Langfristig Energie und Kosten im Schwimmbad sparen

Nutzungsabhängige Becken- und Raumtemperaturen

Die VDI 2089 Blatt 1 empfiehlt, dass die Raumlufttemperaturen im Beckenbereich zu den Betriebszeiten 2 K bis 4 K oberhalb der Beckenwassertemperatur liegen sollten. Eine Raumlufttemperatur von 34 °C sollte jedoch nicht überschritten werden. So wird erreicht, dass die Verdunstungskälte (Entzug von Wärme) auf der feuchten bzw. trocknenden Haut noch als angenehm empfunden wird. Die Beckenwassertemperatur wiederum wird entsprechend der Beckennutzung festgelegt. Zum Beispiel hat ein für den Schwimmsport genutztes Becken in der Regel eine Temperatur von 28 °C, während ein Therapiebecken auf bis zu 36 °C aufgeheizt werden kann.

Schwülegrenze

Aus der vorgesehenen Aktivität der Besucher im Schwimmbecken resultiert im Lufttemperaturkorridor von 30 bis 34 °C jeweils die Schwülegrenze: Während trockene, leicht aktive Menschen eine absolute Feuchte unterhalb von 10 g/kg als behaglich empfinden, beurteilen unbekleidete, mit Wasser benetzte Menschen abhängig von der Raumtemperatur Luft erst dann als schwül, wenn ihre absolute Feuchte zwischen 21 g/kg und 30 g/kg trockener Luft liegt.

Taupunkt

Neben dem Schwüle-Empfinden der Besucher ist besonderes Augenmerk auf die Bauphysik zu legen. Um Schimmelwachstum im feuchten Kondensat-Milieu zu vermeiden, darf der Taupunkt weder zeitlich noch örtlich unterschritten werden. Holz- und Stahlkonstruktionen sollten außerdem keinen Luftfeuchten ausgesetzt werden, die sich außerhalb des Toleranzbereiches von 40 – 64 % relative Raumluftfeuchte befinden.

Zum Schutz des Gebäudes empfiehlt die VDI 2089 Blatt 1 abhängig vom Dämmstandard für den Wassergehalt einen Grenzwert zwischen 14,3 und 17,2 g/kg.

Zur finalen Beurteilung und Festlegung muss jedoch ein Bauphysiker/Bauphysikerin hinzugezogen werden.

Wassermassenstrom

Nur eine optimale Wärmedämmung würde bei einem absoluten Wassergehalt von 17,2 g/kg die Bildung von Kondensat an der Innenseite der Schwimmbecken- Gebäudehülle verhindern. Um den Grenzwert für den Wassergehalt der Schwimmhallenluft zu ermitteln, wird der verdunstende Wassermassenstrom genau berechnet, und zwar für jede Beckenart getrennt, denn die Richtlinie VDI 2089 Blatt 1 führt für jede Attraktion individuell auf Erfahrungswerten beruhende Faktoren auf.

Der verdunstende Wassermassenstrom berechnet sich gemäß VDI 2089 Blatt 1 wie folgt:

▪ 𝛽_𝑢/𝑏 Wasserübergangskoeffizient für (un)benutztes Becken, m/h

▪ 𝑅_𝐷 spezifische Gaskonstante für Wasserdampf, 𝑅_𝐷 = 461,52 J/(kgK)

▪ 𝑇 arithmetisches Mittel von Wasser- und Lufttemperatur, K

 ▪ 𝑝_𝐷,𝑊 Sättigungsdampfdruck bei gegebener Wassertemperatur, Pa

▪ 𝑝_𝐷,𝐿 Wasserdampfpartialdruck in der Schwimmhallenluft, Pa

▪ 𝐴_𝐵 Bezugsfläche, m² (Nennmaße des Beckens oder nutzbare Wasserfläche)

Aus dieser Formel ergibt sich, dass die Wasseroberfläche sowie die Differenz vom Sättigungsdruck Beckenwasser und dem Partialdruck des Wasserdampfes in der Raumluft die treibenden Größen für die Energiekosten eines Schwimmbades sind.

Ebenfalls muss berücksichtigt werden, dass die Wasserverdunstung nicht überall gleich hoch ist, denn sie ist von der Wasserbewegung durch Badegäste und von der Anzahl verschiedener Attraktionen (wie z.B. ein Wasserpilz im Nichtschwimmerbereich etc.) abhängig.

Entfeuchtungsbreite

Auf Basis des so berechneten größten verdunstenden Wassermassenstroms während der Öffnungszeit errechnet sich überschlägig der erforderliche Außenluftmassestrom, bzw. der Luftvolumenstrom der zuzuführenden Außenluft. Bei der Berechnung hat sich gemäß VDI 2089 Blatt 1 in der Praxis eine Entfeuchtungsbreite von 5,3 g/kg bewährt.

Außenluft-Auslegungsmassenstrom, kg/h

 Größter (max.) verdunstender Wassermassenstrom während der Öffnungszeit

Δ𝑥=5,3 𝑔/𝑘𝑔 Entfeuchtungsbreite (Wassergehaltdifferenz)

Die Entfeuchtungsbreite ist im h,x-Diagramm dargestellt.

Bedarfsgerechte Betriebsweise

Aus energetischer Sicht versteht es sich fast von selbst, dass die Luftwechselrate an den jeweiligen Betrieb in der Halle bedarfsgerecht angepasst werden muss. Eine adäquate und repräsentative Sensortechnik zur Erfassung der Feuchte ist daher erforderlich, um angemessen lüften zu können – Selbst, wenn die Raumluftfeuchte aus bauphysikalischer Sichtweise angemessen erscheint, müssen Abbauprodukte von Desinfektionsmitteln oder Badezusätze in Therapie- und Solebecken in der Schwimmhallenluft abgeführt werden, um den typischen „Schwimmbadgeruch“ zu minimieren.

Da neben den Behaglichkeitsgrenzen, die durch den Feuchtegehalt in der Luft verursacht werden, auch eine niedrige Luftgeschwindigkeit zum Wohlbefinden beiträgt, muss für diesen Zweck die Luftverteilung im Raum sehr sorgfältig geplant werden.

Niedrige Luftgeschwindigkeiten im Gerät gehen mit geringeren Widerständen einher und minimieren auf diese Weise die Stromkosten für den Lufttransport. Optimale Luftgeschwindigkeiten ermöglichen außerdem einen effizienten Wärmeübergang im Wärmetauscher.

Außerhalb der Betriebszeit kann die Zufuhr frischer Zuluft unter Umständen auf bis zu 10 % reduziert werden.

Variablen zur Schwimmbadentfeuchtung

Um ein Lüftungsgerät für die Schwimmhallenentfeuchtung passgenau auszulegen, müssen verschiedene Variablen berücksichtigt werden:

-            Der temperatur- und nutzungsabhängige verdunstende Wassermassenstrom

-            Die Bezugsfläche(n) und die Beckentiefe(n)

-            mögliche Attraktionen wie z.B. Wellenbetrieb, Nackenduschen, Rutschen etc.

-            Das korrosive Potenzial des verdunstenden Beckenwassers

-            Die Behaglichkeit der Besucher (Temperatur, Feuchte und Gerüche)

-            Die Hygieneanforderungen

-            Der möglichst effiziente Einsatz von Energie während des Badebetriebs, zu Schließzeiten und während der Reinigung

-            Die Bauphysik (zum Beispiel: energetischer Standard, Gebäudegeometrie und -kubatur, Baumaterialien)

-            Die Langlebigkeit und Effizienz des Lüftungsgerätes

-            Die Luftverteilung bzw. Absaugung in der Halle

-            Die Life Cycle Costs

Durchdachte und individuelle Gerätekonstruktion

Nicht nur in der Luftführung in der Halle, sondern insbesondere in der Gerätekonstruktion verbirgt sich auf die Lebensdauer eines Gerätes bezogen ein hohes Einsparpotenzial. Eine gut geplante Lüftungsanlage ist in der Lage, die Betriebskosten – und damit die Lebenszykluskosten deutlich zu senken – die Investition in hochwertige, auf den ersten Blick teure Lüftungstechnik ist daher über die Lebensdauer des Gerätes betrachtet sehr wirtschaftlich. Lüftungsgeräte für Hallenschwimmbäder sollten folgende Merkmale aufweisen:

-            Eine effiziente Wärmerückgewinnung im Rekuperator ohne Feuchteübertragung erreicht hohe Rückwärmezahlen – Beste Werte werden mit beschichteten Aluminiumwärmetauschern erzielt.

-            Gute thermische Eigenschaften des Gehäuses minimieren die Wärmeverluste.

-            Effiziente stufenlos regelbare EC-Ventilatortechnik senkt den Strombedarf.

-            Mit einer intelligenten Regelung und der Möglichkeit eines exakt bedarfsgerechten Betriebs sinken die Energiekosten weiter.

-            Ein umfassender Korrosionsschutz (Edelstahl- und z.B. Pulver- oder Kunststoffbeschichtete Oberflächen) bei der Gehäusekonstruktion, den Ein- und Anbauten, den Rahmen sowie den Befestigungselementen garantiert eine lange Lebensdauer.

-            Gut erreichbare und einfach zu reinigende, glatte Oberflächen sind nicht nur sehr hygienisch, sondern minimieren darüber hinaus auch die Gefahr von Korrosion durch korrosive Bestandteile, die sich in Form von Aerosolen in der Schwimmhallenluft befinden.

-            Eine integrierte Wärmepumpe trägt zur Energieeffizienz bei (zusätzliche Wärmerückgewinnung). Zur Vereinfachung der Installation sollte hierbei der Kältekreis möglichst in einem Bauteil zusammengefasst und vom Hersteller als „fertiges“ Bauteil geliefert werden können.

-            Ein Beckenwasserkondensator (als Option mit einer Wärmepumpe) bietet die Möglichkeit, Fortluftwärme auf das Beckenwasser zu übertragen (wenn der Bedarf auf der Luftseite bereits gedeckt ist).

-            Die Möglichkeit, ein Gerät im Innen- oder Außenbereich aufstellen zu können, erhöht die Flexibilität bei der Planung.

-            Hinsichtlich Abmessungen und Funktionalität (Komponenten) individuell anpassbare RLT-Geräte erweitern den Handlungsspielraum.

-            Zeitgemäße Schnittstellen wie MODBUS, BACNet, BACNet/IP, LON, IC Cloud-Access-System zur Gebäudeleittechnik bieten für jede Anforderung eine Lösung und ermöglichen die Bedienung und Überwachung über einen Webbrowser.