Klimatisierung von Hallenbädern

Dr.-Ing. Jürgen Röben* Teil 2
Von allen Gebäuden weist das Hallenbad die bei weitem höchste Energiedichte auf. Nicht nur, weil hier große Energiemengen zur Erzeugung von warmem Wasser benötigt werden, sondern auch wegen des — gegenüber Wohngebäuden — erhöhten Raumtemperaturniveaus. Wegen der gewünschten hohen Raumtemperatur muß ein Hallenbad nahezu das ganze Jahr über beheizt werden. Diese hohe Energiedichte prädestiniert nun das Hallenbad dafür, es im Hinblick auf seine Energieeinsparungspotentiale zu untersuchen.

Energieaufwand im Schwimmbad

Betrachten wir zunächst die durchschnittliche Energiebilanz eines Hallenbades (Bild 7). Zunächst stellen wir fest, daß ca. 87% des Gesamtenergieaufwandes zur Erzeugung von Wärme und ca. 13% für Kraft (Strom) aufgewendet werden. Sicherlich lassen sich Einsparungen im Bereich "Strom" durch Optimierung der Betriebszeiten und darüber hinaus durch Einsatz von Aggregaten (z.B. Pumpen) mit höheren Wirkungsgraden erzielen. Das erreichbare Einsparungspotential wird jedoch angesichts des Anteils des Energieaufwandes klein bleiben. Konzentrieren wir uns also auf den Bereich der "Wärme". 46% des Gesamtenergieaufwandes müssen für die Beheizung und Lüftung des Hallenbades aufgebracht werden, 21% verbraucht die Warmwasseraufbereitung, 17% gehen bei der Umwandlung der Primärenergie in Wärme, also bei der Verbrennung im Kessel verloren und lediglich 3% gehen auf das Konto der Sauna.

Bild 7: Durchschnittliche Energiebilanz eines Hallenbades mit Sauna ohne Wärmerückgewinnung.

Aufgrund seiner dominierenden Größe verdient nun der Bereich der Beheizung und Lüftung eine nähere Betrachtung. Jeweils etwa ein Drittel dieses Bereichs entfällt auf den:

Transmissionswärmebedarf (Wärmeverlust durch die Gebäudehülle),

Lüftungswärmebedarf (Wärmebedarf zur Lufterneuerung),

Verdunstungswärmebedarf (Wärmeinhalt der auf der Beckenoberfläche verdunstenden Wassermenge).

Rekuperative Wärmerückgewinnung aus der Schwimmhallenabluft

Eine Energieeinsparungsmaßnahme, die bei vielen Neubauten und Renovierungen von Hallenbädern Eingang gefunden hat, ist die Wärmerückgewinnung aus der verbrauchten Abluft der Schwimmhalle zur Vorwärmung der kalten Außenluft. Die hierbei eingesetzten rekuperativen Wärmerückgewinnungssysteme (Kreuzstromplattenwärmeübertrager, Wärmerohr, Kreislaufverbundsystem) haben handelsüblicherweise eine Rückwärmezahl von ca. 50%.

Ein 50%iger Wärmerückgewinn ist natürlich noch nicht als besonders hoch einzustufen, aber bereits durch die Hintereinanderschaltung von zwei Plattenwärmeübertragern ließe sich eine Erhöhung des Wärmerückgewinns auf ca. 70—80% erreichen.

Bild 8: Durchschnittliche Energiebilanz eines Hallenbades mit Sauna bei rekuperativer Wärmerückgewinnung (f = 75%) aus der Schwimmhallenabluft.

Bild 8 zeigt die mit der rekuperativen Wärmerückgewinnung aus der Abluft erreichbare Energieeinsparung im Verhältnis zum Gesamtenergieaufwand des Hallenbades.

Zu der direkten Energieeinsparung in Höhe von 11,5% des Gesamtenergieaufwandes infolge des Wärmerückgewinns konnte noch — durch die damit gleichfalls verbundene Verringerung der zu erzeugenden Restwärme — eine indirekte Verminderung der Kesselverluste erzielt werden. Die Gesamtenergieeinsparung der rekuperativen Wärmerückgewinnung aus der Abluft beläuft sich somit auf 14,2% des Gesamtenergieverbrauchs.

Nun kann allerdings mit einem derartigen rekuperativen Wärmerückgewinnungssystem nur der sensible Anteil der in der Abluft enthaltenen Wärme zurückgewonnen werden. Die in der Abluft enthaltene latente Wärme des verdunsteten Wassers (0,68 kWh/kg_Wasser) wird nach wie vor mit der Abluft in die Umgebung nach draußen geblasen.

Entfeuchtung und Wärmerückgewinnung mittels Wärmepumpe

Der Rückgewinn der in der Abluft enthaltenen latenten Wärme des Wasserdampfes ist durch die Abkühlung der Abluft unter ihren Taupunkt, der Kondensation des Wasserdampfes und der Wiederaufheizung der Luft mit ihrer eigenen (beim Abkühlen entzogenen Wärme), möglich. Die Entfeuchtung und Wärmerückgewinnung mittels des Wärmepumpenprinzips erfolgt somit im wesentlichen im Umluftbetrieb. Lediglich während des Badebetriebs ist die Zuführung und damit die Erwärmung einer aus hygienischen Gründen erforderlichen Außenluftmenge erforderlich.

Bild 9: Durchschnittliche Energiebilanz eines Hallenbades mit Sauna bei einem Wärmepumpen-Rekuperator-Klimagerät.

Man mag der Wärmepumpe im allgemeinen — wirtschaftlich gesehen — durchaus kritisch gegenüberstehen, in dem hier vorliegenden Anwendungsfall liegen jedoch so günstige Temperaturverhältnisse vor, daß schon ein reines Wärmepumpensystem bei der Entfeuchtung und Wärmerückgewinnung aus der Schwimmhallenabluft Leistungszahlen von 4 bis 5 erreicht. Noch günstigere Leistungszahlen erreichen kombinierte Systeme aus rekuperativer Wärmerückgewinnung und Wärmepumpe. Bild 9 zeigt nun die Energiebilanz des Hallenbades bei Einsatz eines Wärmepumpen-Rekuperator-Klimagerätes.

Die Wärmepumpe benötigt allerdings Antriebsenergie, was in der Energiebilanz als Erhöhung des elektrischen Energieaufwandes in Erscheinung tritt. Diese Antriebsenergie geht aber nicht verloren, sondern wird in Wärme umgewandelt, die für die Beheizung des Hallenbades Verwendung findet. Bei Einsatz eines Wärmepumpen-Rekuperator-Klimagerätes zur Entfeuchtung des Hallenbades sowie der Wärmerückgewinnung aus Abluft steht nunmehr einer Gesamtenergieeinsparung von 37,8% eine Erhöhung des elektrischen Energieaufwandes von 4,2% gegenüber, was eine "kombinierte" Leistungszahl von 9 bedeutet.

Zusammenfassung

Die hohen Anforderungen bezüglich der Raumlufttemperatur und Raumluftfeuchte in einem Hallenbad erfordern höchste Ansprüche an die Klimatechnik. Sicherlich kann man mit den einfachsten technischen Mitteln ein einigermaßen annehmbares Raumklima schaffen, erkauft sich dies aber mit in der heutigen Zeit unverantwortbarem hohen energetischen Aufwand. Das vernünftige Zusammenspiel der verschiedensten Komponenten ist sowohl hinsichtlich der Behaglichkeitsanforderungen als auch der rationellen Energieverwendung besonders wichtig. In der Schwimmbadklimatisierung haben sich deshalb sogenannte "steckerfertige Klimageräte" bewährt, da hier sämtliche Bauteile und auch die komplette Regelung integriert sind.

B i l d e r : MENERGA Apparatebau GmbH, Mülheim an der Ruhr

*) Dr.-Ing. Jürgen Röben, MENERGA Apparatebau GmbH, Mülheim an der Ruhr

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