1 Referat Klaus J. Hansen Innovative SCHWIMMBADTECHNIK Sportinfra Frankfurt November 2010
2 Wenn das Klima baden geht! Die Schwimmbadklimatisierung für öffentliche Bäder
3
4 QT QT & QV 2/3 1/3 QL 1/3 QV 1/3 1/3
5 QV+ QL 10 Schwimmhalle, Wärmeverlust z.b. 15 = 100% = 100% QV 5 QV 5 QL 10 Heizung 15
6 QV+ QL 10 Schwimmhalle, Wärmeverlust 12,5 Reduzierung des Wärmeverlustes durch Isolierung = 83% Einsparung =17% QV 2,5 QV 5 QL 7,5 Heizung 12,5
7 Schwimmhalle, Wärmeverlust 9,5 weitere Reduzierung durch Einsatz eines Plattentauschers 60% = 63% QV 2,5 Einsparung =37% davon Lüftung =20% 10 QV 5 QL 7,5 Heizung 9,5 Plattenwärmetauscher 60% QV+QL
8 Schwimmhalle, Wärmeverlust 8,5 weitere Reduzierung durch Einsatz eines Doppelplattentauschers 80% = 56% QV 2,5 Einsparung =44% davon Lüftung =27% 10 Einsparung =37% davon Lüftung =20% QV 5 QL 7,5 Heizung 8,5 QV+QL
9 weitere Reduzierung durch Einsatz eines Doppelplattentauschers 80% mit nachgeschaltetem Kältekreislauf als Wärmepumpe mit Beckenwasser WT = 8% QV 2,5 Einsparung =92% davon Lüftung =75% 10 QV 5 QL 7,5 Heizung 1,2 Kompressor 1,1 QL (- ) (+)
10 Das Schwimmbad der Vergangenheit Das Schwimmbad war hinsichtlich des ursprünglichen Nutzens (Schwimmen) konzipiert. Daraus resultierte die geradlinige Beckenform und die einfach ausgestatteten Nebenräume. Rennen verboten Vom Beckenrand springen verboten Ballspielen verboten Keine Gegenstände mit ins Wasser nehmen
11 Das Schwimmbad von heute Optisch ansprechende Architektur z. B. durch Lichtkuppeln, offene Bauweise, unregelmäßige Beckenformen, unterschiedliche Plattformen, etc.
12 Kinder- und Planschbecken mit kleinen Attraktionen Die Ansprüche der Badegäste an das Schwimmbad von heute Cafeteria, Bistro, Restaurant, Ruhezonen Aktionsbecken mit vielen spektakulären Attraktionen wie Wasserrutschen, Wildwasserflüsse, Bodensprudler, etc.
13 Die Behaglichkeitsanforderungen im Schwimmbad Raumlufttemperatur: Auslegungstemperaturen nach VDI 2089 Blatt 1 ca. 2 K über der Beckenwassertemperatur aus wirtschaftlichen Gründen sollte die Lufttemperatur 34 C nicht überschreiten Raumluftfeuchte: Raumart Eingangsbereich, Nebenräume und Treppenhäuser Umkleideräume Sanitäts-, Schwimmeister- und Personalräume Duschräume mit zugeordneten Sanitärbereichen Schwimmhalle Raumlufttemperatur min. max. 18 C 24 C 22 C 27 C 30 C 22 C 28 C 26 C 31 C 34 C die Schwülegrenze des unbekleideten Menschen liegt bei x = 14,3 g Wasser /kg tr.luft ein Überschreiten dieses empirischen Wertes ist nur zulässig, wenn die Außenluftfeuchte höher 9 g Wasser /kg tr.luft ist.
14 Auslegungsdaten für ein Schwimmbad Die anfallenden Wasserdampfmengen sowie die Geruchs- und Schadstoffkonzentrationen bestimmen den notwendigen Außenluftstrom. Bemessung des Verdunstungsstromes:. m = e A ( p - pd) W B s in g/h Bei Warmsprudelbecken:.. mw = e AB ( ps - pd) + VL r L ( xs - xz) in g/h Bemessung des zur Entfeuchtung notwendigen Zuluftstromes: Bemessung des Außenluftvolumenstromes:.. m m W L = xl - xzl.. C V = C MAK - C AU in kg/h in m³/h Bitte beachten: Der Rechengang wird in der neuen VDI 2089 ohne Auswirkung auf das Ergebnis geändert Eine Auslegung nach Luftwechselzahlen ist unzulässig.
15 Empirischer Gesamtverdunstungsbeiwert ε nach VDI 2089 Der Gesamtverdunstungsbeiwert wurde für die unterschiedlichen Nutzungsverhältnisse eines Schwimmbeckens ermittelt: 0,5 abgedecktes Becken 5 Ruheverdunstung 15 Wohnhausbad, kleine Wasserfläche, geringe Personenzahl je m² Wasserfläche 20 Hallenbad, Normalbetrieb 28 Freizeitbad (Orientierungswert) 35 Wellenbad (während des Wellenmaschinenbetriebes) Freizeitbad mit vielen Wasserattraktionen e = f(attraktionen)
16 Frischluftzufuhr im Badebetrieb Winter Grundsätzlich gilt: Nur so viel Frischluft wie nötig. Jede weitere unnötige Frischluft erhöht den Energiebedarf des Bades Dabei ist jedoch die Empfehlung des Umweltbundesamtes zu beachten, daß die Hygieneanforderungen nicht allein durch die Wasseraufbereitungem erreicht werden können und daher ein Mindestanteil von 30% Frischluft, zum Abtransport der Belaststoffe, im Badebetrieb gewährleistet sein muß. Wie wird das in der Praxis realisiert? Ein konstanter Frischluftanteil wird in der Regel über Klappenstellungen (30%) unkontrolliert dem Massenstrom beigemischt.
17 Was bedeutet dies in der Praxis? 30% Frischluftanteil bezogen auf die -Entfeuchtungsleistung Sommer- (VDI 2089) 9g / Kg Außenluftfuchte und 14,3 g Schwimmbadfeuchte = 5,3 g Feuchte Daraus ergibt sich: 1000g / 5,3 = 188,68 Kg Luft/ Kg Wasser davon 30 % Frischluft = 56,60 Kg Luft / Kg Wasser Entspricht = 47,2 m³ Frischluft/kg Wasser und einer Entfeuchtungsleistung von 566g
18 Wie wird diese Vorgabe realisiert Bei einer Außentemp. Von -10 C und 90 % und einer Frischluftmenge von 56.6 kg ergibt sich jedoch eine Entfeuchtungsleistung von: 718g In Schwachlastzeiten ist jedoch die erforderliche Entfeuchtungsleistung und damit verbunden auch der Schadstoffeintrag deutlich geringer, bei hohem Badebetrieb ebenso deutlich höher. Entfeuchtet wird jedoch konstant mit 718 g mit Frischluft
19 Das Ergebnis ist wenig beeindruckend In Schwachlastzeiten wird das Bad durch den Frischlutanteil (und die damit verbundene Entfeuchtung) bei niedrigen Außenlufttemperaturen mehr als erforderlich getrocknet bzw. die Verdunstung angeregt. ( erhöhter Energiebedarf). In Starklastzeiten ist die Verdunstung und der Schadstoffeintrag wesentlich höher und erfordert somit einen erhöhten Frischluftanteil. Hierdurch wird der Energiebedarf des Bades erhöht. Wärmerückgewinnungssysteme mit integrierten Wärmepumpen können den Anstieg der Energiekosten erheblich reduzieren
20 Was sind die Folgen? (Bei Schwachlast) wird durch zu geringe Luftfeuchte im Bad die Wasseroberfläche zur zusätzlich zur Verdunstung angeregt. (höhere Betriebskosten) (Bei Starklast) ist der Schadstoffaustrag mit den 30% Frischluftanteil zu gering. (hohe Belastung der Badegäste) Dabei nutzt es dem Badegast und auch dem Betreiber wenig, daß u.u. der Mittelwert über die Badezeit stimmt.
21 Was ist die Lösung? Es ist daher für einen wirtschaftlichen und hygienischen Badebetrieb unabdingbar, dass die Frischluftzufuhr den jeweiligen Benutzungs- und Betriebsituationen angepasst wird. Daher ist ein kontinuierlicher Enthalpieabgleich der jede Änderung der Benutzungssituation erfasst und bewertet, verbunden mit einer hochwertigen Wärmerückgewinnung Grundvorrausetzung für einen wirtschaftlichen Betrieb und die vermeidbaren Belastungen der Umwelt.
22 Korrosion im Schwimmbad Früher: ruhende Wasseroberflächen Wasser lag überwiegend als Wasserdampf in der Luft vor Heute: hohe Wasserbewegung und -verteilung im Schwimmbad Wasser liegt als Wasserdampf und Aerosol in der Luft vor Reinigung der Schwimmbäder erfolgte ohne technische Hilfsmittel Chrom-Nickel-Stähle wurden für Geländer, Treppen, etc. verwendet Reinigung der Schwimmbäder und Nebenräume mit technischen Hilfsmitteln und aggressivem Reinigungsmaterial höherwertige Stähle, wie z. B. V4A- Stähle müssen eingesetzt werden
23 Materialschäden durch aggressive Bestandteile in der Luft Korrodierte Wärmeübertrager aus Aluminium
24 Energiebilanz eines Schwimmbades mit Sauna 100% Endenergie 12,9% Strom 87,1% Gas ohne Wärmerückgewinnung: 0,7% Licht 5,2% Kraft Gesamtenergie 45,9% für Lüftung, Transmission und Verdunstung 1/3 Q L Heizwasser 1/3 Q T 1/3 Q V mit Wärmerückgewinnung (Rekuperator u. Wärmepumpe): 16,8% Kesselverluste 3,2% Sauna (Gas) 11,2% Beckenwasser 10% Warmwasser 17,1% Strom 66,4% Endenergie 49,3% Gas 7% Filterpumpen Heizwasser 7,2% 9,6% Kesselverluste Energieeinsparung 42,0% Antriebsenergie WP 4,2% Komb. Leistungszahl 10 4,2% WP K Q Gesamtenergie 15,3% - 4,2% = 11,1% für Transmission V Q L Q T Q V
25 Zusammenfassung Der Schwimmbadbereich stellt besonders hohe Anforderungen an: 1 die Behaglichkeit 4 die Materialien 2 die Bauphysik? das Personal 5 die Klimageräte 3 die Auslegung 6 den Energieaufwand
26 Damit das Klima nicht baden geht - die Schwimmbadklimatisierung - mit innovativer Klimatechnik von MENERGA