Energieeffiziente Luftentfeuchtung
für Schwimmbäder
Sehr geehrte Leserinnen und Leser,
die VDI-Richtlinie 2089, Blatt 1, bietet für die klimatechnische Planung privater Schwimmhallen eine gute Grundlage, auch wenn sie dort nicht zwingend angewendet werden muss. Diese, in erster Linie zur Klimatisierung professioneller und öffentlicher Bäder erstellte Richtlinie, gibt auch für den privaten Bereich wertvolle Hinweise hinsichtlich der Parameter für Luft und Wasser sowie zu den entsprechenden Rechnungsgängen.
Basierend auf der VDI-Richtlinie 2089, Blatt 1, wurde die Richtlinie 02/2009 „Mindestanforderungen an Lüftungsanlagen“ erarbeitet. Sie wurde vom Bundesverband Schwimmbad & Wellness e.V. herausgegeben und bildet eine sehr praxisgerechte Berechnungsgrundlage für den privaten Bäderbereich.
Aus verschiedenen Gründen, wie der Behaglichkeit der Nutzer, der Wirtschaftlichkeit des Betriebs und zum Schutz und Erhalt der Bausubstanz, wird dringend empfohlen, eine dieser Richtlinien einzuhalten.
Die in den genannten Richtlinien enthaltenen Formeln, Tabellen und Diagramme ermöglichen eine einfache Ermittlung der verdunstenden Wassermenge und die daraus resultierende, erforderliche Leistung des Luftentfeuchters. Man orientiert sich hierbei an den üblichen Auslegungswerten der Beckenwassertemperatur von 28°C bis maximal 32°C und einer Lufttemperatur von 30°C bis 34°C. Um eine übermäßige Wasserverdunstung zu vermeiden, sollte die Lufttemperatur während des Anlagenbetriebs 2 bis 3 K über der Beckenwassertemperatur liegen. Aus energetischen Gründen wird aber eine maximale Lufttemperatur von 34°C empfohlen.
Auch wenn die Wassertemperatur des Schwimmbeckens niedriger gewählt wird als in den Richtlinien vorgesehen, sollte die 2 bis 3 K höhere Raumtemperatur eingehalten werden, nicht nur um die Verdunstung zu begrenzen, sondern auch um die Behaglichkeit der Nutzer zu gewährleisten.
Auf das Wohlbefinden hat die Raumluftfeuchte einen sehr großen Einfluss. Denn bei zu feuchter und heißer Luft entsteht ein tropisches Klima, welches beim Menschen ein unangenehmes Schwüleempfinden hervorruft. Um dies zu vermeiden, sollte nach VDI 2089 der Wassergehalt von x = 14,3 Gramm Wasser je Kilogramm Luft, welcher die physiologische Schwülegrenze für einen unbekleideten Menschen darstellt, nicht überschritten werden.
Um Bauteile der Schwimmhalle zu schützen und ein behagliches Raumklima zu gewährleisten, sollte eine relative Luftfeuchtigkeit von 50 bis maximal 64 % eingehalten werden. Bei tieferen Außentemperaturen und einer unzureichenden Bausubstanz muss jedoch, unter höherem Energieaufwand, eventuell weit unter die genannten Werte entfeuchtet werden.
Von namhaften und spezialisierten Herstellern erhält man eine EDV-gestützte Auslegung der Entfeuchtungsgeräte, was grundsätzlich zu bevorzugen ist. Dadurch ist eine größere Berechnungsgenauigkeit gegeben und der Ausdruck einer rechnergestützten Auslegung dient als Dokumentation für die vom Kunden angegeben Auslegungsdaten.
Für die professionelle Auslegung eines Entfeuchtungssystems werden folgende Daten benötigt:
- Volumen der Schwimmhalle
- Oberfläche des Schwimmbeckens
- Temperatur des Beckenwassers
- Temperatur der Hallenluft
- Nutzungsdauer / Tag
- Ist eine Beckenabdeckung im Ruhebetrieb vorhanden?
- Art der Nutzung
Mit den oben aufgeführten Daten kann nun ein entsprechendes Gerät ausgelegt werden. Jedoch ist es in einigen Fällen, wie beispielsweise bei Sanierungen, anzuraten, das Projekt zu besichtigen.
Möglichkeiten zur Absenkung der Luftfeuchte
Eine bedauerlicherweise immer noch gängige Methode zur Absenkung der Luftfeuchte in Schwimmhallen stellt die weitgehend unkontrollierte Lüftung mittels Außen- und Fortluft dar. Mit einem Ventilator wird hierbei sehr warme und feuchte Schwimmbadluft nach außen geführt und trockenere Luft von außen in das Schwimmbad eingebracht. Diese muss dann aber, wenn keine Wärmerückgewinnung zur Verfügung steht, unter hohem Energieaufwand wieder erwärmt werden. Im Grunde ist dieses Vorgehen, insbesondere im Hinblick auf die heutigen Energiekosten, eine reine Energieverschwendung und mit unnötigen finanziellen Belastungen für den Betreiber verbunden.
Die Mehrheit der modernen Schwimmbad-Luftentfeuchtungssysteme arbeiten mit Luft-Luft-Wärmepumpen. Diese verfügen über einen Kältekreislauf mit Verdichter, Verdampfer und Verflüssiger. Hierbei wird warme und feuchte Luft aus der Schwimmhalle angesaugt und über den Verdampfer des Kältekreises geleitet, wobei sie unter ihren Taupunkt abgekühlt wird und die Feuchtigkeit auskondensiert. Das Kondenswasser wird über den Hausabfluss abgeführt. Am Verflüssiger (Kondensator) des Kältekreises wird der Luftstrom anschließend wieder erhitzt, bevor er in die Schwimmhalle zurückgeführt wird. Zusätzlich wird der Luftstrom durch die Abwärme des Verdichters erwärmt.
Einige Geräte bieten eine zusätzliche Zuführung von Außenluft zur Entfeuchtung der Schwimmhalle. Auch werden verschiedene Features wie ein PWW-Heizregister, Plattenwärmetauscher, vollelektronische Regelsysteme oder ein Beckenwasserkondensator, um die freiwerdende Wärme zur Beckenwassererwärmung zu nutzen, angeboten.
Grundsätzlich existieren drei verschiedene Bauarten der Schwimmbad-Luftentfeuchter.
Die Unterschiede liegen in erster Linie in der Art der Montage:
- Truhengeräte zur Montage direkt in der Schwimmhalle
- Hinterwandgeräte zur Montage in einem zur Schwimmhalle angrenzenden Raum
- Deckengeräte zur Montage unter der Decke bzw. im Bereich der Zwischendecke
- Technikraumgeräte zur Montage in einer Technikzentrale
Truhengeräte, Hinterwandgeräte und Deckengeräte empfehlen sich besonders für den Betrieb in Umkleiden und Nassbereichen von Fitnesscentern, da sie wenig Platz einnehmen und einfach zu montieren sind.
Truhengeräte
Durch ihre einfache Montage direkt in der Schwimmhalle, bei der lediglich die Befestigung an der Wand, ein elektrischer Anschluss und eine Kondensat-Abführung anfallen, stellen Truhengeräte die unkomplizierteste Möglichkeit zur Entfeuchtung einer Schwimmhalle dar.
In Abbildung 1 wird die Funktionsweise von Truhengeräten deutlich. Die feuchte und warme Schwimmhallenluft wird, je nach Bauart, über die Unter- oder Vorderseite des Geräts angesaugt, innerhalb des Geräts entfeuchtet und dann an der Oberseite dem Schwimmbad wieder zugeführt. Zur weiteren bedarfsgerechten Erwärmung der Luft in der Schwimmhalle sind optional Warmwasser- oder Elektroheizregister erhältlich.
Die Anforderungen der VDE 0100-702 sind bei der Installation eines Truhengeräts in einer Schwimmhalle unbedingt einzuhalten. Wenn die Vorgaben zu Mindestabständen zum Beckenrand nicht eingehalten werden können, müssen andere Lösungen zur Entfeuchtung gefunden werden.
Damit die von den Geräten erzeugte Luftumwälzung optimal genutzt werden kann, sollte ein Truhengerät im Idealfall quer zur Fensterfront platziert werden. Wenn die Architektur des Schwimmbads von einem rechteckigen Grundriss abweicht und geometrisch anspruchsvoll gestaltet ist, sollten gegebenenfalls mehrere Entfeuchtungs-Geräte installiert werden, um die nötige Luftumwälzung zu gewährleisten.
Kondensation an den Fensterflächen kann trotz alledem vorkommen, da bei Truhengeräten keine vollständig definierte Führung des Luftstroms erfolgen kann. Deshalb sollten unter Umständen zusätzliche Bodenkonvektoren vor den Fensterflächen angebracht werden.
Hinterwandgeräte
Gegenüber Truhenmodellen stellen Hinterwandgeräte eine etwas komfortablere Lösung dar, da sich sämtliche schallemittierenden Bauteile wie Verdichter oder Ventilator außerhalb der Schwimmhalle befinden. Dennoch ist die Montage in einem Nebenraum zur Schwimmhalle einfach zu realisieren. Der Entfeuchter wird über zwei Kanäle durch die Wand mit der Schwimmhalle verbunden, wodurch innerhalb der Schwimmhalle nur die dezenten Zu- und Abluftgitter zu sehen sind. Somit wird das architektonische Bild der Schwimmhalle nicht gestört und der betriebsbedingte Schalleintrag wird minimiert.
Deckengeräte
Luftentfeuchter zur Deckenmontage stellen eine besonders kompakte Lösungsmöglichkeit zur Luftentfeuchtung dar. Durch ihre flache Bauform eignen sie sich zur Montage unter der Decke oder in einer Zwischendecke. Diese Montageart bietet sich insbesondere dann an, wenn kein Technikraum vorhanden oder der bestehende Technikraum zu klein zur Installation eines Standgerätes ist. Die Zuführung der entfeuchteten Zuluft sowie die Absaugung der feuchten Abluft zur / aus der Schwimmhalle oder dem zu trocknenden Bereich erfolgt bauseitig über Lüftungskanäle.
Technikraumgeräte
Durch die Installation eines Luftentfeuchtungssystems im Technikraum wird ein Maximum an Komfort und Leistung erzielt. Zum einen ist die Technik innerhalb der Schwimmhalle nicht zu sehen und zum anderen erfolgt die Führung der Luftströme bei optimaler Auslegung der Lüftungskanäle, Luftauslässe und Schlitzschienen bestmöglich und nahezu geräuschlos. Bei großen Fensterflächen sollte darauf geachtet werden, dass im unteren Bereich die Zuluft eingebracht und im oberen Bereich die feuchte Luft abgesaugt wird.
In der Vergangenheit waren diese Geräte meist im öffentlichen Bäderbereich anzutreffen. Jedoch sind sie inzwischen auch für den privaten Bereich erschwinglich geworden. Denn die meist höheren Investitionen für die Anschaffung und Installation von Technikraumgeräten werden durch den erhöhten Komfort und die Energieeffizienz durch die Wärmerückgewinnung schnell relativiert. Durch die große Auswahl, die von einfachen Umluft-Kanalgeräten bis hin zu speziell konfigurierten Lüftungsgeräten reicht, kann hier individuell auf jeden Betreiberwunsch eingegangen werden.
Lüftungsgeräte für Schwimmbäder, wie in Hotel-, Sport- oder Wellnessbereichen, nutzen häufig eine Kombination aus einer Wärmepumpe und einem Kreuzstrom- oder Plattenwärmetauscher.
In vielen Geräten wird dabei, wie in Abbildung 4 gezeigt, die warme und feuchte Schwimmbadluft durch einen Ventilator aus dem Schwimmbad angesaugt und über einen Kreuzstromwärmetauscher geführt. Am Verdampfer des Kältekreises wird die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit auskondensiert und das Kondensat über den Abfluss abgeführt. Ein Teil des Luftstroms wird dann über einen Ventilator nach außen geführt. Der restliche Luftstrom wird mit einem Anteil Außenluft gemischt und anschließend erneut über den Kreuzstromwärmetauscher geleitet. Dort wird der Mischluftstrom durch die warme Luft aus der Schwimmhalle vorerwärmt. Falls notwendig, erfolgt eine weitere Erwärmung über ein nachgeschaltetes Warmwasser-Heizregister. Abbildung 4 verdeutlicht vereinfacht die Funktionsweise eines derartigen Gerätetyps.
Fazit
Für den Betreiber eines privaten Schwimmbad-, Wellness- oder Fitnessbereichs stehen heutzutage weitreichende Möglichkeiten zur energieeffizienten und wirtschaftlichen Entfeuchtung seiner Anlage zur Verfügung. Die Einschaltung eines Fachmanns, bereits früh in der Planungsphase, ist hinsichtlich der Auswahl und Berechnung des optimalen Systems und zur Ermittlung möglicher Energieeinsparungen stets angeraten. Somit können Ärger und Enttäuschungen im späteren Betrieb bereits von Anfang an vermieden werden.
Literatur-Verweise:
VDI-Richtlinie 2089 Blatt 1
BSW-Richtlinie 02/2009 „Mindestanforderungen an Lüftungsanlagen“
Schriftenreihe Claus Ihle „Der Heizungsingenieur Band 3: Lüftung und Luftheizung“; 6. Auflage; Nachdruck 2003
Fachartikel Dr.Ing. Jürgen Röben „Klimatisierung von Hallenbädern“ aus IKZ-Haustechnik 12/1999
Fachartikel Claus Ihle „Grundlagen der Raumluftentfeuchtung Teil 2“ aus IKZ-Haustechnik 20/2000
Leitfaden zur Luftentfeuchtung, Dipl.-Ing. Klaus Achenbach, München 2016
Luftentfeuchtung im Schwimmbad