um die Zusammenhänge im UV-Klärer besser verstehen zu können sollte ein anderer Einflussfaktor näher betrachtet werden. Neben der Wassermenge die geklärt werden soll, beeinflusst der Typ der Mikroorganismen der inaktiviert werden soll, die erforderliche Leistung des UV-Klärers. Einfache Mikroorganismen wie Viren oder Bakterien lassen sich leichter zerstören, als komplexe Mikroorganismen wie Hefen, Pilzzellen oder Pilzsporen, die eine wesentliche höhere UVC Dosis bis zur Inaktivierung benötigen. Wir konzentrieren uns bei den weiteren Empfehlungen auf die typischen Anwendungsfälle im Aquarium, Teich oder Pool: grünes Wasser (Algenblüte, massenhafte Vermehrung von Schwebealgen, Wasseralgen), weisses, trübes Wasser (Bakterienblüte, massenhafte Vermehrung von Bakterien) und Kahmhaut (Biofilm aus Mikroorganismen). In diesen Fällen handelt es sich um einfache Typen von Mikroorganismen.
Für die Inaktivierung der Mikroorganismen ist die sogenannten Dosisprinzip relevant und definiert die Einflussgrößen Zeit und Leistung (Dosis= Zeit x eingestrahlten Energie / Fläche, als Einheiten werden verwendet µW*s/cm², häufig auch J/m²), wir verwenden im weiteren Verlauf mWs/cm2. Damit sind wir bei den zentralen Parametern:

Wie lange muss der Mikroorganismus mit welcher Leistung im UV-Klärer bestrahlt werden um inaktiviert zu werden?

Und diese Werte werden erstmal nicht vom UV-Klärer bestimmt sondern vom Mikroorganismus. Es gibt wissenschaftliche Studien, in denen in umfangreichen Versuchsreihen ermittelt wurde, welche UVC Dosis notwendig ist die Inaktivierung von Algen, Bakterien, Viren, Pilzen usw. zu erreichen. Bestimmt wird dieser Grenzwert als letale (tödliche) Dosis, abgekürzt LD. Je nach Zellstruktur ist die letale Dosis unterschiedlich hoch. Die folgende Abbildung zeigt die letale Dosis die notwendig ist um 90% bzw 99% der benannten Mikroorganismen zu zerstören.

Latente UVC Dosis Mikroorganismen speziell Gruenalgen
Letale Dosis von Mikroorganismen und die Wirkung von UV-Klärern

Für einfache Bakterien benötigt man meistens zwischen 1,5 und 6 mWs/cm2, für die Inaktivierung von Grünalge werden 12 mWs/cm2 benötigt, also eine relative hohe Dosis. Grünalgen stellen in vielen Anwendungsfällen den Grund für die Anschaffung eines UV-Klärers dar. Erreicht der UV-Klärer eine Dosis von 12 mWs/cm2 ist die Dosis erreicht, die für die meisten Anwendungsfällen notwendig ist, d.h. auch eine Bakterienblüte oder Kahmhaut lassen sich mit dieser Dosis beseitigen.

Ob diese Dosis erreicht wird hängt im Wesentlichen davon ab, wie lange das Wasser im UV-Klärer unter dem Einfluss der UVC-Strahlung steht. Das Wasservolumen im UV-Klärer und die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers durch den UV-Klärer sind die Hauptkriterien für das Erreichen der notwendigen UVC-Dosis. Wir die notwendige Dosis nicht erreicht, muss entweder die Strömungsgeschwindigkeit reduziert werden, oder die Leistung der Bestrahlung erhöht werden. Aquariumpumpen werden in der Regel mit Angaben zum Volumenstrom verkauft, z.B. 300 Liter pro Stunde.

Rohrquerschnitt UV-Klaerer

Ist der Rohrquerschnitt bestimmt, die Länge des Weges den der Mikroorganismus zurücklegen muss, dann kann die Verweildauer errechnet werden. Dieser Sekundenwert bestimmt in Kombination mit der Wattzahl die resultierende Dosis. Ein Beispiel: Die Strömungsgeschwindigkeit beträgt 0,5 Meter pro Sekunde (1 m/s). Der UV-Klärer bestrahlt das eingeleitete Wasser auf einer Strecke von 0,2 Metern (20 cm).

Stroemungsweg und Strahlungsdauer UV-Klaerer

Das heißt ein Mikroorganismus wird 0,4 Sekunden im UV-Klärer bestrahlt.

Die Hersteller von UVC Lampen geben quasi keine Informationen zur Strahlungsdichte der hergestellten UVC Lampen an. Philips veröffentlichte für die Lampenserie Philips Medium Pressure Mercury einige Daten. Interessanterweise ist hier festzuhalten, dass es ein direkte Proportionalität zwischen der Wattzahl und der Bestrahlungsdichte (Irradiance) in muW/cm2 gibt, d.h. ein Watt UVC Strahlung erzeugt eine Strahlungsdichte von 1 mW/cm2.

Wenn nun im Fall der Grünlagen eine letale Dosis von 12 mWs/cm2 benötigt und steht dafür auf einer Strecke von 20 cm nur 0,4 Sekunden zur Verfügung, dann werden 90% der Grünalgenzellen bei einem Durchlauf nur zerstört, wenn ein UVC Lampe mit mindestens 30 Watt zu erreichen sein. Verdoppelt man den Weg im UV-Klärer auf 40 cm, so halbiert sich die Anforderung an die Wattzahl auf 15 Watt. Warum funktionieren aber aber auch UV-Klärer mit weniger Watt? Die Antwort liegt in der Häufigkeit, mit der das Wasser durch den UV-Klärer läuft. Wir erinnern uns: eine Pumpleistung von 300 l pro Stunde, bei einem 100 Becken, d.h 3 mal kompletter Durchlauf pro Stunde macht in 24 Stunde 72 komplette Durchläufe des gesamten Aquariumwassers durch den UV-Klärer, die Menge der Bestrahlungsdurchläufe macht´s in diesen Fällen.

Fazit: Für die Auswahl des richtigen UV-Klärers  ist die Pumpleistung der eingesetzten Pumpe und die Mikroorganismen, die beseitigt werden sollen von Bedeutung. Da in Aquarien die Pumpleistung (anders als in Garten-Teichen oder Pools) in den meisten Fällen den gesamten Beckeninhalt mehrmals pro Stunde durch den UV-Klärer pumpt, werden geringe Bestrahlungsdosen durch die Häufigkeit der Bestrahlung ausgeglichen. Dadurch beseitigen auch UV-Klärer mit geringer Wattzahl (unter 10 Watt) Grünalgen in Aquarien mit mehrere 100 Litern. Die Unterschiede in der Wirkung kommen in der Anzahl der Tagen ab Einsatz bis zum gewünschten Ergebnis (klares Wasser) zum Ausruck. UV-Klärer mit höherer Wattzahl werden schneller das klare Wasser herstellen (3-4 Tage), als UV-Klärer mit geringer Wattzahl (5 – 7 Tage). Aber auch UV-Klärer mit geringer Wattzahl werden das Aquarienwasser klären, es wird eben nur einige Tage länger dauern. Bei Algenblüten sind diese Unterschiede weniger relevant.

Anders verhält es sich bei Situationen, in den schnell und wirkungsvoll gegen Fischkrankheiten vorgegangen werden soll. In diesen Fällen zählt jeder Tag und die Anforderungen an den UV-Klärer sind hier andere. Wir empfehlen Ihnen den stärksten UV-Klärer einzusetzen, der wirtschaftlich für den Anwender vertretbar ist. Je mehr UV-Leistung vorhanden ist, umso schneller wir das Wasser keimfrei werden, umso mehr Fische können bei einem Krankheitsausbruch gerettet werden.

Wieviel Watt – Was sagen die Hersteller?

Wie die Hersteller von UV-Klärern die Frage nach der richtigen Watt-Zahl beantworten, möchten wir Ihnen am Beispiel von sera zeigen. Wir haben die Herstellerangaben der Webseite des Herstellers für drei UV-Klärer von sera nachfolgend dargestellt.

UV-Klärer - Wieviel Watt? - sera UV-C 5 Watt, Quelle: sera.de
UV-Klärer – Wieviel Watt? – sera UV-C 5 Watt, Quelle: sera.de

Als empfohlene Umwälzung werden für den 5 Watt UV-Klärer von sera 500l pro Stunde angegeben und als Beckengröße maximal 500 l. In diesem Fall wird der gesamte Beckeninhalt einmal pro Stunde mit 5 Watt bestrahlt. Eine Unterscheidung zwischen den zu behandelnden Mikroorganismen wird nicht gemacht.

UV-Klärer - Wieviel Watt? - sera UV-C 24 Watt, Quelle: sera.de
UV-Klärer – Wieviel Watt? – sera UV-C 24 Watt, Quelle: sera.de

Zur vorhergehenden Abbildung: Gleicher Hersteller, jetzt 24 Watt UV-Klärer, Beckengröße max. 1.000 l. Hier wird eine Umwälzung von 2.000 – 4.000 l pro Stunde empfohlen. D.h der Beckeninhalt wird innerhalb von einer Stunde 2 – 4 mal umgewälzt und mit UV-C Licht in Höhe von 24 Watt bestrahlt. Interessant: sera beschreibt auch den Einsatz im Teich und lässt hier wesetlich größere Volumina zu, bis zu 8.000 l, d.h. das 8-fache im Vergleich zum Einsatz in Aquarien.

UV-Klärer - Wieviel Watt? - sera UV-C 55 Watt, Quelle: sera.de
UV-Klärer – Wieviel Watt? – sera UV-C 55 Watt, Quelle: sera.de

Ähnliche Angaben finden Sie auch von anderen Herstellern von UV-Klärern.

Wieviel Watt – Wieviele Kosten?

Neben der Effektivität des UV-Klärers in Bezug auf die Beseitigung unerwünschter Viren, Bakterien und Keime spielen bei der Anschaffung eines UV-Klärers in den meisten Fällen auch die laufenden Kosten eine Rolle.

Die nachfolgende Grafik stellt die Stromverbrauchskosten für verschiedene Geräteklassen dar.

UV-Klärer - Stromverbrauch und laufende Kosten --Einfluss der Nennleistung und die Frage Wieviel Watt?
UV-Klärer – Stromverbrauch und laufende Kosten –Einfluss der Nennleistung und die Frage: Wieviel Watt?

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