Bundesligataugliche Pumpentechnik Wasserversorgung auf stark schwankende Lastzustände im Fußballstadion zugeschnitten

Dem Überraschungsaufsteiger TSG 1899 Hoffenheim fehlte aufgrund seines rasanten Aufstiegs von der Regionalliga in die 1. Bundesliga in nur zwei Spielzeiten eine erstliga­taugliche Heimspielstätte.
So begann 2008 der Bau, der auf Erstliga­anforderungen abgestimmten Rhein-Ne­ckar-Arena in Sinsheim. Die Spielstätte bietet nun Platz für 30.­150 Besucher. Die technische Gesamtplanung und Leitung des Projekts verantwortete das Architekturbüro agn Niederberghaus & Partner aus Ibbenbüren. Pünktlich zum Rückrundenstart wurde das neue Stadion nach rund 20 Monaten Bauzeit im Januar 2009 eröffnet.

Hohe Anforderungen an die Wasserversorgung
Aus haustechnischer Sicht stellen solche Stadien besonders unmittelbar vor und nach den Spielen sowie in den Halbzeitpausen hohe Anforderungen an die Sanitärtechnik, wenn die WC-Räume stark frequentiert werden, aber auch die Cateringbereiche einen erhöhten Wasserbedarf haben. Hier ist u.a. die Aufrechterhaltung eines konstanten Sys­­–temdrucks in der Wasserversorgung erforderlich. Mit 41 Business-Logen spielen zudem die Wärmeversorgung und Klimatisierung eine wichtige Rolle im haustechnischen Konzept der Arena, bei der durchgehend Pumpentechnik von Wilo zum Einsatz kam. Die Ausführung der Sanitärinstallation übernahm die Johmann GmbH aus Limbach, die Nahm Gebäudetechnik GmbH aus Mosbach war für die Heizungs- und Klimatechnik zuständig.

Die Regelung der Druckerhöhungsanlagen für die Wasserversorgung der Sanitäranlagen erfolgt über die sogenannten „VR“-Steuerungseinheiten (im Bild rechts). Sie passen die Leistung der Pumpen über die in die Pumpenelektronik integrierten Frequenzumformer bedarfsgerecht an.

Aufgrund der Trinkwasserbeschaffenheit mit einem sehr hohen Härtegrad ist die Trinkwasserversorgung des Sinsheimer Stadions für die Pumpentechnik im wahrsten Sinne des Wortes ein „harter Gegner“. Zwar wird das Wasser für die Abnehmer in den Gastronomiebereichen in einer Entkalkungsanlage enthärtet, die Pumpen der Druckerhöhungsanlagen selbst sind hingegen permanent dem stark kalkhaltigen Wasser ausgesetzt.

Druckerhöhung in Kaskade deckt alle Lastfälle ab
Insgesamt wird die Wasserversorgung der Rhein-Neckar-Arena durch drei Druckerhöhungsanlagen der Baureihe „Comfort“ sichergestellt. Durch die stark schwankenden Lastfälle im Stadionbetrieb entschied man sich für den Einsatz von Mehrpumpenanlagen. Dabei übernimmt eine Pumpe die Aufgabe der Grundlastpumpe, während die anderen Pumpen als Spitzenlastpumpen je nach Last mittels einer Kaskadenregelung zugeschaltet werden.
Zwei Druckerhöhungsanlagen der Baureihe „Comfort-Vario COR-4 MVIE“ halten den Wasserdruck für die Trinkwasserleitungen der Westtribüne sowie die Toilettenspülungen der Promenade auch in Spitzenlastzeiten konstant. Eine dritte Druck­erhöhungsanlage der Baureihe „Wilo-Comfort COR-2 MVI“ kommt in der Rasenbewässerungsanlage zum Einsatz. Der Wasserbedarf sowohl für die WC-Spülungen als auch für die Rasenbewässerung wird aus einer gemeinsamen Regenwasserzisterne mit über 200m³ Fassungsvermögen gedeckt, wodurch sich die Trinkwasserkosten deutlich reduzieren lassen.

Stromsparpotenziale durch bedarfsgerechte Regelung
Zu einem moderaten Energieverbrauch tragen zudem elektronisch geregelte Pumpen bei. Die Druckerhöhungsanlagen im Stadion Sinsheim ermöglichen eine gleitende Anpassung an die verschiedenen Lastzustände. Dank integrierter bzw. externer Frequenzumformer kompensieren die Pumpen automatisch Schwankungen des Zulaufdrucks und halten den Versorgungsdruck konstant. Im Gegensatz zu ungeregelten Pumpen, die permanent mit maximaler Leistung arbeiten – obwohl diese nur während 20% der Betriebszeit benötigt wird – laufen elektronisch geregelte Pumpen mit der Drehzahl, die dem tatsächlich benötig­ten Förderbedarf entspricht.

Auch für die Rasenbewässerung ist eine Druck­erhöhungsanlage installiert. Sie wird über eine von Wilo entwickelte speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) vollautomatisch geregelt. So lassen sich die Energie- und Wasserkosten deutlich reduzieren.

Dadurch weisen die Druckerhöhungsanlagen im Vergleich zu ungeregelten Pumpen ein hohes Stromsparpotenzial auf. Die Betriebskosten für die Wasserversorgung werden aber nicht nur durch den niedrigeren Stromverbrauch, sondern auch durch eine verlängerte Lebensdauer der Pumpe gesenkt. So ist im Teillastbetrieb der Verschleiß erheblich geringer als bei permanentem Volllastbetrieb, sodass weitere Instandhaltungskos­ten eingespart werden können.
Die Druckerhöhungsanlagen für Westtribüne und Promenade werden durch eine intelligente „VR“-Steuerungseinheit (Vario-Regler) über die in die Pumpenelektronik integrierten Frequenzumformer geregelt. Die Druckerhöhungsanlage zur Rasenbewässerung wird hingegen durch den sogenannten „CC-Booster“ (Comfort Controller) gesteuert. Herzstück dieses Schaltgerätes ist eine von Wilo entwickelte speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), mit der die vollautomatische Steuerung und Regelung der Druckerhöhungsanlage realisiert wird. Dabei wird der Druck des Wasserversorgungssystems lastabhängig mithilfe von Signalgebern geregelt. Die Steuerung wirkt auf einen Frequenzumrichter, der wiederum die Drehzahl der Grundlastpumpe beeinflusst. Mit der Drehzahl ändert sich die Fördermenge und damit die Leistungsabgabe der Druckerhöhungsanlage. Je nach Anlage und Lastanforderung werden zusätzliche Spitzenlastpumpen automatisch zu- bzw. abgeschaltet, wobei die Feinregelung auf den eingestellten Sollwert stets durch die elektronische Drehzahlregelung der Grundlastpumpe erfolgt.

Trinkwasserhygiene im Blick
Neben einem konstanten Versorgungsdruck stellt auch die Hygiene in den Trinkwassernetzen eine Herausforderung für die Wasserversorgung des Sinsheimer Stadions dar. Denn in den besonders langen und weit verzweigten Leitungsnetzen könnten sich während längerer Stagnationszeiten zwischen den Spieltagen oder in der Spielzeitpause schnell krankheitserregende Keime wie z.B. Legionellen bilden. Um einer Verkeimung des Trinkwassers vorzubeugen, ist neben einer automatischen Intervallspülung des Leitungsnetzes auch bei den Druckerhöhungsanlagen eine zyklische Umschaltung zwischen den Pumpen programmiert. Das bedeutet, dass jede Pumpe mindestens einmal in 24 Stunden den Betrieb übernehmen muss. Darüber hinaus entsprechen die Pumpen allen relevanten Normen wie DIN 1988 und EN 806 (Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen) sowie EN 1717 (Schutz des Trinkwassers vor Verunreinigungen in Trinkwasser-Installationen).

Hohe Versorgungssicherheit, niedriger Energieverbrauch
Beim Bau der Rhein-Neckar-Arena wurde in allen Bereichen auf zuverlässige und ener­giesparende Technik besonderer Wert gelegt. So kam auch in der Kälte- und Wärmeversorgung des Stadions effiziente Pumpentechnik zum Einsatz. Die erforderliche Betriebs- und Versorgungssicherheit in den Bereichen Heizung und Klima wird z.B. durch die in den Hauptverteilern eingesetzten Doppelpumpenanlagen sichergestellt. Sie verhindern, dass im Fall einer Pumpenstörung die Versorgung der nachgeschalteten Heiz- und Kühlkreise unterbrochen wird. Eine der beiden Pumpen übernimmt den Hauptbetrieb, während die zweite Pumpe als Reservepumpe zur Verfügung steht. Sollte die Hauptpumpe gestört sein, erfolgt automatisch die sofortige Umschaltung auf die Reservepumpe. Mithilfe der elektronischen Regelung lässt sich die Drehzahl der Pumpen automatisch an unterschiedliche Lastzustände anpassen, sodass die Pumpen besonders energiesparend arbeiten.

Mit elektronisch geregelten Doppelpumpen wird ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit erreicht. Sollte die Hauptpumpe gestört sein, erfolgt automatisch die sofortige Umschaltung auf die Reservepumpe.

Insbesondere die Hocheffizienzpumpen mit elektronisch kommutierten Motoren (ECM) in der Wärmeverteilung zeigen einem hohen Energieverbrauch die rote Karte. 10 Pumpen vom Typ „Stratos“ verteilen das Warmwasser auf die verschiedenen Heizkreise für die Catering- und Kabinenbereiche sowie für die Westtribüne und die Fankneipe des Stadions. Die Rasenheizung wird über eine Doppelpumpe „Stratos-D“ versorgt, damit die Spielfläche stets optimal vor Schnee und Eis geschützt bleibt.

„Trockenläufer“ meistern Kälteversorgung
Die Kälteverteilung wird von vier Trockenläuferpumpen der Baureihe „VeroLine-IP-E“ versorgt. Über die Kälteanlagen werden die Business-Logen, die Cateringbereiche und Lagerräume klimatisiert. Die Übertragung der Kälte in den Verbraucherkreis erfolgt mithilfe eines Wärmeübertragers, der von einer Doppelpumpe „CronoTwin-DL-E“ gespeist wird.

Betriebskosten für die Wärme- und Kälteerzeugung im Griff – Durch die automatische Anpassung der Pumpenleistung an die wechselnden Betriebszustände lassen sich mit den Hocheffizienzpumpen deutliche Energieeinsparungen realisieren.

Die Inlinepumpen, die in der Kälteversorgung des Stadions zum Einsatz kommen, sind optimal auf die Betriebsbedingungen im Klima-Kälte-Bereich abgestimmt. Sie sind beispielsweise aufgrund einer serienmäßigen Kataphoresebeschichtung und einer zusätzlichen Lackierung doppelt vor Korrosion geschützt. Außerdem sind die Motorgehäuse serienmäßig mit Ablaufbohrungen ausgestattet, über die auftretendes Kondensat gezielt abgeführt wird.

Intelligente Gebäudetechnik für optimalen Betrieb
Eine der wichtigsten Voraussetzungen, welche die Pumpentechnik im Sinsheimer Stadion erfüllen musste, war die Möglichkeit zur Einbindung in die Gebäudeautomation der Arena. Die Gebäudeautomation übernimmt die Überwachung, Steuerung und Regelung aller haustechnischen Funktionen. So regelt sie beispielsweise den Betrieb von Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen in Abhängigkeit von Bedarf, Zustand, Tages- oder Jahreszeit. Mit der automatischen Verbrauchsdatenerfassung wird zudem eine Vielzahl von Daten gewonnen, die für die Laststeuerung und -optimierung genutzt werden. Das Gebäude lässt sich so, auch im Hinblick auf Wartungsintervalle, noch effizienter, bedarfsgerechter und somit wirtschaftlicher betreiben.
Die verwendeten Elektronik-Pumpen verfügen über ein Busanbindungskonzept, mit dem sie in die unterschiedlichen Systemumgebungen der Gebäudeautomation integriert werden können. Die Basis hierfür bilden die „IF“-Module. Das auf die Anforderungen der jeweiligen Leittechnik abgestimmte Modul wird einfach in die werksseitig vorbereitete Schnittstelle der Pumpe gesteckt, um einen Datentransfer zur Leittechnik zu ermöglichen. Die Gebäudeautomation in der Rhein-Neckar-Arena arbeitet mit dem Datenprotokoll-Standard LON (Local Operating Network). Über dieses Protokoll werden die Betriebsdaten der Pumpen an die Leit­zentrale übermittelt. Pumpen-Funktionen wie z.B. die Diagnose oder ein wirkungsgradoptimiertes Doppelpumpenmanagement aber auch das Erkennen unzulässiger Anlagen- und Betriebsbedingungen können damit den Betrieb der Pumpenanlagen optimieren.
Neben den Pumpen für die Wärme- und Kälteverteilung sind auch die Druckerhöhungsanlagen für die Wasserversorgung über die Regeleinheiten in die Gebäudeautomation eingebunden. „VR“-Steuerungseinheit sowie der „CC-Booster“ sind serienmäßig mit Schnittstellen für verschiedene Bussysteme ausgestattet.

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