Kleinschwimmhalle Schwalmtal
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Bauforschung Kleinschwimmhalle Schwalmtal 3. Zwischenbericht: Raumlufttechnische Anlage der Schwimmhalle T 1889 Fraunhofer IRB Verlag T 1889 Dieser Forschungsbericht wurde mit modernsten Hochleistungskopierern auf Einzelanfrage hergestellt. Die in dieser Forschungsarbeit enthaltenen Darstellungen und Empfehlungen geben die fachlichen Auffassungen der Verfasser wieder. Diese werden hier unverändert wiedergegeben, sie geben nicht unbedingt die Meinung des Zuwendungsgebers oder des Herausgebers wieder. Die Originalmanuskripte wurden reprotechnisch, jedoch nicht inhaltlich überarbeitet. Die Druck­qualität hängt von der reprotechnischen Eignung des Originalmanuskriptes ab, das uns vom Autor bzw. von der Forschungsstelle zur Verfügung ge­stellt wurde. © by Fraunhofer IRB Verlag Vervielfältigung, auch auszugsweise, nur mit ausdrücklicher Zustimmung des Verlages. Fraunhofer IRB Verlag Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau Postfach 80 04 69 70504 Stuttgart Nobelstraße 12 70569 Stuttgart Telefon (07 11) 9 70 - 25 00 Telefax (07 11) 9 70 - 25 08 E-Mail [email protected] www.baufachinformation.de I KLEINSCHWIMMHALLE SCHWALMTAL Raumlufttechnische Anlage der Schwimmhalle 3. Zwischenbericht Projektleitung: Durchführung der meßtechnischen Untersuchung: Energietechnik GmbH Freihofstr. 31 4300 Essen 18 Forschungsstelle für Energiewirtschaft München, Dezember 1985 178.89 Bearbeiter: K. Leisen T. Weber Inhaltsverzeichnis 1. Einführung 1 2. Beschreibung der Schwimmhalle 2 3. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Beschreibung der Raumlufttechnischen Anlage Aufbau Funktion Steuerung Regelung Betriebserfahrungen 4. 4.1 4.2 Meßaufbau Kontinuierliche Meßdatenerf assung zusätzliche Messungen 10 10 10 5. 5.1 5.2 Meßergebnisse Betriebsverhalten der Lüftungsanlage Ausgewählte Betriebspunkte der Lüftungsanlage im h-x Diagramm Verdunstung und Entf euchtungsleistung Wärmequellen und -verbraucher in der Schwimmhalle Leistungswerte der Lüftungsanlage Feuchtebilanz Energiebilanz Folgerungen 11 11 12 15 19 21 27 27 32 6.1 6.2 Änderungen Durchgeführte Änderungen Vorschläge für weitere Änderungen 34 34 34 7. Vergleich mit· herkömmlichen Entfeuchtungsanlagen 36 8. zusammenf assung 40 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 6. Literaturverzeichnis Einheiten und Formelzeichen Tabellen Bilder 4 4 4 6 7 8 / 1. Einführung Die Luftfeuchtigkeit in Hallenschwimmbädern wird zur Vermeidung von Bauschäden und um ein behagliches Raumklima zu schaffen geregelt. In herkömmlichen Hallenschwimmbädern wird aus diesem Grunde feuchte Abluft gegen trockene Außenluft ausgetauscht. Nach /l/ werden rund 30 % der in einem Hallenschwimmbad eingesetzten Energie zur Deckung des Lüftungswärmebedarfs benötigt. In der Kleinschwimmhalle (KSH) Schwalmtal wurde zur Entfeuchtung, Belüftung und Beheizung der Schwimmhalle eine Raumlufttechnische Anlage mit rekuperativen Plattenwärmetauschern und Wärmepumpen eingesetzt. Mit dieser Anlage wird in der Abluft enthaltene latente und fühlbare wärme zur Erwärmung der Außen- und Umluft genutzt. Dadurch kann in den kalten Monaten der Außenluftanteil auf das geforderte Mindestmaß begrenzt werden. Man erwartet, daß mit der eingebauten Anlage der Lüftungswärmebedarf der Schwimmhalle der KSH Schwalmtal gegenüber dem Bedarf eines gleichgroßen Hallenschwimmbades mit herkömmlicher Anlagentechnik erheblich gesenkt werden kann. Der folgende Bericht zeigt, welcher Beitrag zur Energieeinsparung von d~r Lüftungsanlage bei der Entf euchtung und Belüftung der Schwimmhalle geleistet wurde. - 2 - 2. Beschreibung der Schwimmhalle Eine Ansicht der Schwimmhalle aus südlicher Richtung zeigt Bild 1. Das Gebäude gliedert sich in 2 Teile: in der Mitte der höhere Trakt der Schwimmhalle mit einem um 7° nach SSO geneigten Dach sowie ein niedriger Trakt, der die Schwimmhalle mit Ausnahme der im Bild sichtbaren nach Süden und Westen weisenden Außenflächen umgibt. In dem niedrigen Gebäudeteil befindet sich das Kinderbecken, dessen Bereich offen mit der Schwimmhalle verbunden ist, sowie sämtliche Nebenräume. Die Lage der Schwimmhalle innerhalb des Gebäudes zeigt Bild 2. Das Gebäude ist so ausgerichtet, daß die Fensterflächen der höher zu temperierenden Schwimmhalle nach Süden gerichtet sind, um durch passive 'solarenergienutzung die Sonne für die Beheizung zu gewinnen. Die an Außenluft grenzenden Fensterflächen der Schwimmhalle sind mit Glasscheiben aus wärmedämmendem, dreischeibigem Isolierglas ausgerüstet. Oberhalb des niedrigen Gebäudeteils besteht die Außenwand aus einer Blechkonstruktion oder einer Ziegelmauer mit äußerer Wärmedämmung, die von außen mit einer Blechschale verkleidet ist. Das Dach setzt sich von innen nach außen aus Betonplatten, aufgelegter Wärmedämmung, einer Luftschicht und gefalzten Blechplatten zusammen. Auf die Blechplatten wurde ein EnergieDach aufgeständert. Von den benachbarten Räumen Solarium, Aufsichtsraum, Eingangshalle und Stiefelgang wird die Schwimmhalle durch Fesnterscheiben mit zweischeibigem Isolierglas getrennt. Die übrigen inneren Wandflächen sind gemauert. Mit Ausnahme des Schwimmbeckens ist die gesamte Schwimmhalle unterkellert. Da die Abluft aus dem Eingangsbereich in die Kellerräume geleitet wird, sind die Wärmeverluste im Bereich der Beckenumgangsflächen sehr gering. Die Wärmebänke liegen direkt vor den nach Süden gerichteten Fensterflächen und werden mit wärme aus dem Duschwasserkreislauf versorgt. Weitere Heizflächen oder Heizkörper gibt es in der Schwimmhalle nicht. Im Kellerbereich unter den Wärmebänken verläuft der gemauerte Lüftungskanal. Die Luft wird durch Auslässe in den Wärmebänken direkt vor den Außenfenstern der Schwimmhalle zugeführt (Bild 3). - 3 - Die Abluft wird über Ablufteinlässe, die im Freiraum oberhalb der abgehängten Decke gleichmäßig verteilt angeordnet und durch ein Kanalsystem miteinander verbunden sind, abgesaugt und dem Klimagerät zugeführt. Infolge des Uberdrucks durch die Zuluftventilatoren tritt durch insgesamt 12 Türen Fehlluft aus der Schwimmhalle aus: - die Schiebetür zur Liegewiese ist in den Sommermonaten geöffnet, wenn die Liegewiese genutzt wird, - die Schiebetür zum Solarium wird gewöhnlich beim Betreten und Verlassen des Raumes von den Badegästen geöffnet, - die Tür zum Geräteraum ist bei Schul- und Vereinsbetrieb geöffnet, - alle übrigen Türen zu den Duschräumen, Umkleideräumen und Flur sind mit Türschließern ausgestattet; sie werden bei Badebetrieb mehr oder weniger häufig geöffnet und bei Reinigungsarbeiten oder besonderen Anlässen über einen längeren Zeitraum offen gehalten. Auch bei geschlossenen Türen entweicht Fehlluft über die Fugen in die benachbarten Räume und nach außen. Die Beckenwasserfläche beider Becken beträgt 270 m2. Das Variobecken (250 m2) ist mit einer finnischen Rinne ausgestattet, über die das Beckenwasser zum Schwallwasserbehälter abläuft •. Bedingt durch die Form der finnischen Rinne vergrößert sich die Wasseroberfläche in der Schwimmhalle. So beträgt bei unbenutztem Variobecken die Wasseroberfläche einschließlich der Fläche der Uberlaufkante, des offenen Ablaufkanals und der dem Becken zugewandten ständig benetzten Kanalwand etwa 340 m2. Dieser Wert ist in den folgenden Betrachtungen von Bedeutung. Die Bilder 4 und 5 zeigen zwei Innenansichten der Schwimmhalle. Wichtige technische Kenndaten der Schwimmhalle sind in Tabelle 1 aufgeführt. - 4 - 3. Beschreibung der Raumlufttechnischen Anlage 3.1 Aufbau zur Entfeuchtung und Beheizung der Schwimmhalle wurde ein Gerät der Firma Menerga (Typ 33 15 02) eingebaut. Ein Schema der zweiachsigen Anlage ist in Bild 6 dargestellt. Da der zweiachsige Aufbau symmetrisch angeordnet ist, kann aus Gründen der tlbersichtlichkeit die Beschreibung auf eine der Achsen beschränkt werden (Bild 7). Der Zuluftventilator hat eine Nennluftleistung von 7.500 m3/h und eine elektrische Nennleistung von 4 kW. Er ist immer in Betrieb. Der Fortluftventilator ist entweder ausgeschaltet oder kann mit 2 verschiedenen Drehzahlen betrieben werden. Die elektrischen Nennleistungen liegen bei 1,1 und 3,3 kW. Die Nennluftleistungen sind 5.000 und 7.500 m3/h. Die Wärmepumpenanlage besteht aus einem Kompressor, dessen Oberflächenwärme durch die Aufstellung im Zuluftkanal genutzt wird, einem Kondensator im Zuluf tkanal und einem Direktverdampf er aus Kupferrohren mit Aluminiumlamellen im Fortluft-Umluft-Kanal der Lüftungsanlage. Die elektrische Nennleistung beträgt 10 kW. Der Plattenwärmetauscher besteht aus Aluminiumplatten und ist korrosionsgeschützt. Er ist zum Reinigen ausziehbar. Der Pumpen-Warmwasser-Lufterhitzer (PWW-Lufterhitzer) befindet sich direkt vor dem Zuluftventilator. Er hat bei einem Durchfluß von 6,7 m3/h und Temperaturen von 55/45 °C eine Heizleistung von rund 78 kW. Die Jalousienklappen werden über einen Stellmotor in die Stellungen zu, halb offen oder ganz offen gefahren. Bild 8 zeigt ein Foto der Anlage. 3.2. Funktion Die Raumlufttechnische Anlage erfüllt ihre Aufgabe in fünf Betriebszuständen, die in Abhängigkeit von mehreren Regelgrößen automatisch eingestellt werden. Die Aufgaben der einzelnen Anlagen- - 5 - teile bei den unterschiedlichen Betriebszuständen wird im folgenden erläutert (Bild 9). . Vorab sei erwähnt, daß der Zuluftventilator unabhängig vom Betriebszustand ständig in Betrieb ist. A. Entfeuchtung im Ruhebetrieb Der Fortluftventilator ist eingeschaltet und saugt einen Teil der Abluft der Schwimmhalle durch den Plattenwärmetauscher und den Verdampfer der Wärmepumpe. Dort wird die Luft unter Taupunkttemperatur abgekühlt und ein Teil des in der Luft enthaltenen Wassers ausgeschieden. Die abgekühlte Luft wird im Kreisstrom durch den Plattenwärmetauscher geführt und dabei von der abgesaugten warmen Abluft der Schwimmhalle erwärmt. Nun wird die Abluft der Schwimmhalle auch im Plattenwärmetauscher und entsprechend tiefer im Verdampfer abgekühlt, wodurch die Entfeuchtungsleistung ansteigt. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis sich ein quasistationärer Gleichgewichtszustand eingestellt hat, in dem die Anlage nun über einen längeren Zeitraum läuft. Die im Plattenwärmetauscher erwärmte Luft· wird mit der unbehandelten Abluft vermischt und im Kondensator mit ihrer eigenen, im Verdampfer entzogenen, fühlbaren und latenten wärme aufgeheizt. Die zum Betrieb des Kompressors notwendige elektrische Energie wird der Zuluft ganz als wärme zugeführt. B. Entfeuchtung im Badebetrieb Aus hygienischen Gründen wird bei Badebetrieb stets ein Teil der Abluft gegen Außenluft ausgetauscht. Dieser Austausch wird durch das eingebaute Klappensystem bewirkt, das je nach Stellung "halb" oder "ganz" etwa die Hälfte oder die gesamte Menge der durch den Plattenwärmetauscher angesaugten Ablauf gegen Frischluft austauscht. Die Klappenstellung ist abhängig von der Au~enlufttempe­ ratur. Bei Unterschreiten einer eingestellten Temperatur (etwa 10 °C) soll durch die Stellung "halb" nur die Mindestluftmenge ausgetauscht werden. Diese Temperatur liegt etwa bei der Temperatur der abgekühlten Abluft. Bei niedrigen Außenlufttemperaturen wird die abgesaugte Abluft tiefer abgekühlt und somit die Entfeuchtungsleistung erhöht. Bei ganz geöffneten Klappen trägt die Wärmepumpenanlage nicht mehr zur Entfeuchtung der Halle bei, sondern dient nur noch zur Beheizung der Zuluft. - 6 - c. Entfeuchtung im Sommer Bei hohen Außenlufttemperaturen und Außenluftfeuchten reicht die bei kleiner Drehzahl des Fortluftventilators ausgetauschte Luftmenge zur Entfeuchtung der Schwimmhalle nicht mehr aus. Dann schaltet der Fortluftventilator auf hohe Drehzahl um, so daß die Anlage nun im Fortluft-/Außenluftbetrieb arbeitet. Die Außenluft wird dabei im Plattenwärmespeicher erwärmt. Falls eine weitere Beheizung der Zuluft nötig ist, wird die Wärmepumpe eingeschaltet. Sie trägt aber nicht zur Entfeuchtung der Halle bei. D. Heizbetrieb Die Zuluft wird durch den PWW-Lufterhitzer erwärmt. Auch in den Betriebszuständen A und B wird die Zuluft bei Bedarf von dem Lufterhitzer noch erwärmt. E. Umwälzung Die Abluft wird durch den zuluftventilator angesaugt, gefiltert und in die Halle geblasen. In der Kleinschwimmhalle wurde eine zweiachsige Anlage eingebaut. Die beiden Achsen sind parallel geschaltet und werden einzeln von der Regelung angesteuert. Die jeweiligen Betriebszustände werden durch die Regelung und Steuerung eingestellt. Dadurch können unterschiedliche Betriebszustände in den beiden Achsen angetroffen werden. 3.3 Steuerung An einem Stellpult im Schwimmeisterraum werden die Sollwerte für Hallenlufttemperatur und -feuchte eingestellt. Hier befindet sich auch ein Vorwahlschalter, mit dem der Schwimmeister in beschränktem Umfang Einfluß auf das Betriebsverhalten der Lüftungsanlage nehmen kann. weiterhin ist in dem Lüftungsgerät selbst eine Wochenzei tschaltuhr eingebaut, durch die das Lüftungsgerät an fest eingestellten Zeitpunkten zwischen Tag- und Nachtbetrieb automatisch umgestellt wird. - 7 - Folgende Stellungen sind mit dem Vorwahlschalter möglich: - Nachtbetrieb Diese Stellung ist z.B. für Feiertage vorgesehen, wenn keine Außenluft innerhalb des auf einer Zeitschaltuhr eingestellten Badebetriebszeitraums benötigt wird. Die Klappen sind geschlossen. Nur eine geringe Außenluftmenge zum Ausgleich der Fehlluftmenge dringt durch die nicht ganz dicht schließenden Klappen ein. Der Lüftungswärmebedarf ist gering. Bei Uberschreiten eines eingestellten Sollwertes der relativen Luftfeuchtigkeit CFeuchtestufe 3) können sich die Klappen dennoch öffnen. - Tagbetrieb Automatik Das ist die normale Stellung des Schalters. Uber die eingebaute Zeitschaltuhr wird das Umschalten zwischen Nacht- und Tagbetrieb gesteuert. Die eingestellten Zeiträume sind identisch mit den Öffnungszeiten des Schwimmbades (Tabelle 2). - Tagbetrieb Auf diese Stellung wird der Schalter bei Außenluftbedarf außerhalb der normalen Badezeiten gestellt. Solange ein eingestellter Sollwert der Feuchte (Feuchtestufe 1) in der Halle nicht unterschritten wird, sind die Klappen geöffnet und es wird Außenluft beigemischt. - Zuschauerbetrieb Diese Schalterstellung ist vorgesehen für Veranstaltungen, bei denen sich viele Menschen, außerhalb des Wassers, aber nur wenige im Wasser aufhalten (Wettkämpfe). Unabhängig von der Hallenfeuchte sind die Klappen geöffnet und es wird durchgehend Außenluft beigemischt. tlber eine Meldelampe "Sammelstörung" werden Störungen an der Lüftungsanlage im Schwimmeisterraum gemeldet.- 3.4 Regelung Dnrch die Ablufttemperatur und -feuchte, sowie durch die Außentemperatur und die gewählte Schalterstellung wird die Entfeuchtungsleistung, die Entfeuchtungsart Cmit Wärmepumpe oder Außenluft), der Außenluftanteil und die Beheizung der Halle geregelt. - 8 - Mit einem Feuchte- und einem Temperaturfühler in der Achse 1 der Lüftungsanlage werden ständig die Werte der Abluft gemessen. tlber zwei Regler werden diese Werte in elektrische Spannungen umgeformt. Diese Spannungen werden in Stufen umgesetzt. In Tabelle 3 ist das Verhalten von Anlagenbestandteilen in Abhängigkeit von den möglichen Abluftzuständen und den damit verbundenen Feuchte- und Temperaturstufen dargestellt. 3.5 Betriebserfahrungen Bei der Lüftungsanlage traten im Zeitraum von September 1984 bis Februar 1985 drei Betriebsstörungen auf. Anfang Oktober 1984 wurde im Rahmen der Untersuchungen f estgestellt, daß der Stellmotor für die Klappen in der Achse 1 auf die Steuerung zeitweise nicht reagierte. Dadurch blieben die Klappen häufig geöffnet, obwohl sie abends nach dem Umschalten auf Nachtbetrieb automatisch geschlossen werden sollten. Somit erhöhte sich der Lüftungswärmebedarf in den Nachtstunden. Im Rahmen einer Inspektion durch die Herstellerfirma wurde die Störung behoben. Ende Dezember 1984 fiel der Öldruckschalter des Kompressors in Achse 2 aus und der Ko~pressor konnte nicht betrieben werden. Da zu diesem Zeitpunkt aufgrund einer geringen Besucherdichte und der Witterungsverhältnisse die Entfeuchtung durch den Kompressor Achse 1 und die Außenluft fast immer ausreichte, wurde der Kompressor der Achse 2 nur sehr selten von der Regelung angefordert. So hatte dieser Ausfall kaum einen Einfluß auf das Betriebsverhalten der Anlage. Als dritte Störung wurde festgestellt, daß der Zuluftventilator der Achse 2 eine Unwucht hatte. Ursache für die Störung war, daß durch eine Änderung der Regelung der Ventilator häufiger taktete. Die Störung konnte vom Schwimmeister beseitigt werden. . Im Beobachtungszeitraum wurden die vom Hersteller vorgesehenen Wartungsarbeiten durch das Personal des Schwimmbades durchgeführt. Da alle Anlagenteile gut zugänglich sind, lassen sich die Arbeiten leicht ausführen. Eine tlbersicht über Wartungsarbeiten und -intervalle zeigt Tabelle 4. Am 23.10.1984 wurde das Lüftungsgerät nach einer längeren Be- triebszeit durch die Herstellerfirma gewartet. zusätzlich zu den - 9 jährlichen Wartungsarbeiten wurde das Kältesystem und die Regelung kontrolliert. Es wurde festgestellt, daß der Feuchtefühler in der Anlage eine um etwa 15 % zu hohe relative Luftfeuchte anzeigte. Er wurde daraufhin neu eingestellt. In den folgenden Wochen verstellte sich er sich wieder und zeigte Anfang Dezember eine um 8 % zu hohe Luftfeuchtigkeit an. Im Rahmen eines Umbaues der Anlage Mitte Februar 1985 wurde die Einstellung wieder korrigiert. Bis zum Zeitpunkt der Erstellung des Berichtes August 1985 zeigte der Feuchtefühler fehlerfrei an. Eine korrekte Anzeige der Luftfeuchtigkeit ist von außerordentlicher Bedeutung. Da durch einen niedrigen Feuchtegehalt der Hallenluft die Verdunstung aus dem Becken ansteigt und so ein unnötiger Mehraufwand an Energie zur Entfeuchtung erforderlich ist, sollte eine Möglichkeit geschaffen werden, daß der Betreiber den Meßfühler der Hallenf euchte regelmäßig selbst kontrollieren und gegebenenfalls neu einstellen kann. Auch der Sollwert der Lufttemperatur wurde neu eingestellt, da die mittlere Wassertemperatur mit 28,5 °C nur 0,5 °C unter der eingestellten Lufttemperatur lag. Der Sollwert wurde auf 30 °C angehoben und in den nächsten Monaten auch immer eingehalten. - 10 4. Meßaufbau 4.1 Kontinuierliche Meßdatenerfassung Für die Durchführung der Messungen wurden zahlreiche Meßstellen in und an der Lüftungsanlage installiert. Eine Ubersicht über alle Meßorte und -fühler zeigt Tabelle 5. In Bild 10 sind die für die Bestimmung der Luftzustände verwendeten Meßstellen eingezeichnet. Die an diesen Meßstellen gemessenen werte wurden von einer Meßdatenerf assungsanlage im viertelstündlichen Rhythmus au.fgenommen. Die Meßwerte wurde mit Hilfe einer EDV-Anlage ausgewertet. 4.2 zusätzliche Messungen weitere für die Beurteilung der Anlage wichtige Werte wurden durch zusätzliche Messungen ermittelt. Bei regelmäßig durchgeführten Kontrollgängen wurden unter anderem Werte von den in der Anlage eingebauten Anzeigeninstrumenten notiert. Tabelle 6 zeigt die dafür benutzte Kontrolliste, die auch bei anderen Anlagen vom Betreiber regelmäßig ausgefüllt werden sollte, um den Verbrauch und das Betriebsverhalten der Anlage zu kontrollieren. Um die Massenströme, sowie die Temperatur- und Feuchteverläufe in der Anlage besser messen zu können, wurde ein Teil der Verkleidung der Gehäuse entfernt und stattdessen eine Abdeckung aus Plexiglas mit verschließbaren Löchern eingesetzt. Bild 8 zeigt ein Foto der Anlage mit Plexiglasabdeckung; in Bild 11 ist ein Teil der mit schwarzen und weißen Verschlußklappen versehenen Löcher zu erkennen. Am linken Bildrand ist ein Feuchtefühler, rechts davon ein Temperaturfühler, oben rechts zwei eingebaute Anzeigeninstrumente und in der Mitte das Jalousienklappensystem mit den Stellmotoren zu sehen. An zuvor festgelegten Meßorten wurden Windgeschwindigkeits-, Temperatur- und Feuchteprof ile über den Kanalquerschnitt ermittelt. Die Bestimmungen der Volumenströme in der Anlage erwiesen sich als schwierig. Innerhalb der Anlage selbst lag ein recht ungleichmäßiges und drallbehaftetes Strömungsprofil vor. Die bei den Messungen und Berechnungen aufgetretenen Differenzen wurden nach sorgfältigen Abwägungen auf die Volumenströme aufgeteilt. - 11 5. Meßergebnisse 5.1 Betriebsverhalten der Lüftungsanlage Für die Woche vom 29.10. bis zum 4.11.1984 ist in Bild 12 der Verlauf der Außenlufttemperatur und das Verhalten der Außenklappen sowie beider Kompressoren der Raumlufttechnischen Anlage dargesellt. Jeden Morgen ~u Beginn des Badebetriebes öffneten sich die Außenklappen. Der Donnerstag war ein Feiertag, an dem das Schwimmbad geschlossen und eine Außenluftzufuhr nicht erforderlich war. Am Mittwochmorgen öffneten sich die Außenklappen zuerst nur halb, später gingen sie ganz auf. Die für das vollständige öffnen erforderliche Temperatur von etwa 11 °C wurde erst am späten Vormittag erreicht. Am Samstag und Sonntag öffneten die Klappen wegen der niedrigen Außentemperatur nur halb. Tagsüber am Dienstag, Mittwoch und am Freitag war die Feuchte der Abluft mehrmals unter den Sollwert abgesunken. Dadurch schlossen sich die Klappen während des Badebetriebes, bis der Sollwert der Feuchte wieder überschritten wurde. Der Kompressor und der Fortluftventilator der Achse 1 liefern nahezu während der gesamten Woche. In der Nacht überstieg ihre Entfeuchtungsleistung die verdunstende Wassermenge, so daß der eingestellte Sollwert der Abluftfeuchte unterschritten wurde und der Kompressor ausgeschaltet wurden. Mit öffnen der Klappen vergrößerte sich die Entfeuchtungsleistung, so daß selbst bei Badeberieb der Feuchtesollwert häufig unterschritten wurde. Dann wurden die Klappen geschlossen und der Kompressor ausgeschaltet (Dienstag, Mittwoch, Freitag). Während des Feiertages schaltete sich der Kompressor häufig ein und aus. Dieses Verhalten deutet darauf hin, daß die Entfeuchtungsleistung des Kompressors und ein ständig vorhandener Fehlluftvolumenstrom bei Umluftbetrieb größer war als die Wasserverdunstung in der Schwimmhalle. Bei Uberschreiten der Feuchtestufe 2 wurde auch der Kompressor der Achse 2 zur Entfeuchtung eingeschaltet. Wie aus dem Bild 12 ersichtlich, war der Kompressor 2 nur selten in Betrieb. Ursache für den Anstieg der Hallenf euchte und das Erreichen der Feuchtestuf e 2 in dem beobachteten Zeitraum waren: Abspritzen des Bekkenumgangs abends nach dem Badebetrieb, sowie bei der Grundreinigung am Montagvormitag; hohe Besucherdichte in der Schwimmhalle am Sonntag und am Montagabend. - 12 In dem betrachteten Zeitraum von einer Woche war der Kompressor der Achse 1 93,6 %, der Kompressor der Achse 2 4,7 % der Zeit in Betrieb. Die Klappen waren in 26,6 % der Zeit ganz, in 9,5 % der Zeit halb geöffnet und in 63,9 % der Zeit geschlossen. In dem Zeitraum vom 29.10.1984 bis zum 10.2.1985 (2.560 Stunden) betrug die Laufzeit des Kompressors der Achse 1 2.313,9 Stunden (91,8 %), des Kompressors der Achse 2 154,9 Stunden (6,1 %). Der Fortluftventilator der Achse 2 war genauso lange in Betrieb wie der Kompressor 2, der Fortluftventilator der Achse 1 war ständig in Betrieb. Die Außenklappen waren 63 % der Zeit geschlossen, 29 % der Zeit halb und 8 % der Zeit ganz geöffnet. Das beschriebene Verhalten der Anlagenteile der Raumlufttechnischen Anlage in der ausgesuchten Woche wurde auch an anderen Tagen in dem beobachteten Winterhalbjahr festgestellt. Daher können einige allgemeine Aussagen über das Betriebsverhalten gemacht werden. Der Kompressor der Achse 1 ist fast ständig in Betrieb. Er wurde gelegentlich abgeschaltet, wenn er die Feuchte in der Halle im Laufe der Nacht abgearbeitet hat. Auch bei Badebetrieb wurde er tagsüber gelegentlich abgeschaltet. Der Kompressor der Achse 2 lief nur sehr selten. Erst bei mehr als 40 - 50 Personen in der Halle oder bei Reinigungsarbeiten wurde die für seinen Betrieb notwendige Mindestfeuchte erreicht. Bei Ruhebetrieb war er fast gar nicht in Betrieb. Bei Badebetrieb zeigte sich eine Abhängigkeit von der Temperatur und dem Feuchtegehalt der Außenluft. Bei niedriger Temperatur und geringer absoluter Feuchte der Außenluft ist die Entf euchtungsleistung über die Außenluft größer als bei hohen Außenlufttemperaturen. Folglich wurden bei niedriger Außenlufttemperatur die Klappen häufiger geschlossen und der Kompressor häufiger ausgeschaltet. 5.2 Ausgewählte Betriebspunkte der Lüftungsanlage im h-x Diagramm Anhand von drei ausgewählten Betriebszuständen werden die Zustandsänderungen der Luft innerhalb der Anlage im h-x Diagramm dargestellt. Die innerhalb der Raumlufttechnischen Anlage gemessenen und berechneten Werte sind in Tabelle 7 zusammengefaßt. In Bild 9 sind die Betriebszustände und die Wege der Luftmassenströme eingezeichnet. An zuvor festgelegten Meßorten <vor und hinter dem Plattenwärmetauscher, Kondensator und Verdampfer} wurden .! ' _l:i3 Temperatur, Feuchte und Massenstrom der Luft gemessen bzw. errechnet. Die Werte für, Fortluf,t, Außenluft und Abluft wurden direkt gemessen, die restlichen/Werte aus bekannten Werten bestimmt. In Klammern sind die Be~eichnungen der Punkte im h-x Diagramm angegeben. a) geschlossene Außenklappen (Bild 13) Die aus der Schwimmhalle abgesaugte Abluft Cl) teilte sich zu ungefähr gleichen Teilen auf Achse 1 und 2 auf. Ein Teil der Abluft der Achse 1 (Al) wurde vom Fortluftventilator durch den Plattenwärmetauscher gesaugt und dort abgekühlt (2). Anschließend wurde die Luft im Verdampfer weiter unter die Taupunkttemperatur der Abluft abgekühlt (3) und dabei entfeuchtet. Durch den Fortluftventilator wurde die entfeuchtete Umluft um etwa 1 K erwärmt und mischte sich wegen der nicht ganz dicht schließenden Außenklappen mit einem kleinen Massenstrom Außenluft. Diese Mischluft wurde dann im Kreuzstrom durch den Plattenwärmetauscher geführt und erwärmt (8). Sie vermischte sich anschließend mit der am Plattenwärmetauscher vorbeigeführten Umluft (9) und wurde hinterher im Kondensator und im Nacherhitzer ClO) und weiter durch den Zuluftventilator erwärmt Cll). In der Achse 2 wurde die Abluft nicht entfeuchtet, sondern lediglich durch den Nacherhitzer und den Zuluftventilator erwärmt (12). Im Zuluftkanal vermischten sich die Zuluftströme der beiden Achsen und wurden der Schwimmhalle zugeführt. b) ganz geöffnete Außenklappen (Bild 14) Viele Zustandspunkte stimmten mit denen bei geschlossenen Außenklappen überein. Der Unterschied bestand darin, daß die entfeuchtete Luft hinter dem Fortluftventilator (4) ins Freie abgeführt und Außenluft (6) dem Plattenwärmetauscher zugeführt wurde. Hier fand keine Erwärmung der Zuluft' in Achse 1 durch den Nacherhitzer statt. c) halb geöffnete Außenklappen (Bild 15) Der Unterschied zu den vorherigen Vorgängen bestand darin, daß ein Teil der entfeuchteten Luft durch die halbgeöffneten Klappen ins Freie geleitet wurde (4). Der andere Teil vermischte sich mit der angesaugten Außenluft (6) vor dem Plattenwärmetauscher, wurde durch den Plattenwärmetauscher geführt und dabei erwärmt (8). - 14 Die Zuluft in Achse 1 wurde nicht durch den Nacherhitzer erwärmt. In Achse 2 waren zur gleichen Zeit die Außenluftklappen geschlossen, der Kompressor und der Fortluftventilator ausgeschaltet und die Zuluft wurde über den Lufterhitzer erwärmt. In Achse 1 lief der Fortluftventilator langsam und der Kompressor war eingeschaltet. Die Zuluftventilatoren in beiden Achsen waren eingeschaltet. Für den Betriebszustand geschlossene Außenklappen, ausgeschalteter Kompressor und Fortluftventilator wurde kein h-x Diagramm erstellt. Hier wurde die Luft nicht entfeuchtet, sondern nur umgewälzt und erwärmt. Aus dem h-x Diagrammen ist ersichtlich, daß die Abluft im Plattenwärmetauscher nahe an die Taupunkttemperatur abgekühlt wurde und sie gelegentlich sogar unterschritt. Dadurch konnte die Kälteleistung des Kompressors überwiegend zur Entf euchtung der Luft genutzt werden. Durch die geringe Temperaturdifferenz zwischen Fortluft und Zuluft wurden gute Leistungszahlen für den Wärmepumpenprozeß erreicht. Beim Vergleich der Betriebszustände ganz und halb geöffnete Außenklappen werden die Vorteile der Klappenregelung sichtbar. Bei ganz geöffneten Außenklappen wurde die Fortluft unter Außenlufttemperatur abgekühlt, so daß sich der Lüftungswärmebedarf verringerte. Durch die bei niedrigen Außentemperaturen halb geöffneten Klappen wurde der Außenluftanteil auf das zur Frischluftversorgung notwendige Volumen beschränkt und damit der Lüftungswärmebedarf niedrig gehalten. Bei halb und ganz geöffneten Klappen war die Abnahme der Enthalpie der Abluft im Plattenwärmetauscher deutlich größer als die Zunahme der Enthalpie der Luft, die der Schwimmhalle durch den Plattenwärmetauscher zugeführt wurde. Das lag daran, daß durch die Raumlufttechnische Anlage die Fehlluftmengen gedeckt werden mußten, die aus der Schwimmhalle und den Lüftungskanälen entwichen. Die Fehlluftmenge betrug rund 1700 kg/h. Um diesen Betrag war die durch den Abluftkanal der Achse 1 angesaugte Luftmenge geringer. Bei geschlossenen Außenklappen betrug die Fehlluftmenge rund 400 kg/h. - 15 5.3 Verdunstung und Entfeuchtungsleistung Für die Bemessung der Lüftungsanlage einer Schwimmha'lle ist der Massenstrom des verdunstenden Wassers die wichtigste Kenngröße. In der VDI 2089, Blatt 1, sind Berechnungsgrundlagen zur Bestimmung des verdunstenden Wassermassenstroms und des zur Entf euchtung erforderlichen Außenluftmassenstroms angegeben. Die Schwülegrenze des unbekleideten Menschen liegt bei einem Wassergehalt von 14,3 g je kg trockener Luft (14,3 g/kg tr. Luft). Dieser wert darf nur bei einem Wassergehalt der Außenluft von größer als 9 g/kg tr. Luft überschritten werden. Daraus ergibt sich folgende Bemessungsgleichung für den maximalen Außenluftmassenstrom rhAu: . mAU mit . mv . mv = [kg/h] = Verdunstungsmassenstrom [g/h] XH = absolute Feuchte der Hallenluft [g/kg tr. Luft] xzu = absolute Feuchte der Zuluft [g/kg tr. Luft] Die Differenz ( xH - xzu ) liegt für den Auslegungszustand bei 5,3 g/kg tr. Luft. Der Verdunstungsmassenstrom mv wird durch die Daltonsche Verdunstungsbeziehung bestimmt • . mv = E • AB • ( Ps - Pd) [ g/h] mit AB Ps Pa E =Beckenoberfläche [m3] = Dampfdruck bei Beckenwassertemperatur [mbar] = Partialdruck des Wasserdampfes in der Hallenluft [mbar] =empirischer Gesamtverdunstungs~eiwert [g/(m2·h·mbar)] - für gering bewegte Wasseroberfläche = 13,6 g/(m2·h·mbar) - für mäßig bewegte Wasseroberfläche· (üblicher Hallenbadbetrieb) = 28 g/(m2·h·mbar) - 16 Die wasserdampfpartialdruckdifferenz beträgt bei 28,0 °e Wassertemperatur sowie 30 °e Temperatur und 55 % relativer Feuchte der Hallenluft 14,4 mbar. Bei 270 m2 Beckenoberfläche errechnet man aus diesen Annahmen einen Verdunstungsmassenstrom von 52,9 kg/h für die gesamte Halle und von 196 g/(m2·h) bezogen auf die Bekkenoberfläche; für mäßig bewegte Wasserfläche liegen die werte bei 108,9 kg/h bzw. 403 g/(m2•h). Bei den folgenden Betrachtungen wurde angenommen, daß ein "üblicher Hallenbetrieb" der maximal zulässigen Anzahl an Personen im Wasser (90) und eine "gering bewegte Wasseroberfläche" dem Ruhebetrieb gleichgesetzt werden kann. Für einige ausgesuchte Zeitpunkte wurde der Vedunstungsmassenstrom anhand des gemessenen Kondensatmassenstroms und der Entf euchtung über Fehlluft berechnet und in Bild 16 eingetragen. Zum Vergleich wurden die Werte nach der VDI-Richtlinie ebenfalls eingetragen. Die gemessenen Werte lagen unter den nach der Daltonschen Verdunstungsgleichung berechneten Werten. Im Rahmen von Umbauarbeiten an der Anlage zur Wärmerückgewinnung aus Filter- und Duschabwasser wurde vom 7. bis 9. Januar 1985 der Wasserspiegel im großen Becken abgesenkt, so daß die Beckenumrandung und die Ablaufrinne nicht mehr vom Wasser bedeckt waren. Dadurch verkleinerte sich die Wasseroberfläche in der Halle von 340 m2 auf die Grundfläche der beiden Becken von 270 m2. In diesem Zeitraum war der gemessene Verdunstungsmassenstrom geringer als zu den übrigen ausgewerteten Zeitpunkten. Die folgende Tabelle zeigt die Unterschiede auf: Wasserspiegel . . mv (Ruhezustand) [kg/h] mv [g/(m2•h)] mv (Badebetrieb, 20 Pers.) [kg/h] . mv [g/(m2·h)] normal abgesenkt 24-27 70-80 16,4-18,4 60-70 42 123 28,5 106 - 17 Als Bezugsgröße für die pro Quadratmeter Wasseroberfläche verdunstende Wassermenge wurde jeweils die tatsächliche Wasseroberf läche gewählt. Die Wasserdampfpartialdruckdifferenz war in allen Fällen ungefähr gleich groß und betrug rund 17 mbar. Während der Absenkung und der damit verbundenen Verkleinerung der Wasseroberfläche in der Halle verdunstete weniger Wasser als bei normalem Wasserstand. Die Menge an Wasser, die weniger verdunstete, entsprach etwa der Verkleinerung der Wasseroberfläche. Die Schwimmhallenluft wurde zum einen durch die Raumlufttechnische Anlage und zum anderen durch die Fehlluft entfeuchtet. Die Entfeuchtung durch die Raumlufttechnische Anlage wurde im Kapitel 3.2 erläutert. In den Bildern 17, 18 und 19 sind für die drei ausgesuchten Betriebszustände die jeweiligen Entfeuchtungsleistungen über Kondensat und Außenluft und die in den Luftmassenströmen enthaltenen Wassermengen dargestellt. In Bild 20 ist der Verlauf der Kondensatmassenströme der beiden Achsen für den pereits betrachteten Zeitraum aufgetragen. Die Achse 2 trug erheblich weniger zur Entfeuchtung als Achse 1 bei. Bei geöffneten Außenklappen erhöhte sich wegen der besseren Vorkühlung der Kondensatmassenstrom in der Achse 1. Dies ist auch aus Bild 21 ersichtlich, in dem der Kondensatmassenstrom der Achse 1 über der Außenlufttemperatur bei geschlossenen und halb geöffneten Klappen aufgetragen ist. Die um jeweils 1 1 verschobenen Punktlinien sind durch das Auflösungsvermögen des Kondensatvolumenstromzählers entstanden, dessen kleinste Zählschrittweite 1 Liter betrug. Bei geschlossenen Klappen betrug der Kondensatmassenstrom unabhängig von der Außenlufttemperatur im Mittel 5,6 1/0,25 h <= 22,4 l/h). Bei halb geöffneten Klappen erhöht sich der Wert von 6,3 1/0,25 h (25,2 l/h) bei 10 °C auf 7,2 1/0,25 h (28,8 l/h) bei -6 °C. weiterhin wurde Wasser durch den Austausch von Fortluft gegen Außenluft aus der Halle ausgetragen. Dieser Austrag fand nur bei geöffneten Klappen statt. Sein Wert berechnet sich wie folgt: [g/h] mit . mpo = Fortluftmassenstrom [kg/h] - 18 - xFo xAu = absolute Feuchte der Fortluft [g/kg tr. Luft] = absolute Feuchte der Außenluft [g/kg tr. Luft] Darüberhinaus fand ständig ein Wasseraustrag aus der Halle durch Fehlluft statt. Dieser berechnet sich wie folgt: . . mwa,FE . mit mFE XRA XAU = mFE (XRA - xAu> [g/h] = Fehlluftmassenstrom [kg/h] = absolute Feuchte der Hallenluft [g/kg tr. Luft] = absolute Feuchte der Außenluft [g/kg tr. Luft] Der gesamte Wasseraustrag durch die Luft aus der Halle beträgt: . . . . . mwa = mKol + mKo2 + mwa,FO + mwa,FE mit . mKol = Kondensatmassenstrom Achse 1 [kg/h] = Kondensatmassenstrom Achse 2 [kg/h] Schleppverluste durch die Besucher beim Verlassen der Schwimmhalle können vernachlässigt werden, da die Besucher durch das vorherige Duschen beim Betreten der Halle eine etwa gleichgroße Menge eingetragen. In Bild 22 ist der Wochengang des Wasseraustrages durch Fortluft und der gesamte Wasseraustrag dargestellt. Als der Wasseraustrag durch Fortluft unter Null absank, war die absolute Feuchte der Außenluft höher als die Feuchte der Fortluft. Der wert für wasseraustrag durch Fortluft war klein gegenüber dem gesamten Wasseraustrag. Während der Badezeit erhöhte sich die Entfeuchtungsleistung und nahm nach Ende des Badebetriebes wieder ab. In Bild 23 ist der gesamte wasseraustrag aus der Halle über der Außenlufttemperatur und der Außenluftfeuchte bei eingeschaltetem Kompressor 1 und bei ausgeschaltetem Kompressor 2, getrennt nach geschlossenen bzw. halb geöffneten Außenklappen, aufgetragen. Die verschobenen Punktwolken sind eine Folge des oben erwähnten Auf- - 19 lösungsvermögens des Kondensatzählers~ Es zeigte sich wieder ein erheblich höherer Wasseraustrag am Tage, der bei fallenden Außentemperaturen oder -feuchten anstieg. Nachts war die Entfeuchtung unabhängig von der Außenlufttemperatur bzw. -feuchte, da bei geschlossenen Außenklappen und stationären Randbedingungen ein konstanter Verdunstungsmassenstrom vorlag, der von der Lüftungsanlage kontinuierlich abgearbeitet wurde. 5.4 Wärmequellen und -verbraucher in der Schwimmhalle Die inneren Wärmequellen und Heizflächen (Beleuchtung, Besucher und Wärmebänke) setzten wärme in der Schwimmhalle frei. An den Raumumschließungsf lächen ging Wärme in Form von Transmission verloren. Durch die großflächigen, nach Süden ausgerichteten Fensterflächen wurde tagsüber ein Wärmegewinn durch Globalstrahlung erzielt. Die Höhe der Wärmeleistung durch Einstrahlung läßt sich aus Bild 24 abschätzen. Wegen der Sonneneinstrahlung war am 10.2.1985 gegen 13°0 Uhr kein Wärmeeintrag über den Nacherhitzer erforderlich. Am Vortag mit geringerer Globalstrahlung und etwas höheren Außentemperaturen wurden bei gleichem Anlagenbetrieb zu diesem Zeitpunkt etwa 8 kWh/0,25 h, also 32 kW Heizleistung benötigt. Die Globalstrahlung betrug gegen 13°0 Uhr etwa 420 W/m2. Bei einer Mittags an der Einstrahlung beteiligten Fensterfläche von 120 m2 und einer Strahlungsdurchlässigkeit von 70 % der dreifachverglasten Fenster betrug die Wärmeleistung durch Einstrahlung rund 35 kW. Der Wärmegewinn durch Einstrahlung an einem Tag läßt sich aus Bild 25 abschätzen. Die Differenz der der Halle am 6. und 7. Februar 1985 jeweils im Zeitraum von 9 Uhr bis 1830 Uhr zugeführten Wärmemenge betrug etwa 90 kWh. Am 7.2. wurden etwa 1,78 kWh/m2d global eingestrahlt und damit etwa 1,44 kWh/m2d mehr als am Vortag. Bei Annahme einer ständig an der Einstrahlung beteiligten Fensterfläche von 100 m2 und einer Strahlungsdurchlässigkeit der dreifachverglasten Fenster von 70 % wurde am 7.2. 101 kWh mehr wärme durch die Sonne eingetragen als am Vortag. Der Stromaufwand für die Beleuchtung war stark schwankend und lag abhängig von der Benutzungsdauer, Helligkeit und Anzahl der eingeschalteten Beleuchtungskörper zwischen 0 und 30 kWh/d, im Winter im Mittel bei 20 kWh/d. - 20 Durch die Verdunstung wird aus den Schwimmbecken über die Wasseroberfläche ständig latente wärme an die Hallenluft abgegeben. Diese Wärmeleistung ist abhängig von der verdunstenden Wassermenge Cs. Kapitel 5.3). Der Wärmeinhalt einer Wasserdampfmenge von 1 kg beträgt 694 Wh. Daraus folgte für den Ruhebetrieb bei einer Wasserverdunstung von 29 kg/h eine latente Wärmeleistung von 20 kW. Bei Badebetrieb lag der Wert höher. Die minimale tägliche Verdunstungsenergie an der Beckenwasseroberf läche lag also bei 480 kWh/d. Da durch die geringe Temperaturdifferenz von Beckenwasser und Hallenluft kaum Wärme in das Wasser eingebracht wurde, mußte diese wärme dem Becken entnommen werden. Der Wärmeeintrag in den Beckenwasserkreislauf über die Wärmetauscher ist in Bild 26 als Wochenverlauf dargestellt. In der Nacht von Mittwoch auf Donnerstag wurde das Wasser im großen Becken für den Warmbadetag um 1 K erwärmt. Ein- bis zweimal in der Woche wurde Wasser zur Deckung der Schlepp-, Leck- und Verdunstungsverluste nachgefüllt. Dieses Wasser wurde über die Wärmetauscher erwärmt. Täglich mußte eine von der Besucheranzahl abhängende Beckenwassermenge gegen Frischwasser ausgetauscht werden. tlber eine Wärmerückgewinnungsanlage wurde dabei dem Beckenwasserkreislauf Wasser entnommen, diesem wärme entzogen und zur Erwärmung des zugeführten Frischwassers genutzt. Dadurch wurde zur Erwärmung der auszutauschenden Wassermenge keine wärme über die Wärmetauscher benötigt. Während des öffentlichen Badebetriebes wurde das Kinderbecken ständig um rund 1,5 K über die Temperatur des großen Beckens erwärmt. Das Wasser aus dem kleinen Becken vermischte sich im Rücklauf mit dem Wasser des großen Beckens. Die Gesamtwärmeabgabe eines Menschen beträgt bei mittelschwerer Arbeit etwa 270 W /1, s. 38/. Beim Aufenthalt im Wasser wird die wärme durch Konvektion abgegeben. In der Halle wird durch Schwitzen und Verdunstung des am Körper haftenden Beckenwassers fast nur latente Wärme abgegeben~ Konvektions- und Strahlungsanteil sind vernachlässigbar klein. Die latente Wärme wird durch die Raumlufttechnische Anlage in fühlbare wärme umgewandelt. Bei einer mittleren Verweildauer von 1 Stunde je Besucher, 250 Besuchern am Tag und einer mittleren Wärmeabgabe von 240 W betrug die an das Beckenwasser und die Hallenluft abgegebene wärme 60 kWh/d. Der Wärmeeintrag durch die Wärmebänke war nahezu konstant und lag bei etwa 2 kW. Im Sommer waren die Wärmebänke nicht in Betrieb. In der Halle wurde wärme zur Deckung der Transmissionswärmeverluste an die Nebenräume und an die Außenluft sowie zur Trocknung - 21 - der während des Badebetriebes mit Wasser benetzten Flächen in der Schwimmhalle benötigt. weiterhin wurde wärme durch Konvektion an, das Beckenwasser übertragen. Der Normwärmebedarf und der errechnete Wärmebedarf für Transmission sind in Bild 27 eingetragen. Der große Anteil des Wärmebedarfs für Nebenräume ist zu einem wesentlichen Anteil auf die Transmissionswärmeverluste durch den Fußboden in die Kellerräume zurückzuführen. Durch die Raumlufttechnische Anlage wurde der Schwimmhalle die. benötigte fühlbare wärme zugeführt und die im Wasserdampf gebundene latente wärme entzogen. 5.5 Leistungswerte der Lüftungsanlage Die Raumlufttechnische Anlage verbrauchte elektrische Energie und Heizwärme. Der Verbrauch war im wesentlichen abhängig von - Beckenwassertemperatur - Hallenlufttemperatur - Hallenluftf euchte Außenlufttemperatur - Außenluf tf euchte - Globalstrahlung - Verdunstungsmassenstrom - Besucheranzahl - Betriebszustand der Anlage In Bild 28 ist ein Wochengang der Heizleistung und der elektrischen Leistung aufgeführt. Die elektrische Leistungsaufnahme erreichte einen Höchstwert, als der zweite Kompressor eingeschaltet war. Bei ausgeschaltetem Kompressor 1 verbrauchten nur die beiden Zuluftventilatoren und der Umluftventilator der Achse 1 elektrische Energie. Gegen Ende dieser Woche sank die Außenlufttemperatur auf 6 °C ab, so daß die Zuluft zusätzlich von dem Nacherhi tzer erwärmt werden mußte. Den Leistungsgang für eine Winterwoche zeigt Bild 29. An Tagen mit starker Sonneneinstrahlung wurde in den Mittagsstunden keine wärme zugeführt. Nach Ende des Badebetriebes und am Montagvormittag wurde der Bekkenumgang mit kaltem Wasser abgespritzt. Infolgedessen wurde die - 22 Hallenluft befeuchtet und die Temperatur der Hallenluft fiel ab. Daher wurde von der Regelung zu diesen Zeitpunkten immer wärme angefordert und der Bedarf von dem zweiten Kompressor oder den Lufterhitzern gedeckt. Gegen Ende der Woche nahm bei fallender Außenlufttemperatur die absolute Feuchte der Außenluft ab und die Schwimmhallenluft wurde verstärkt über Fort- und Fehlluft entfeuchtet. Infolgedessen brauchte der Kompressor 1 weniger Abluft entfeuchten und wurde häufiger ausgeschaltet, so daß die elektrische Leistungsaufnahme zeitweise stark schwankte. Wegen der verminderten Wärmezufuhr über den Kondensator und gleichzeitig sinkenden Außentemperaturen wurde nun mehr Wärme über die Lufterhitzer zugeführt. Den Energief luß innerhalb der Anlage bei halb und ganz geöffneten sowie bei geschlossenen Außenklappen zeigen die Bilder 30, 31 und 32. Es wurden diegleichen Zeitpunkte gewählt, die in den Bildern 13, 14 und 15 anhand des h-x Diagramms bereits erläutert wurden. Die in den Energieflußbildern angegebenen elektrischen Leistungswerte wurden gemessen und Energieinhalte der verschiedenen Luftmassenströme aus Meßwerten berechnet. Aus diesen werten wurde der Wirkungsgrad des Plattenwärmetauschers und die Leistungszahl der Wärmepumpe berechnet • • Der Energieinhalt 0Lx folgt bestimmt: . der einzelnen Luftmassenströme wurde wie 0Lx = mLx • hx mit . mLx hx [kW] = Luftmassenstrom an der Stelle x [kg/h] = (mittlere) spezifische Enthalpie an der Stelle x [kWh/kg] Die übertragene Leistung wurde aus der Differenz des Energieinhaltes vor und nach dem jeweiligen Anlagenteil (PWT, WP) berechnet. Gewinne und Verluste der Raumlufttechnischen Anlage mit der Kellerraumluft glichen sich im Mittel aus. Die bei der Auswertung der Messungen aufgetretenen Restglieder wurden nach sorgfältiger Abwägung auf die einzelnen Massenströme aufgeteilt. - 23 Die Gleichung für den Wirkungsgrad eines Plattenwärmetauschers lautet: 11 mit . = = mw = Luftmassenstrom, = Luftmassenstrom, h1 h2 h3 h4 = spez. Enthalpie vor der Erwärmung = spez. Enthalpie nach der Erwärmung = sp~z. Enthalpie vor der Abkühlung = spez. Enthalpie nach der Abkühlung mK der erwärmt wird [kg/h] der abgekühlt wird [kg/h] [kJ/kg] [kJ/kg] [kJ/kg] [kJ/kg] Die Gleichung für die Leistungszahl der Wärmepumpe lautet: E mit + 1 WP = = . = Kühlleistung des Verdampfers [kW] = Heizleistung des Kondensators [kW] PKom = Aufgenommene elektrische Leistung des Kompressors [kW] QK 6a Die Leistungszahl des gesamten Systems wurde wie folgt definiert: . wobei Qu die am Plattenwärmetauscher übertragene Leistung ist: . Otl . = mK • Ch2 - h1> . = mw • Ch3 - h4> Die Gesamtleistungszahl Es betrug bei geschlossenen Klappen 5,6, bei halb geöffneten Klappen 6,4 und bei ganz geöffneten Klappen 5,6. - 24 Die Gesamtleistungszahl stieg bei halb geöffneten Klappen an, weil sich die Leistungsaufnahme des Kompressors durch die niedrigere Kondensationstemperatur infolge tieferer Außentemperaturen verringerte, während in den beiden anderen Fällen die Kondensationstemperatur etwa gleich groß aber höher war. Eine weitere wichtige Größe ist der für die Halle nutzbare, sensible Energieinhalt der Zuluft. Für Achse 2 ist dies die Summe aus der zugeführten elektrischen Leistung des Zuluftventilators und der Wärmeleistung des Nacherhi tzers. Für Achse 1 lautet die Gleichung: 6zu = . mZU • ( ~ ZU - {} AB ) • c p L [kW] mit {}zu {}AB ~pL mzu Aus daß pen der =Temperatur der Zuluft [°C] =Temperatur der Abluft [°C] = spez. Wärmekapazität von Luft [kWh/(kg·K)] = Zuluftmassenstrom [kg/h] den Werten der Tabelle 7 wurde für die Achse 1 berechnet, bei geschlossenen Klappen 32,7 kW, bei halb geöffneten Klap14 kW und bei ganz geöffneten Klappen 13,1 kW Wärmeleistung Halle zugeführt wurden. Der Lüftungswärmebedarf berechnet sich nach der Gleichung: mit ~FO mAu {}AU ~FO = Fortluftmassenstrom [kg/h] = Außenluftmassenstrom [kg/h] =Außenlufttemperatur [°C] = Fortlufttemperatur [°C] Daraus ergaben sich aus Tabelle 7 folgende Werte: ganz geöffnete Klappen: halb geöffnete Klappen: geschlossene Klappen: 25 - 8,3 kW 15,4 kW 3,9 kW Der Lüftungswärmebedarf von Schwimmhallen mit herkömmlicher Anlagentechnik berechnet sich im allgemeinen aus der Temperaturdifferenz zwischen Ab- und Außenluft und dem zugeführten Außenluftmassenstrom. Durch den Einsatz einer WRG-Anlage verringerte sich dieser Wert um den in dem Plattenwärmetauscher und der Wärmepumpe genutzten fühlbaren Wärmeinhalt der zum Wärmerückgewinn genutzten Luft. Die Gesamtwärmeleistung QG der Anlage wurde wie folgt berechnet: mit = zugeführte elektrische Leistung [kW] = Heizleistung Nacherhitzer [kW] = Wärmeleistung, die durch Kondensation frei wurde [kW] In Bild 33 ist die Gesamtwärmeleistung der Raumlufttechnischen Anlage im Wochenverlauf eingezeichnet. Wegen der geöffneten Außenklappen war der Lüftungswärmebedarf tagsüber während des Badebetriebes höher als in der Nacht. Bei Wärmegewinn durch die Globalstrahlung sank der Wärmebedarf der Halle zeitweise bis auf die zum Antrieb der Ventilatoren erforderliche Energie ab (Montag, Dienstag, Donnerstag und Sonntag). Eine weitere für die Beurteilung der Anlage wichtige Größe ist die zur Entfeuchtung von 1 kg Wasser erforderliche elektrische Arbeit. In Bild 34 ist der Wochengang der verbrauchten elektrischen Arbeit zur Entfeuchtung von 1 kg Wasser getrennt für jede Achse aufgetragen. Von der Achse 2 mußte erheblich mehr Energie zum Auskondensieren der gleichen Wassermenge eingesetzt werden. Dies war eine Folge des nur kurzfristig im Anfahrvorgang laufenden Kompressor 2, dessen Kälteleistung erst einmal das Kältemittel und den Verdampfer abkühlen mußte, bevor Wasserdampf aus der Luft auskondensiert wurde. Dagegen wurde der Kompressor der Achse 1 gelegentlich nur kurze zeit ausgeschaltet, so daß sich der Verdampfer kaum erwärmte. - 26 Die Schwimmhallenluft wurde fast ausschließlich in der Achse 1 durch die im Fortluft/Außenluftaustausch ausgetragene Wasse~­ dampfmenge und den Kondensatmassenstrom entfeuchtet. In Bild 35 ist die gemessene elektrische Arbeit bei geschlossenen Klappen ijber der Außenlufttemperatur aufgetragen. Wie zu erwarten war, war die elektrische Arbeit unabhängig von der Außenlufttemperatur und betrug 0,45 kWh/kg Kondensat. In diesem Fall kondensierte der Wasserdampf vollständig und gab damit seine latente wärme in Höhe von 2500 kJ/kg (=694 Wh/kg> an die Anlage ab. Daraus konnte für geschlossene Klappen folgende Arbeitszahl für die Wärmepumpe -bezogen nur auf den bei Kondensation von 1 kg Wasser frei werdenden Wärmegewinn- definiert werden: = Wärmeinhalt eines ·kg Wasserdampfes + 1 erford.el. Arbeit zur Kondensation = 0,694 0,45 + 1 = 2,54 Diese Arbeitszahl gibt bei Umluftbetrieb den effektiven Nutzen des eingesetzten Stromes für die Umwandlung von latenter wärme der Abluft in fühlbare wärme der Zuluft an. Dieser Wert wird später beim Vegleich mit herkömmlichen Entfeuchtungsanlagen wichtig sein. In Bild 36 ist das gleiche Diagramm für halb geöffnete Klappen dargestellt. Ein Teil des Wasserdampfes kondensierte im Verdampfer und ein weiterer Teil wurde durch den Austausch mit der Außenluft nach außen getragen. Der Anteil des Kondensats an der Entf euchtung der Abluft durch die Anlage wird bestimmt durch die absolute Feuchte der Fort-, Außen- und Abluft. Näherungsweise beträgt der Anteil des Kondensatmassenstroms bei einer Außenlufttemperatur von 8 °C und 80 % rel. Feuchte etwa 90 %, bei einer Außenlufttemperatur von -8 °C und 90 % rel. Feuchte etwa 85 %. Daraus errechnet sich eine Arbeitszahl bei 8 °C von 2,8 und bei -8 °C von 3,2. Bei einer niedrigeren Außentemperatur war die Arbeitszahl zwar größer, aber gleichzeitig stieg der Lüftungswärmebedarf. - 27 5.6 Feuchtebilanz Die latente Wärme der Abluft wird durch Kondensation in fühlbare wärme für die Zuluft umgewandelt. In Bild 37 ist der tägliche Kondensatmassenstrom und die entsprechende durch Kondensation freigewordene wärme aufgetragen. Der tägliche Kondensatmassenstrom schwankte zwischen 300 und 800 l; dies entsprach einem Wärmegewinn von 200 bis 555 kWh pro Tag. Im Zeitraum vom 29.10.84 bis zum 11.2.84 wurden in Achse 1 58.898 1 Wasser C= 40.875 kWh) und in Achse 2 2.224 1 C= 1.550 kWh) auskondensiert; zusammen betrug der Wärmegewinn durch Kondensation 42.425 kWh. Im Mittel wurden rund 580 1 Wasser pro Tag auskondensiert und 400 kWh wärme pro Tag aus dem Kondensat gewonnen. 5.7 Energiebilanz Die Klimadaten für den Zeitraum vom 1.2.1984 bis zum 28.2.1985 sind als Tagesmittel- bzw. Tagessummenwert in Bild 38 eingetragen. Der tägliche Strom- und Wärmeverbrauch der Raumlufttechnischen Anlage der Schwimmhalle für den gleichen Zeitraum ist in Bild 39 eingetragen. Die Anlage verbrauchte in dem betrachteten Zeitraum zwischen 300 und 700 kWh/d. Höhere Verbrauchswerte wurden vor der Wartung der Anlage am 23.10.1984 gemessen. Infolge einer fehlerhaften Messung der relativen Feuchte mit dem eingebauten Meßfühler für die Regelung waren die Kompressoren länger, als es zum Erreichen der eingestellten Sollfeuchte erforderlich war, in Betrieb. An einigen Tagen~in der ersten Oktoberhälfte wurde die Anlage wegen einer Großreinigung abgeschaltet und verbrauchte weniger Strom. Das Wärmemengenmeßgerät des Luftnacherhitzers wurde am 17.10.1984 an die Meßwerterfassungsanlage angeschlossen. In den Monaten zuvor wurde nur zwischen dem 25.9. und dem 2.10.1984 451 kWh und zwischen dem 9.10. und 17.10.1984 121 kWh wärme über den Luftnacherhitzer zugeführt. Auch während der kalten Tag~ im Februar 1984 wurde keine wärme über den Nacherhitzer zugeführt. Nachdem der Feuchtefühler neu eingestellt worden war, wurde weniger Wärme von dem Kompressor der Achse 2 zugeführt. Zur Deckung des Wärmebedarfs wurde nun der Luftnacherhitzer eingeschaltet, - 28 - der insbesondere an den kalten Tagen im Winter 1985 bis zu 1300 kWh/d wärme zuführte. / In--Bild 40 ist für den Zeitraum vom 25.10.1984 bis zum 10.2.1985 die von der Raumlufttechnischen Anlage der Schwimmhalle verbrauchte Energie in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur aufgetragen. Die eingezeichnete Regressionsgerade hat die Gleichung: Ö= 900,2 - 38,4• 3AU [kWh/d] mit = der Anlage in Form von Strom und wärme zugeführte Energie [kWh/d] aAU =Außenlufttemperatur [°C] Q und weist ein Bestimmtheitsmaß von 86 % auf. Die Streuung der Meßwerte um die eingezeichnete Gerade ist auf verschiedene Ursachen zurückzuführen, wie - klimatische Einflüsse - Öffnungszeiten des Bades und dem damit verbundenen Lüftungswärmebedarf - Besucheranzahl und -dichte. In Bild 41 ist der Einfluß der Globalstrahlung für denselben Zeitraum dargestellt. zur Ermittlung der eingezeichneten Regressionsgeraden wurde nach Tagen mit geringer -kleiner als 1 kWh/m2d- und höherer Globalstrahlung unterschieden. Bei schwacher Globalstrahlung lautet die Regressionsgleichung: . o = 916,6 - 37,3· aAu [kWh/d] und weist ein Bestimmtheitsmaß von 86,8 % auf. Bei starker Globalstrahlung lautet die Regressionsgleichung: . o = 824,8 - 35,o· aAu [kWh/d] und weist ein Bestimmtheitsmaß von 80,6 % auf. An Tagen mit geringer Globalstrahlung ist der Energieverbrauch der Schwimmhalle um ca. 60 bis 100 kWh/d höher. - 29 In Bild 42 ist der Einfluß der Windgeschwindigkeit auf den Energieverbrauch bei schwacher Globalstrahlung dargestellt. Für eine Windgeschwindigkeit größer als 4 m/s im Tagesmittel lautet die Regressionsgleichung Q= 972,7 - 40,5• .\7AU (kWh/d] und weist ein Bestimmtheitsmaß von 79,3 % auf. Für Windgeschwindigkeiten kleiner als 4 m/s im Tagesmittel lautet die Regressionsgleichung Q = 902,5 - 37,9· .\7AU (kWh/d] und weist ein Bestimmtheitsmaß von 89,6 % auf. Bei höheren Windgeschwindigkeiten ste~gt der Wärmeverbrauch mit abnehmender Außenlufttemperatur stärker an. In Bild 43 wurde die Summe aus dem Wärmeeintrag durch Strom, Nacherhitzer und dem Wärmegewinn durch den kondensierenden Wasserdampf gebildet und über der Außenlufttemperatur aufgetragen. Die Regressionsgleichung lautet hier: Q = 1282,7 - 0,34· '7Au [kWh/d] und weist ein B'estirnmtheitsmaß von 84,8 % auf. Beim Vergleichen mit Bild 40 fällt auf, daß bei 14 °C Außentemperatur der Wärmegewinn aus Kond~nsat rund 430 kWh/d, bei -120 C dagegen nur noch 350 kWh/d betrug. Dieser Abfall ist damit zu erklären, daß bei niedrigen Außenlufttemperaturen die Entfeuchtung über Fehlluft und Fortluft anstieg und so weniger Wasserdampf für die Kondensation übrigblieb. Darüberhinaus wurde beobachtet, daß mit sinkender Außentemperatur weniger Badegäste das Schwimmbad besuchten und folglich der Verdunstungsmassenstrom sank. In Bild 44 ist die monatliche Wärmeabgabe an die Schwimmhalle und das Becken aufgetragen. Im Oktober wurde das gesamte Beckenwasser bei der Großreinigung abgelassen und mußte bei der Neufüllung wieder erwärmt werden. Im - 30 Januar 1985 war der Wärmebedarf für das Badewasser größer, weil ein Teil des Wassers im großen Becken wegen Umbauarbeiten abgelassen und das nachgefüllte Wasser dann wieder erwärmt werden mußte. Der Wärmeeintrag in das kleine Becken war in den ersten fünf Monaten sehr hoch, weil das dem kleinen Becken zugeführte Wasser ständig erwärmt wurde, um die Temperatur im kleinen Becken um 2 K über der Temperatur des großen Beckens zu halten. Ab Juni wurde das kleine Becken nur noch zu den öffentlichen Badezeiten erwärmt, wodurch die Wärmezufuhr deutlich vermindert werden konnte. Der Eintrag über die Wärmebänke betrug während des gesamten Betrachtungszeitraums ungefähr 1.500 kWh pro Monat. Der Stromverbrauch für die Lüftung der Schwimmhalle nahm von 18.644 kWh im Januar 1984 auf 12.319 kWh im Januar 1985 ab. Seit November 1984 lag der Stromverbrauch nahezu unverändert bei etwa 12.000 kWh pro Monat. Im Winter 1984/85 wurde auch über die Nacherhitzer der Raumlufttechnischen Anlage Wärme eingetragen, im Gegensatz zu den"wintermonaten des Jahres zuvor. Die Gründe für den geringeren Stromverbrauch und höheren Wärmeverbrauch der Anlage werden im weiteren erläutert. In Bild 45 wird der Energieverbrauch in zwei Zeiträumen von jeweils vierwöchiger Dauer (Februar 1984 und Februar 1985) miteinander verglichen. Wärmequellen, deren Wärmeeintrag in beiden Zeiträumen ungefähr gleich groß war, wurden nicht gesondert aufgeführt. Diese waren der Wärmeeintrag durch Besucher, Globalstrahlung und Beleuchtung. Beim Vergleich der Werte für die Raumlufttechnische Anlage fällt auf, daß 1984 eine größere Wärmemenge durch Kondensation zurückgewonnen wurde und keine wärme durch den Luftnacherhitzer eingetragen wurde. Dagegen wurde 1985 6,9 MWh.weniger Strom verbraucht und 12,1 MWh Wärme durch den Luftnacherhitzer eingetragen. Insgesamt wurden im Februar 1985 2,7 MWh wärme aus dem Heizungskreislauf entnommen und über den Lufterhitzer der Raumlufttechnischen Anlage der Schwimmhalle und über die wärmetauscher dem Beckenwasserkreislauf zugeführt. zum Antrieb der Kompressoren wurden 6,9 MWh elektrische Energie gegenüber dem gleichen Monat des Vorjahres eingespart. Im Februar 1984 war die mittlere monatliche Außenlufttemperatur mit 1,7 °C um 0,7 K höher als im folgenden Jahr. Gemäß Bild 43 - 31 wäre zu erwarten gewesen, daß etwa 660 kWh weniger Energie verbraucht worden wären; tatsächlich wurden aber 2.800 kWh mehr verbraucht. Die Temperatur der Hallenluft lag im Februar 1984 im Mittel um 0,3 K über der Wassertemperatur. Sie schwankte dabei zwischen 28,5 und 29,5 °C. Die relative Feuchte der Hallenluft betrug im Mittel 52 %. Im Jahr darauf lag die Hallenlufttemperatur im Bereich zwischen 30,8 und 31,2 °C und im Mittel 1,7 K über der Wassertemperatur. Die relative Feuchte betrug etwa 58 %. Wegen der höheren Hallenlufttemperatur und -feuchte im Februar 1985 verdunstete weniger Wasser. Folglich verringerte sich der Kondensatmassenstrom von 25.172 kg auf 13.685 kg. Bei der Entfeuchtung der Schwimmhallenluft konnten somit 6,9 MWh elektrische Energie eingespart werden. ·Infolge der geringeren Verdunstung brauchte auch weniger wärme zur Deckung der Verdunstungsverluste in das Becken eingetragen werden. In der Monatsbilanz (Bild 44) ist ein geringerer Stromverbrauch ab November 1984 zu erkennen, nachdem am 24.10.1984 der Feuchtefühler neu eingestellt worden war. Unter Berücksichtigung der Einflüsse durch Außenlufttemperatur und des Wärmeeintrages zur Erwärmung von nachgefülltem Beckenwasser zeigt sich eine deutliche Energieeinsparung nach der Neueinstellung. Im November 1984 war der gesamte Energieverbrauch trotz einer gegenüber Juni 1984 um 4,5 K niedrigeren Monatsmitteltemperatur der Außenluft nur geringfügig höher, wobei der Stromverbrauch im November mit 12,9 MWh um 1,6 MWh unter dem Juniverbrauch lag. Aus der Außenlufttemperaturdifferenz hätte sich nach Bild 42 ein um 5,4 MWh höherer Wärmeverbrauch für Strom und Nacherhitzer ergeben; tatsächlich wurden nur 0,7 MWh mehr Energie verbraucht. An beiden Beispielen zeigte sich, daß durch eine Erhöhung der Temperaturdifferenz zwischen Hallenluft und Beckenwasser und eine Erhöhung der Hallenluftf euchte der Stromverbrauch für die Anlage erheblich verringert werden konnte und der gesamte Energieverbrauch sank. Bei den Beispielen lag die Ersparnis in der Größenordnung · von 4 MWh pro Monat. Für den Zeitraum vom 26.10.1984 bis zum 10.2.1985 wurden folgende Energieverbräuche für die Raumlufttechnische Anlage gemessen bzw. errechnet: ) f - 32 - WM Nacherhitzer . 36,9 MWh - elektrische Arbeit Zuluftventilatoren - Kompressoren und Fortluftventilatoren 43,0 MWh 17,1 MWh 25,9 MWh - gewonnene wärme - WM Kondensat Achse 1 - WM Kondensat Achse 2 - der Fortluf t entzogene fühlbare wärme 47,3 41,1 1,6 4,6 MWh MWh MWh MWh Daraus ergab sich für diesen Zeitraum ein Verhältnis von gewonnener wärme zur dafür aufgebrachten elektrischen Arbeit der Kompressoren und Fortluftventilatoren von 1,8. Das entspricht einer Arbeitszahl von 2,8. Die tatsächliche Arbeitszahl der Anlage ist höher, da bei dieser Betrachtung die aus der Umluft entzogene fühlbare wärme nicht bei der gewonnenen wärme berücksichtigt wurde. 5.8 Folgerungen Die Anlage wurde nach VDI 2089 gemäß den dort angegebenen Werten für Verdunstung von Beckenwasser in der Schwimmhalle ausgelegt. Die gemessene Verdunstung lag unter den in der Richtlinie angegebenen Werten Cs. Kapitel 5.3). Für die tatsächliche Verdunstung .reichte die Entfeuchtungsleistung durch Achse 1 fast immer aus. Der Kompressor der Achse 2 ging nur selten bei tlberschreiten der Feuchtestufe 2 in Betrieb. Als der Kompressor der Achse 2 eingeschaltet war, wurde die Feuchte in der Hallenluft schnell wieder abgebaut, so daß der Kompressor nach kurzer Zeit wieder abschaltete. In dem Zeitraum vom 26.10.1984 bis zum 10.2.1985 lag der Anteil der Achse 2 am gesamten Kondensatmassenstrom bei 3,6 %. Eine Analyse des Stromverbrauchs der Lüftungsanlage in den Sommermonaten des Jahres 1984 zeigte, daß n~r selten beide Achsen in Betrieb waren. In der Regel reichte fast immer ein Kompressor zur Entfeuchtung der Schwimmhalle aus. Auch die in /9, 10/ aufgeführten Meßwerte sagen aus, daß in einer Schwimmhalle im praktischen Betrieb weniger Wasser verdunstet als in der VDI 2089 angegeben ist. Aus den Meßergebnissen kann daher geschlossen werden, daß die Entf euchtungsleistung der eingebauten Anlage unter den angegebenen Randbedingungen zu groß bemessen ist. - 33 - Allerdings sind diese Ergebnisse nur auf Schwimmhallen bei gleichen Randbedingungen (Temperaturen, rel. Luftfeuchte, bauliche Gestaltung, Besucherzahl u.a.) übertragbar. Die qualitativen Auswirkungen bei der Veränderung verschiedener Einflußgrößen wurde bereits aufgezeichnet. Genauere Aussagen hinsichtlich der Auslegung und des Energieverbrauchs von wärme rückgewinnenden Lüftungsanlagen können erst dann getroffen werden, wenn die Einflußgrößen quantifizierbar sind. I 1 - 34 6. .Änderungen 6.1 Durchgeführte .Änderungen Folgende .Änderungen wurden aufgrund der Ergebnisse erster meßtechnischer Untersuchungen vorgeschlagen und von der Herstellerfirma Mitte Februar 1985 ausgeführt: - Abschaltung des Zuluftventilators 2 bei Ruhebetrieb - Einbau von neuen Stellmotoren für das Klappensystem. Da die Achse 2 kaum zur Entf euchtung beitrug und aus versuchstechnischen Gründen während der Wintermonate nur als Heizregister arbeitete, wurde eine neue Regelung eingebaut. Diese schaltet bei Ruhebetrieb den zuluftventilator 2 ab, wenn weder die Entfeuchtungsleistung dieser Achse noch die Heizleistung angefordert wird. Hinter den Abluftstutzen der Achse 2 wurde eine automatisch gesteuerte Klappe eingebaut, die bei Stillstand des Zuluftventilators eine rückwärtige Durchströmung der Achse 2 verhindert. In dem zweiwöchigen Zeitraum vom 18.3. bis 1.4.1985 (336 Stunden = 100 %). betrug die Laµfzeit des Zuluftventilators der Achse· 2 202,6 Stunden (60,3 %). Die Stillstandzeit betrug 133,4 Stunden; das waren rund 74 % der Ruhebetriebszeit (182 Stunden). Durch den Stillstand verringerte sich die Leistungsaufnahme der beiden zuluftventilatoren von 6,8 auf 4 kW. Hieraus errechnet sich eine Einsparung von 187 kWh pro Woche. Die maximale mögliche Stillstandzeit entspricht- der Zeitdauer des Ruhebetriebs. Diese beträgt 92 Stunden je Woche. Daraus errechnet sich eine maximal mögliche Einsparung von 255 kWh je Woche. D"·rch den Einbau von getrennten Stellmotoren für die Außenluftund Fortluftklappen konnten die Stellungen der Klappen neu justiert werden. Dadurch wurde bei halb geöffneten Klappen der zugeführte Außenluftmassenstrom und damit auch der Lüftungswärmebedarf vermindert. Bei geschlossenen Klappen wurde eine bessere Abdichtung erreicht. 6.2 Vorschläge für weitere .Änderungen Auch während des Badebetriebes trug die Achse 2 kaum zur Ent,feuchtung bei. Daher sollte auch in diesen Zeiträumen der Zuluftventilator der Achse 2 nur dann in Betrieb gehen, wenn der Kompressor zur Entfeuchtung oder Beheizung der Schwimmhalle eingeschaltet wird. / - 35 - Durch eine Erhöhung der Hallenfeuchte in den Zeiträumen des Ruhebetriebs kann die Verdunstung weiter gesenkt werden. Dabei ist darauf zu achten, daß im Winter an den Fenstern und den Wandflächen die Taupunkttemperatur nicht unterschritten wird. Die Beckenwassertemperatur schwankte im Laufe der Woche bedingt durch den Warmbadetag zwischen 29 und 30 °C. Um ein Ansteigen der Verdunstung bei einer höheren Wassertemperatur zu vermeiden, sollte die Hallenlufttemperatur nach der Beckenwassertemperatur geführt werden. Die Erfahrungen haben gezeigt, daß es physiologisch und energetisch günstig ist, die Hallenlufttemperatur um 2 K über die Beckenwassertemperatur anzuheben. Im Sommer, wenn keine wärme in der Schwimmhalle benötigt wird, wird die Schwimmhallenluft über Außenluft-/Fortluft-Betrieb entfeuchtet und die Abluft mit einem hohen Enthalpiegehalt ins Freie getragen. Durch den Einbau eines zusätzlichen Wasserkondensators könnte diese Wärme für die Brauchwasser- oder Beckenwassererwärmung genutzt werden. Der Wärmeentzug würde bei für eine Wärmepumpe günstigen Betriebsbedingungen stattfinden. - 36 7. Vergleich mit herkömmlichen Entfeuchtungsanlagen In herkömmlichen Schwimmbädern wird die Schwimmhallenluft durch den Austausch von Fortluft gegen Außenluft entfeuchtet. Die Außenluft muß dabei auf die Temperatur der Hallenluft erwärmt werden. Der Energieverbrauch der in.der KSH Schwalmtal eingebauten Lüftungsanlage wird nun mit dem Energieverbrauch der zwei folgenden Entfeuchtungssysteme verglichen: System 1 Die Fortluft wird mit Hallenlufttemperatur ins Freie geblasen und die angesaugte Außenluft auf Hallenlufttemperatur erwärmt. System 2 Die Fortluft wird durch einen Plattenwärmetauscher geleitet, dort abgekühlt und dann ins Freie geblasen. Die angesaugte Außenluft wird im Plattenwärmetauscher vorgewärmt und dann auf Hallenlufttemperatur erwärmt. Als Wirkungsgrad des Plattenwärmetauschers wurden 50 % angenommen. Da die Achse 2 nur einen sehr kleinen Beitrag zur Entfeuchtung leistete, wurden für den Vergleich nur die Werte der Achse 1 herangezogen. Damit wurde nicht berücksichtigt, daß an den wenigen Zeitpunkten, an denen der Kompressor 2 in Betrieb war, die tatsächlich erforderliche Wärmeleistung größer war als im folgenden berechnet. Für die Gesamtbetrachtung kann dieser Anteil vernachlässigt werden. Der bei den Systemen 1 und 2 erforderliche Massenstrom zum Luftaustausch wurde durch folgende Gleichung bestimmt: . mwa [kg/h] mit mwa xAu xAB = Wasseraustrag durch Kondensat und Fortluft/ Außenluftaustausch [g/h] = absolute Feuchte der Außenluft [g/kg tr. Luft] = absolute Feuchte der Abluft [g/kg tr. Luft] - 37 - Die für die Erwärmung der angesaugten Außenluft erforderliche Wärmeleistung QL wurde wie folgt berechnet: = . mAu • ( .{}AB - .{}AU) • CpL [kW] Durch den Betrieb der Wärmepumpe WQrde die Zuluft über Ablufttemperatur erwärmt und so fühlbare Wärme Qp der Halle zugeführt: Qp = mzu • ( .{} ZU - .{}AB) • CpL [kW] Die Wärmeleistung, die bei Ersatz der eingebauten Anlage durch das System 1 aufgebracht werden müßte, um die g'leiche Wärme und Entfeuchtungsleistung zu erreichen, beträgt: 0Ersl = QL + Qp [kW] Bei Einsatz des Systems 2 mit einem Plattenwärmetauscher mit SO % Wirkungsgrad lautet diese: Die nach diesen Gleichungen aus gemessenen werten berechnete und zur Entfeuchtung erforderliche Wärmeleistung wurde für beide Systeme bei jeweils geschlossenen bzw. halb geöffneten Außenklappen in Bild 46 dargestellt. Für das System 1 mit geschlossenen Außenklappen ergab sich in dem Temperaturbereich von -15 °C bis 9 °C im Mittel eine Wärmeleistung von 49 kW. Diese Wärmeleistung ist fast unabhängig von der Außentemperatur. Dies ist darauf zurückzuführen, daß ungefähr im gleichen Maße wie die Temperaturdifferenz zwischen der Hallenund Außenluft zunimmt, auch die Feuchtedifferenz zwischen der Hallen- und Außenluft zunimmt. Daher ist bei einer niedrigen Außenlufttemperatur eine geringere Menge Außenluft zur Entfeuchtung der Schwimmhallenluft erforderlich als bei einer höheren Außenlufttemperatur. Bei halb geöffneten Außenklappen vergrößerte sich die zur Entf euchtung erforderliche Wärmeleistung von rund 52 kW bei 8 °C auf 56,5 kW bei -10 °C. Bei niedrigen Außenlufttemperaturen fand im Plat- - 38 tenwärmetauscher der eingebauten Anlage eine bessere Vorkühlung statt und die auskondensierte Wassermasse, die zur Wärmerückgewinnung beitrug, erhöhte sich. In herkömmlichen Systemen ist dann ein erhöhter Luftwechsel zur Entfeuchtung erforderlich. Folglich stieg bei herkömmlichen Systemen mit fallender Außenlufttemperatur die Heizleistung an. Für das System 2 lagen die berechneten Wärmeleistungen durch den Einsatz des Plattenwärmetauschers deutlich niedriger. So betrug die mittlere Wärmeleistung bei geschlossenen Außenklappen 36 kW. Bei halb geöffneten Klappen fiel die erforderliche Wärmeleistung von rund 34 kW bei 8 °C auf rund 30,5 kW bei -10 °C. Durch den Plattenwärmetauscher vergrößerte sich der Anteil an rückgewinnbarer Wärme bei niedrigen Außentemperaturen durch erhöhte Kondensation und verringert so im Gegensatz zum System 1 die nötige Wärmeleistung. Der berechneten Wärmeleistung der beiden Systeme steht die aufgenommene elektrische Leistung des Kompressors der eingebauten Anlage gegenüber. Diese schwankte bei geschlossenen Klappen zwischen 9,3 und 9,8 kW, im Mittel betrug sie 9,5 kW. Bei halb geöffneten Klappen schwankte der wert zwischen 7,9 und 8,7 kW, im Mittel betrug er 8,4 kW (Bild 30+32}. Das Verhältnis zwischen der errechneten Wärmeleistung und der Leistungsaufnahme des Kompressors gibt damit an, welche Wärmemenge durch das eingebaute System im Vergleich zu den beiden anderen Systemen durch den Einsatz von elektrischen Strom ersetzt wird. Dies Verhältnis betrpg für das System 1 bei geschlossenen Außenklappen 5,2, bei halb geöf~neten Außenklappen etwa 6,4. Im System 2 lagen die Werte niedriger. Sie betrugen unabhängig von der Klappenstellung etwa 3,8. Die in der KSH Schwalmtal Aufgaben: eingebaut~ Lüftungsanlage erfüllt zwei Zum einen entfeuchtet sie die Schwimmhallenluft, zum anderen deckt sie mit der aus dem Kondensat gewonnenen Energie teilweise oder gänzlich den Wärmebedarf der Schwimmhalle. Dazu wird elektrische Energie zum Antrieb der Kompressoren eingesetzt. Die über die Lufterhitzer zugef~hrte wärme braucht für die folgende Betrachtung nicht berücksichtigt werden. Um das gleiche Ergebnis, das mit der in der KSH Schwalmtal eingebauten Lüftungsanlage nur - 39 mit Einsatz von elektrischer Energie erreicht wurde, mit einer der beiden vergleichsweise aufgeführten Anlagen zu erzielen, muß eine Wärmemenge zugeführt werden, die sich aus 3 Teilen zusammensetzt: - wärme, um das auszutauschende Luftvolumen auf Schwimmhallenlufttemperatur zu erhitzen - eine Wärmemenge von der Größe des latenten Wärmerückgewinns am Verdampf er der Wärmepumpe - eine Wärmemenge, die äquivalent der eingesetzten elektrischen Energie zum Antrieb der Kompressoren ist .. Die beiden letztgenannten Wärmanteile werden in der eingebauten Anlage am Kondensator der Zuluft zugeführt und müßten von herkömmlichen Anlagen zusätzlich aufgebracht werden. Um die Verbrauchswerte verschiedener Anlagen miteinander vergleichen zu können, ist es sinnvoll, alle Angaben auf die Menge von 1 kg Wasserdampf, der der Schwimmhallenluft entzogen werden muß, zu beziehen. Die folgende Zahlenwertbetrachtung bezieht sich auf den Fall der geschlossenen Klappen. Bei der Entfeuchtung von einem kg Wasserdampf bei 30 °C Temperatur und 50 % relativer Feuchte der Hallenluft sowie 5 °C Temperatur und 90 % relativer Feuchte der Außenluft sind zur Erwärmung der Außenluft auf Hallenlufttemperatur 964 Wh bei System 1 und 482 Wh bei System 2 erforderlich. Am Verdampfer werden je kg Kondensat 694 Wh latente wärme zurückgewonnen und dem Kompressor rund 400 Wh elektrische Arbeit zugeführt. Einer einzusetzenden Wärmemenge von 2058 Wh/kg bei System 1 und 1576 Wh/kg bei System 2 steht die für den Antrieb des Kompressors erforderliche elektrische Arbeit (400 Wh) gegenüber. Daraus berechnet sich für das System 1 ein Verhältnis von einzusetzender Wärmemenge zu elektrischer Arbeit von rund 5,1, für das System 2 von rund 3,9. Diese Werte zeigen eine gute tlbereinstimmung mit den zuvor berechneten Arbeitszahlen. Mit der eingebauten und untersuchten Anlage kann der Energieverbrauch zur Entf euchtung und Erwärmung der Schwimmhallenluft gegenüber herkömmlichen Systemen erheblich gesenkt werden. Im Zeitraum vom 29.10.1984 bis zum 10.2.1985 konnten durch den Einsatz von 23,2 MWh Strom gegenüber System 1 ca. 125-130 MWh, gegenüber System 2 ca. 88 MWh wärme ersetzt werden. - 40 8. Zusammenfassung Um den Energieverbrauch zur Entfeuchtung und Beheizung der Schwimmhalle zu senken, wurde in der KSH Schwalmtal eine zweiachsige Raumlufttechnische Anlage mit Rekuperatoren und Wärmepumpen eingebaut. Diese Anlage deckt den Wärmebedarf der Halle zuerst durch den Wärmerückgewinn aus Schwimmhallenabluft durch den Wärmeaustausch in einem Plattenwärmeaustauscher und durch Kondensation der in der Abluft enthaltenen Feuchte in dem Verdampfer eines anlageninternen Wärmepumpenkreislaufs. Bei tiefen Außenlufttemperaturen wird zusätzlich über den Luftnacherhitzer wärme aus dem Heizungskreislauf eingetragen. Bei hohen Außenlufttemperaturen und fehlendem Wärmebedarf wird die Schwimmhallenluft direkt im Austausch gegen Außenluft entfeuchtet. Die Anlage zeigte ein Betriebsverhalten, wie es nach den Angaben des Herstellers zu erwarten war. Die unterschiedliche Ausnutzung des Kompressors 1 mit 91,8 % gegenüber 6,1 % des Kompressors 2 weist darauf hin, daß die Anlage zur Entfeuchtung der Schwimmhallenluft zu groß bemessen ist. Die physikalischen Vorgänge bei verschiedenen Klappenstellungen der Raumlufttechnischen Anlage sind sehr komplex und werden anhand von drei ausgesuchten Betriebszuständen im h-x Diagramm erläutert. Aus den gemessenen Werten wurde bei unbenutzter Schwimmhalle eine mittlere Verdunstung von 90 bis 100 g/(m2·h) bezogen auf die Beckenoberfläche von 270 m2 und 70 bis 80 g/(m~·h), bezogen auf die tatsächliche Wasseroberfläche von 340 m2 berechnet. Die zur Auslegung zugrundegelegten Werte gemäß der VDI 2089 liegen mit 200 bis 220 g/(m2·h) bei vergleichbaren Bedingungen und einer Wasserfläche von 270 m2 um den Faktor 2 höher. Es wird jedoch deutlich darauf hingewiesen, daß dieses Ergebnis nur auf Schwimmhallen bei gleichen Randbedingungen (Temperaturen, rel. Luftfeuchte, bauliche Gestaltung, Besucheranzahl u.a.) übertragbar sind. Die Entf euchtungsleistungen jeder der beiden Achsen durch Kondensation betrugen in Abhängigkeit von der Klappenstellung und Außenlufttemperatur 20 bis 32 l/h. Der Anteil der Achse 2 am gesamten Kondensatmassenstrom betrug 3,6 %. zur Entfeuchtung reichte die Leistung der Achse 1 fast immer aus. Der wasseraustrag über Fehlluft und Fortluft betrug in Abhängigkeit von der absoluten Feuchte der Außenluft und der Klappenstellung bis zu 30 l/h. - 41 Von den verschiedenen inneren und äußeren Wärmequellen der Schwimmhalle war die Wärmeabgabe über die Beckenwasseroberf läche mit mindestens 480 kWh latenter wärme jeden Tag mit Abstand am größten. Durch die Globalstrahlung wurde bis zu 90 kWh wärme am Tag in die Halle eingetragen. Die Raumlufttechnische Anlage benötigte eine elektrische Leistung zwischen 6,8 und 29,6 kW. Ober den Luftnacherhitzer wurden bis zu 70 kW Heizleistung der Schwimmhalle zugeführt. Die Wärmeleistung durch Kondensatio~ bei eingeschaltetem Kompressor 1 betrug 17 bis 20 kW. Aus den Energieflußbildern wurde eine Leistungszahl der Wärmepumpe zwischen 3,7 und 4,1 und ein Wirkungsgrad des Plattenwärmetauschers zwischen 41 % und 53 % berechnet. zur Entf euchtung von 1 kg Wasser waren bei geschlossenen Außenklappen 0,45 kWh elektrische Arbeit erforderlich. Bei geschlossenen Klappen war die der Halle zugeführte wärme um den Faktor 2,5 größer als die zur Entfeuchtung erforderliche elektrische Arbeit; der Faktor stieg bis auf 3,2 bei geöffneten Klappen an. Die Feuchtebilanz ergab einen täglichen Kondensatmassenst~om zwischen 300 und 800 Litern. Dies entspricht einem Wärmegewinn zwischen 200 und 555 kWh/d. Der tägliche Energiebedarf schwankte zwischen 400 kWh bei 12 °C und 1600 kWh bei -12 °C Außenlufttemperatur. Bei hohen Windgeschwindigkeiten stieg der tägliche Energiebedarf um 40 bis 60 kWh, durch Globalstrahlung verringerte sich der Energiebedarf bis zu 100 kWh. Durch höhere Hallenlufttemperatur und -feuchte wurde eine Einsparung von 4 MWh für zwei vergleichbare vierwöchige Zeiträume festgestellt. Durch eine fehlerhafte Feuchteregelung wurden erhebliche Energiemengen unnötig nach außen geführt. Um Energie einzusparen, ist es ratsam, die Feuchteregelung und insbesondere den Feuchtefühler regelmäßig zu überprüfen. Die Wärmepumpe konnte mit einer mittleren Arbeitszahl von 2,8 die latente Wärme der Abluft als fühlbare Wärme auf die Zuluft übertragen. Aufgrund der Ergebnisse erster meßtechnischer Untersuchungen wurden Änderungen an der Lüftungsanlage durchgeführt. Die Änderungen - 42 bewirkten, daß sich während der Ruhezeit die Laufzeit des Zuluftventilators 2 um 75 % verkürzte. Dadurch konnten 190 kWh in einer Woche eingespart werden. Wenn der zuluftventilator während des Ruhebetriebes von der neuen Regelung nicht eingeschaltet wird, lassen sich 255 kWh elektrische Energie pro Woche einsparen. weitere Änderungen wurden vorgeschlagen mit dem Ziel, die Verdunstung in der Halle zu vermindern und die Laufzeit des Zuluftventilators 2 weiter herabzusetzen. Damit könnte der Strombedarf der Lüftungsanlage weiter gesenkt werden. Durch den Betrieb der eingebauten Anlage konnte im Zeitraum vom 29.10.1984 bis zum 10.2.1985 der Energieverbrauch gegenüber herkömmlichen Entfeuchtungssystemen erheblich gesenkt werden. Durch den Einsatz von 23,2 MWh Strom konnten gegenüber einer Entfeuchtungsanlage mit Fortluft- Außenluftaustausch ohne Plattenwärmetauscher rund 125 MWh Wärme, gegenüber einer Anlage mit Plattenwärmetauscher rund 88 MWh eingespart werden. Das Verhältnis von Wärmeeinsparung zu Stromeinsatz beträgt bei einer Außenluftentf euchtungsanlage ohne Plattenwärmetauscher 5,1, bei Anlage mit Plattenwärmetauscher 3,9. - 43 Literaturverzeichnis /1/ Recknagel, Sprenger: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik. 62. Auflage, Verlag R. Oldenbourg, München 1983. /2/ Arbeitskreis der Dozenten für Klimatechnik, Lehrbuch der Klimatechnik, Band 1: Grundlagen. 3. Auflage, Verlag C.F. Müller, Karlsruhe 1980. /3/ VDI 2089, Blatt 1: Heizung, Raumlufttechnik und Brauchwasserbereitung in Hallenbädern. Dezember 1978. /4/ Wieland, H.: Vorbereitung und Durchführung von Druck-/Volumenstrommessung. HLH 35 (1984) Nr. 6, S. 266/270. /5/ Richter, W.: Arithmetische Methoden für Netzmessungen des Volumenstromes in Leitungen mit Rechteck-Querschnitt. HLH 23 (1972) Nr. 8, S. 250/253. /6/ Rouvel, L.: Energieversorgung und Raumkonditionierung. Vorlesung an der TU München. /7/ Schaefer, H.: Gewinnen und Verarbeiten energetischer Daten. Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Kraftwerkstechnik. TU München, 1982. /8/ Arbeitskreis der Dozenten für Klimatechnik, . Lehrbuch der Klimatechnik Band 2: Berechnung und Regelung. 2. Auflage, Verlag C.F. Müller, Karlsruhe 1983. /9/ Döring, E.: zur Auslegung von Lüftungsanlagen für Hallenschwimmbäder. HLH 30 (1979) ~r. 6, S. 211/216. /10/ Biasin, K., Krumme, W.: Die Wasserverdunstung in einem Innenschwimmbad. Elektrowärme international 32 (1974) A 3, s. 115/129. Einheiten und Formelzeichen (nach DIN 1946) Formelzeichen Bene~nung Einheit c Wärmekapazität spez:. Enthalpie Massenstrom absolute Feuchte Fläche Leistung Wärmeleistung Volumenstrom Arbeitszahl Temperatur relative Luftfeuchte Dichte kJ/kg K J/kg kg/h g/kg m2 kW kW m3/h . h m X A p Q v ß ~ lf> p spez~ oc % kg/m3 Indizes e el p A AB AU B el FE FO Korn KOl K02 KSH L PWT PWW RA SH UM Wa WL WM WP WR zu entf euchtet elektrisch isobar Achse Abluft Außenluft Becken elektrisch Fehlluft Fortluft Kompressor Kondensat Achse 1 Kondensat Achse 2 Kleinschwimmhalle Luft Plattenwärmetauscher Pumpenwarmwasser Raum (Schwimmhalle) Schwimmhalle Umluft Wasser zum Wärmerückgewinn genutzte Luft Wärmemenge Wärmepumpe Wärmerückgewinnung Zuluft Hallenlufttemperatur Hallenluf tf euchte 29 - 31 oc 55 % Raumvolumen 5.000 m3 Raumbegrenzungsfläche - Grundfläche - Wasseroberfläche (nicht Beckenwasserfläche) - Beckenumgangsfläche (einschl. Wärmebänke) - Außenwand - Fensterfläche - Blechschale und Mauerwerk (Außenluft) - Mauerwerk (Erdreich) - Innenwand ~ Fensterfläche - Mauerwerk - Dachfläche - hoher Trakt - niedriger Trakt - Türen 2.415 732 340 402 649 150 475 24 246 80 166 770 666 104 18 Wärmedurchgangskoeffizienten: - Wände mit Blechschalenverkleidung - Mauerwerk außen - Mauerwerk innen - Dach niedriger Trakt - Dach hoher Trakt - Fensterflächen Schwimmhalle außen Fensterflächen Schwimmhalle innen - Fußboden - Türen Tabelle 1: technische Kenndaten der Schwimmhalle 0,27 0,29 2,52 0,28 0,23 2,00 2,30 2,19 2,30 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 W/m2K W/m2K W/m2K W/m2K W/m2K W/m2K W/m2K W/m2K W/m2K außerhalb der Schulferien Schulferien ' Zeit Besuchergruppe Reinigung Schulen öff entl k. Verein 10 - 14 14 - 18 18 - 21 Reinigung öffentlk. Verein öffentlk. Schulen öffentlk. 7 - 21 öffentlk. Schulen öffentlk. 10 - 21 öffentlk. 8 15 20 21 öffentlk. Schulen öffentlk. Verein 7 - 20 öffentlk. Freitag 8 - 15 15 - 21 Samstag Sonntag Tag Zeit Montag 8 12 15 18 12 15 18 21 Dienstag 8 - 8 8 - 15 15 - 21 Mittwoch 8 - 15 15 - 21 Donnerstag 7 8 15 20 Tabelle 2: - - Besuchergruppe - 20 - 21 Verein Schulen öffentl k. 10 - 21 öffentlk. 8 - 17 öffentlk. 8 - 17 öffentlk. 9 - 13 öffentlk. 9 - 13 öffentlk. öffnungszeiten der KSH Schwalmtal ~Freigabe Komp.1; bei Taghet1'.'ieh: Klappe 1 auf, FL-Vent.1 langsam FS 1 ~ Freigabe Komp.2 FS 2 ~ bei Nachtbetrieb: Klappe 1 auf, FL-Vent.1 langsam FS 3 r--- Klappe 2 auf, FL-Vent.2 langsam FS 4- ~ FL-Vent.1 schnell - FS 5 ~ FL-Vent.2 schnell FS 6 34 33 ,...... 32 Klappe 2 auf FL-Vent.2 langsam - Ts 3 - 0 0 '-' H :::3 +' Cll - TS f Komp.1 Anforderung ·rs 1 T Lufterhitzer Anforderung 31 - H Q) 0. sQ) 8 3-o - 29 - 28 - 27 1 1 51 ! Y Komp.2 Anforderung 53 1 1 55 1 1 1 61 57 relative Feuchte (%) 2 63 65 Wenn ein Komp. freigegeben ist und angefordert wird, schaltet sich der zugehörige FL-Vent. ein (langsam), falls er nicht schon in Betrieb ist. - Zuschauerbetrieb: unabhRngig von der Feuchtestufe: - Klappe 1 auf, FL-Vent.1 langsam - Freigabe Komp 1 FS TS = Feuchtestufe; Sollwert: rp, = Temperaturstufe; Sollwert: Tabelle 3: = 55 96 * = 31 % der Raumlufttechnischen Anlage der Schwimmhalle bei Tag- und Nachtbetrieb in Abhängigkeit von der Abluftfeuchte und -temperatur Betriebszust~nde Wartungshinweise Wärmepumpen-Rekuperator-Klimagerät 1. Monatliche Wartung 1. Keilriemen auf Verschleiß prüfen und evtl. nachspannen; neu aufgelegte Keilriemen müssen nach 24 Stunden Laufzeit nachgespannt werden. 2. Prüfen des Filterdruckverlustes. Bei Erreichen von ca. 175 Pa Filter erneuern. 2. Halbjährliche Wartung 1. Prüfung der Keilriemenscheiben, Stellschrauben evtl. nachziehen. 2. Prüfung der Außenluftsteuerung (Schalter 0-1-2-3 und Schaltuhr). 3. Jährliche Wartung 1. Reinigung der Verdampfer und Kondensatoren. 2. Reinigung der Plattenwärmetauscher mit Hilfe der zusätzlichen Auffangwanne. 3. Wetterschutzgitter, Zu- und Abluftgitter und Kanäle auf Verschmutzung prüfen und säubern. 4. Betriebsprüfung der Kältesysteme; Füllmenge anhand des Schauglases kontrollieren. Bei Blasenbildung fehlt R 22. 5. Prüfung der Kondensatableitungen. 6. Kontrolle der Pumpenwarmwasserheizung bzw. Direktheizung. 7. Kontrolle von Klappenstellmotor, Stellhebel, Gestänge und Lamellen der Klappen. 8. Kontrolle der Temperatur- und Feuchteregelung anhand von Temperaturund Feuchtemessungen. 9. Prüfung des Transformators und aller Luftschütze und Bimetallrelais. 10. Alle Sicherungen prüfen und fest anziehen. 11. Prüfen aller elektrischen Schraub- und Steckverbindungen ·einschl. der Verdrahtung und aller Leitungen. Tabelle 4: Wartungsarbeiten und -Intervalle an der Raumlufttechnischen Anlage für die Schwimmhalle Meßorte und Meßfühler Auf dem Dach der Schwimmhalle: - Außenlufttemperatur - relative Feuchte der Außenluft - Globalstrahlung In der Schwimmhalle: - Temperatur - relative Feuchte Technikräume: - Temperatur großes Becken Rücklauf - Temperatur kleines Becken Rücklauf Wärmeeintrag ins große Becken Wärmeeintrag ins kleine Becken Lüftungsanlage: - Zuluft - Temperatur Achse 1 - Taupunkttemperatur Achse 1 - Temperatur Achse 2 - Taupunkttemperatur Achse 2 - Fortluft - Temperatur Achse 1 - Taupunkttemperatur Achse 1 - Temperatur Achse 2 - Taupunkttemperatur Achse 2 - Abluft - Temperatur - Taupunkttemperatur - Wärmeeintrag durch Luftnacherhitzen - Klappenstellung der Achsen 1 und 2 - Betriebszustand Achse 1 - Betriebszustand Achse 2 Kassenanlage: Besucher ein - Besucher aus Tabelle 5: Verzeichnis der ständig erfaßten Meßwerte -f Al O" Cl> __, __, ro O'I „ :;;-;::: 0 :::s c-t ""1 0__, 1 Datum 2 Uhrzeit 3 4a 4b 5 Zähler Lftg SH (kWh} Feuchtestufe Temperaturstufe Kl appenste 11 ung __, -'· III c-t ro ...... s:::: ""1 rs:::: ...... c-t c: :::s l.O III Al :::s Al l.O ro Vl 6 Zähler Kondensat Al (l) 7 Betr.h. Kompl. Al 8 Betr.h. FOvent A2 lgs 9 Zähler Kondensat A2 (1) 10 Betr.h. Komp A2 · 11 Betr.h. FOvent A2 lgs 12 Temp. Zuluft Al 13 Temp. Fortluft Al (") ::r ~ -'• ~ ::r Al __, __, ro 14 Temp. Zuluft A2 15 Temp. Fortluft A2 16 Temp. AU Al/A2 17 Temp. Abluft 18 AB 19 Hochdruck/Niederd. Al 20 Hochdruck/Niederd. A2 21 WM PWW kWh PWW m3 22 23, Temp. Vorl. Al+ Diff. 24 Temp. Vorl. A2 + Diff. 26 Betr.h. Flvent A2 ....... ............. ......... ......... ,,, '.,, .. '~""---·· ·- .. , Datum Stellung Außenluftklappen l Nr. 1 2 3 4 5 6 8 11 12 Meßort .:}[ 0 ( ] Abluft Al Umluft Al Abluft hinter PWT Al Abluft hinter Verdichter und Tropfenabscheider Al Fortluft Al entfeuchtete Umluft Al Fehlluft Al Außenluft Al Luft nach Erwärmung durch PWT Al Zuluft Al Zuluft A2 Fehlluft A2 WM Nacherhitzer Achse 1/2 kW Kompressor kW /Kondensat l/h für alle 3 Betriebszustände galten: Tabelle 7: 9. 1., 1985 geschlossen 6. 2. 1985 halb geöffnet lp[%) m[kg/h} 30,0 48 19,3 89 12,8 95 - - 13,1 87 -5 21, 5 44,0 38,5 75 48 16 30 8000. 3000 5000 5000 0 5000 400 400 5400 8400 8400 500 .:}[ 0 ( ] 29,7 'f}[%) m[kg/h] 47 16,5 100 8,8 10,5 10,5 95 86 86 3,8 16,8 36,0 38,3 85 45 20 29 6300 1600 4700 4700 1700 3000 1700 3400' 6400 8000 8000 200 20. 12. 1984 ganz geöffnet .:) (0(] 29,5 ll>l%J mlk gt h1 48 16,9 100 8,6 9,8 93 88 - - 10,4 20,l 35,4 39,l 85 45 24 29 16,l 8 ,1 11 I I I 9,5 8,6 9,7 24 28 I I I Fortluftventilator 1 an 1,1 kW, Kompressor 2 aus Außenklappen Achse 2 zu Luftzustände und Massenströme für 3 ausgewählte Betriebspunkte 6300 1900 4400 4400 4400 0 1700 6200 6200 8000 8000 18 26 ©FfE Ff E KSH Schtua 1mt a T Anblfck der Schtufmmhalle aus sOdlfcher Rfchtung Bi 1d 1 s 23 o~„ • 22 ,._ • "' 20 • • • • • überbaute Fläche 1486m 2 umbauter Raum 13963m 3 Beckenwasserfläche 270m 1 davon Variobecken 250m 2 Underbecken 20m 2 KSH Schwalmtal Bt 1d 2 Erdgeschoßgrundriß P ·L A N L E G E N D E t überdachter Vorplatz Z Windfang 11 12 3 4 13 14 S 6 7 a ~ tQ Eingangshalle Autom. Kassenanlage Aufsicht Toiletten Personaltrakt Stiefelgang Wechselzellen Sammelumkleid~n 15 16 17 18 19 20 Barfußgang Behindertenumkleide Duschraum Toiletten Putzraum Geräteraum Wickelraum, WC Mutter- und Kihdbereich Planschbecken Schwimmhalle 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Variobecken Ausgang zur Liegewiese Durchschreitebecken Flur Treppenhaus Sanitätsraum Toilette Chlorraum Büro- u. Meßraum Solarium P.R.-Raum im Untergeschoß ©FfE Ff E KSH Schwalmtal Lage der Lufteinlässe in der Schwimmhalle Bild 3 FfE. KSH Schwalmtal Innenansicht auf das große Becken Bild 4 Ff E KSH Schwa l mt a l · Innenansfcht auf das klefne und das große Becken Bf ld 5 1 Zuluf tstutzen 2 Zuluftventilator 4 PWW Lufterhitzer 5 Drei-Wege-Ventil 6 Luftkondensator 7 Luftfilter 8 Kältekompressor 10 Platten -Wärmetauscher 11 Abluftstutzen 12 Außenluftstutzen 13 Fortluftstutzen 14 AU-FO-UMJalousienklappe 17 Direktverdampfer 19 Fortluftventilator ©F-fE Ff E KSH Schwalmtal Raumlufttechnfsche Anlage Schwimmhalle Schema des zweiachsigen Aufbaus Bild 6 ) j 1 Zuluftstutzen 2 Zuluftventilator 3 E-Motor 4 PWW Lufterhitzer 5 Drei-Wege-Ventil 6 Luftkondensator 7 Luftfilter 8 Kältekompressor 9 Kondensatablauf ..,._.....__ 10 ·Platten-Wärmetauscher 11 Abluftstutzen 12 Außenluftstutzen 13 Fortluftstutzen 14-16 AU-FO-UMJalousienklappe 17 Direktverdampfer 18 Tropfenabscheider 19 Fortluftventilator 20 E-Motor KSH Schwalmtal Schema der Raumlufttechnischen Anlage zur Entfeuchtung und Beheizung der Schwimmhalle Bild 7 Ff E KSH Schwa 1mt a 1 Raumlufttechnfsche Anlage Schwimmhalle Gesamtansicht einer Achse Bild 8 i I i ' i li A. Entfeuchtung im Ruhebetrieb B. Entfeuchtung im Badebetrieb C. Entfeuchtung im Sommer D. Heizbetrieb KSH Schwalmtal Betriebszustände der Raumlufttechnischen Anlage zur Entteuchtung und Beheizung der Schwimmhalle Bt 1d s 1 Zuluftstutzen 2 Zuluftventilator 4 PWW Lufterhitzer 5 Drei-Wege-Ventil 6 Luftkondensator 7 luf tfilter 8 Kältekompressor 10 PlaUen-Wärmetauscher 11 Abluftstutzen 12 Außenluftstutzen 13 Fortluftstutzen 14 AU-FO-UMJalousienklappe 17 Direktverdampfer 19 Fortluftventilator KSH Schwalmtal Meßstellen für Temperatur (T) und Feuchte (F) Bf ld 10 Ff E KSH Schwalmtal Raumlufttechnfsche Anlage Schwimmhalle Tetlansicht mit Meßstellen und -fühlern Bt t d 11 25 Russen 1 ufttemperatur ,..., u 0 L.J 20 15 10 5 0t-~~-;-~~~r-~~-t-~~~i--~~-+-~~--i,-.~~~ -s--~~...i.-~~--i.~~~J-~~.....L..~~---l'--~~-'-~~-' Klappenstellung Lüftung Schwimmhalle auf halb zu Betriebszustand Kompressor Achse 1 Betriebszustand Kompressor Achse 2 an 1 1 aus 29. RWE 30. 31. 01~ 02. 03. ~ KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwtmmhalle Betriebsverhalten der Anlagenbauteile in der Woche vom 29.10. bts 04.11.1984 04. ©RWE Bild 12 LJO 20 2600 :uoa t 20'~0~~...._._.._._~5-+--4-,"4-f.-+-.--.-.,.......,.-.--..-..,.-,,.........-+-....--...........-..--+ 0 . 10 15 20 g/kg tr. L. 25 Randmaflstab - .!!.2. dx KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwimmhalle . h-x Df agramm tür geschlossene Außenklappen Bild 13 c:> • 1.18 1.15 ;soa f 30 2600 ;s ~ i) ::. 20 {:; :::: ~ IS ....1 ~ .g„ 10 „ "'"' ~ 0 10 Randmoflslab 15 20 g/kg tr. L. 25 dh dx . , .. KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwimmhalle .h-x. Dtagramm für ganz geöffnete Außenklappen Bild 14 1.10 1.1S 1.25 2600 >f--f--+-+--+-+-+--+__,--l-1S ~ t; 1.JO :::> A--+--+--l--4--+--l~l--l--l--+--+--+-20~ ~ 1 ,-"l__,__,.__,__1--1--1--+--.+--+--+--l-->--i--l--l-n } ~---~ ~:. t..-"--t-+-+-+-....1.-....1.--1--1--i--L..-l..-L-..l..--!-.....l.....l~'--l--~/O ~ ~· . 10 5 Rancimaflslab ..E.!!. dx 15 kJ k KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwimmhalle ' . h-x Dt agramm für halb geöffnete Außenklappen Bi 1d 15 - CN 140 E 500 0,._ CN 400~ ~ N -- II 120 ........ .s:::. J2 ........ 100 .s:::. - 80 c: Q) E Cl) Cl) "'C ~ ~ 0 ca ~ 60 - 40 -- ....... C) § - 200 cn 0 -+ .l 200 0 -·. Cl) Cl) Cl) Cl) E Cl) 0) 100 [J [J [J ca c: := - E Cl) 100 := g' - Cl) __ c: := Cl) c: := "'C "C ~ ~ ~ ~ 0 0 0 C.') c: Q) c: Q) ca 0 rJ' 20 E 300 d, ....... Cl) c: := c:n c: := CN E ~ 0) 300 ::2" CN 0 c:n s3: 400 s E E II cc 20 40 60 Personen in der Halle 11 Partia!dampfdruckdifferenz unter 16 mbar o Partialdampfdruckdifferenz unter 18 mbar + Partialdampfdruckdifferenz über 16 mbar o Partialdampfdruckdifferenz rund 17 mbar (abgesenkter Wasserspiegel) ..... - - 80 100 N Q) c.. Cl) 0 ,..; Q) c.. Cl) Laut VDI 2069 bei 6.pd = 14,4 mbar und As= 270 m2 Laut VDI 2089 bei t:.pd = 17 mbar und As= 270 m2 KSH Schwalmtal Verdunstungsmassenstrom an ausgesuchten Zeitpunkten Bi 1d 16 ---- ----- Abluft 214,8 (100) Achse 1 104,8 (48,8) / Achse 2 110,0 (51,2) 65,5 / (30,5). ,,---------·Platt~nwärmet. Kondensat ( 24 (11,1) Verdampfen - - - - - - - - - - - ' entfeucht. Umluft 1 Jmluft 39,3 (18,3) (f~'.~) Fehlluft -0,9 ( 0 , 4 ) - - - - - - - 1 42,4 (19,6) "" Mischluft 81,7 {38,0) """ Zuluft 191,7 (89,2) Alle Angaben in kg/h und (%) KSH Schwalmtal Raumlufttechnische Anlage Schwimmhalle Entfeuchtung bei geschlossenen Klappen Btld 17 r----__ Abluft-------178,8 (100) Abluft Achse 1 / Abluft Achse 2 78,8 (44,1) ( Kondensat 55,0 ( (30,8) --------+Plattenwärme't. 26 (14,5) Verdampfer: ----------- 1 1 Fortluft Außenluft 100,0 (55,9) 29 (16,2) 1 Umluft 123,81 (13,3} 40,9 (22,9) Zuluft 164,7 (92,1) Alle Angaben in kg/h und(%) KSH Schwalmtal Raumlufttechnische Anlage Schwimmhalle Entfeuchtung bei ganz geöffneten Außenklappen B11d 18 ----- -------Abluft 180,2 (100) Abluft Achse 1 79,4 (44,1) l J Kondensat 59,2 (32,9) Abluft Achse 2 100,8 (55,9) / l 1 1 1 --------+·p1attenwärmet. 28 (15,5) Verdampfer 1 ---------+--~ 31,2 (17,3) Fortluft C11,4 (6,3)-------~/ entfeuchtete Umluft Außenluft / > 13.o (7 21 %~ 1 1 Umluft 20,2 11,2) \ 32,8 (18,2)"' Mischluft 53,0 (29,4) ""' Zuluft 153,8 (85,3) Alle Angaben in kg/h und (%) KSH Schwalmtal Raumlufttechnische Anlage Schwimmhalle Entfeuchtung bei halb geöffneten Außenklappen Bf ld 19 10 ,..., .J:. 8 U") C\1 • -' 6 4 2 12 Kondensat Achse 2 10 ,..., .J:. 8 - 6 - U") . C\1 -' ! ...l - ~- 24 1 0 29. RWE 30. 31. 01. 02. 03. KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwimmhalle Kondensatmassenstrom der Achsen 1 und 2 f n der Woche vom 29.10. bis 0~.11.1984 04. ©RWE Bild 20 / 10 ,., .s:: in N . ....' G " y 1 •• .... "c „" e 4 1-·i •• 1 1 6 e 0 1 •• .s:: 0 a: '- .t· ·1-1· i 1 i ! 1 1 1 •• • • 1 1 1 i i --····~!. 1 V 1 1 G 0 ....0 Außenklappen geschlossen B 1 2 1 ' j "c G "'C c 0 ~ ,.., ., 0 -10 -.e 101 .i= in N . -6 -4 ....' Y-= ++ " 4 s 1 1 1 • 1 i ~ 1 it 1 ! .1111 1 G 2 1 +lffo 1 o ++ i 81 -2 III: i ii lil 11•• 1 • 8 iill 1..,. . ' 1 6 Außenklappen halb geöffnet. 1 -r-1 i 1 + ! t+ 1 e 1 +'1 11~--11:1: 1 .s:: 0 a: 12 1 ! 1 10 1 1• i 0 '- .... "c "" e G G ....0 "c 41 1 2, 1 c "'C c 0 ~ 0 -10 -e -6 -4 -2 0 2 Aussenlufttemperatur 4 6 8 10 12 r:•cJ ©RWE RWE KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwimmhalle Kondensatmassenstrom 1n Achse 1 bei halb geöffneten und geschlossene Außenklappen. B1 ld 21 ~1K 18 Gesamtwasseraustrag M s::. lt) N • -' 16 14 12 19 8 6 4 2 9 .......____________.________________._________'--____...._______, ~Wasseraustrag durch Fortluft Achse 1 10 8 M s::. lt) N • -' L .J 6 4 2 01--...,.........,+--r11-~ir+-...11!!.J.YH-i------+-_.~,..+---'-~--+--1B.--1 -2 -4 -s-------------------------...._______..~--~.._______._~-----a 29. RWE. 30. 31. 81. 02. 03. 94. ©RWE KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwfmmhalle Bild 22 Gesamtwasseraustrag aus der Schwimmhalle und Anteil der Fortluft (29.10. bis 4.11.1984) lfHENIUIGIBTEC::HNIX1 18 18 .... ..c "'"' ' ..... 14 12 ! „ 10 „ 0 8 „"" „ „„"' " "„" „„" . .. I • •• •....!_ •.• 1 ' 6 . ..·-- .,.. 10 .-:__ ·I 1 i 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ·1 .... 1 1 1 8 ,. - .. 1 1 1 ~ 8 .... - • • D „e3 „ " 2 2 0 -19 -16 -14 -12 -10 D (.? -e 0 -6 -4 -2 Russen luf'ttemperatur 0 2 4 8 8 10 .c• CJ 7 8 5 3 0 aba. reuchte der Außenluft Cg/kg tr.LuftJ Außenklappen geschlossen Nachtbetrfeb 16 ,.., ..c "'"' ...' ~- 14 .. · 1 12 ! „ :t:' „ „ „ " D 1 „, ~? r:........._:_ · im: . . . ..„.! . . /H"1·~• •·1 •. •• .J "'· '~~~ .:. 1 ~„.j 8 1 1 1 1 12 i.--U.;.. „~. t .~ • ~4.;-. ~~ . .„·. .--". ~ 10 8 1 6 1 . -,·: '. . .„. ' . . ... ....... ,,.-. . :. ~~· 1 II..••'- .....X :~~ ,Ja 10 -• . V ,\i \ • 1 • D „ "„ "'„ „„„ „„" „" „ „e"3 „ 16 1:: t ·I . 6 1 2 1 -1a -1s -14 -12 -10 2 -a -s -• 0 -2 o 2 6 8 10 0 3 5 s 7 (.? aba. rauchte der Außenluf't Cg/kg tr.LuftJ Außenklappen halb 9eöffne~ Tagbetrteb ©RWE RWE KSH Schwa I mt a l / RLT-Rnlage Schwimmhalle Gesamtwasseraustrag aus der Halle in Abh.: von Außenlufttemperatur und -feuchte Bt l d 23 ANWE:NDUNGSTECHNIK •• •• ... i • E . ! "u ! J „ „ -----------------------.„ ..___________________________ ~ • „ ...„ „ i- ~ .-„. „ w „ ...„ •• ··- „ .? •• . i . f. !... ! „" „ !... .... „ •• „ •• „ •• •• j „ . •· . f • ....„ „ „ j 1 • "u -. „ i. w II .? II .? „ .„ i .:E „ . : „ E" ' t ....•• 9. 2. 85 Ff E • : i i „ • • • u „ ...„•• a' „:c„ „ „ .j „ j i „ .„ ;; 'a ": z: ...„ „ i ·•c !: .? „ "' • •c i „" „ • 't• ~ "„ - i • .„ . .- - '!' i ;; „. - ~ i- ~ w i „ " •• „ '" 10. 2. 85 KSH Schwalmtal Raumlufttechnfsche Anlage Schwfmmhalle :=tnfluß der Globalstrahl. aui die Heizleistung ©FfE Bt ld 24 „ „ „ „ ~ u .„ ü .~ „ ..„ .• ~ I• • • 1 E ~ .:.x 'i c : ~ j „ „ ... „ II .„ „ t ""' "! ,.. „ ... „c ~ „ .„:i111!h„,11„ .. ~ ;:; ;; .„ .... •• II ' „ „ „ „ • ~ „ i' „ i ..• H „ ~ „ 6 .! „ - . -• ~. „ .! „ •'!' ,c i ....„ 3 , ~ 1 „ ? N ... „ -•-- ----.. ~ 3 ii • •„ •• Llt• 6 .! „ •• j „ •• i• „ i „-; •• • i • i „ .• " .ll . . :; ~ ~ i i" ; ! " •„ .. „...... .„ I " • „. „ „ .- „ „ u -. „„ E i . ;: .! .. .! • l: . n ...! „ „ - ~ „ t ... „ l: ; t II 1.11• „ „ .... 6. 2. 85 II „ „ Llt• 7. 2. 85 ©FfE Ff E KSH Schwalmtal / RLT-Rnlage Schwimmhalle Wärmeabgabe an d f e Schwf mmha l Te be f starker und schwacher Globalstrahlung Bt 1d 25 20 Wirme g roSes Becken r"'I .s:. IO ru 18 .... 16 .... 14 i 12 10 ~ ii- 8 6 i- 4 2 - 0 r"'I 1.5 .s:. IO ru • ' .s:. l X .::1. u .s 04. RWE. 05. es. 07. 08. 09. 10. KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwimmhalle Wlrmeefntrag fn das große und klefne Becken fn der Woche vom 4.2. bfs 11.2.1985 ©RWE Btld 26 Nonnwännebedarf 50 ~----+----1-----+ - - - Berechnung aus gemessenen Temperaturen 44,6 40 34,6 ,, 30 20 15,5 10 ---- 6,3 0 -20 Flächen an Nebenräumen _;_10 0 10 20 30 40 Außentemperatur [°C] KSH Schwalmtal Abhängigkeit des Transmissionswärmebedarf der Schwimmhalle von der Außentemperatur Bild 27 10 elektrische Energie ,...., 8 ~ 10 N 6 4 2 ,...., ~ 10 N 29. RWE 30. 31. 01. 02. 03. KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwfmmhal le Heizleistung und elektrische Leistung in der Woche vom 29.10. bis 04.11.1984 04. ©RWE Bild 28 Welektrfsche Energie 8 ' • .r:. X 4 .::1. u 2 ,.., 10 .r:. 8 ' 6 an N • .r:. X .::1. u 4 2 g.._..-.-...............i...&...-'----'-..a.l.l'----~'""'-----...i...----......r.---&&--' es. 10. 04. 06. 08. 09. 07. RWE. KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwimmhalle Elektrische Leistung und Heizleistung fn der Woche vom 4.2. bis 11.2.1985 ©RWE Bf l d 29 Außenluft 0,2 (0,1) Fortluttventilator 1.1 (0,3) -------- . ------ Abluft Sctmimmhalle 291 ,7 (87,4) entf euchtete Umluft Abluft Achse 1 Abluft Achse 2 142,5 (42,5_1 149,5 (44,8} 1 Platten45,0 (13,5) \ wärmetauscher _ _r_ __._1___...._,, ~:-=:-----.,....---±---- ( 1, 1 t Verdam f P er ""'-~loo- \, ... , /:~ : : LL -.----·-'-:~ n 1 1 10.a an das Kühlmittel 25,8 (21,2) abgegebene Energie(1.7) Kompressor 9,5 (2,8} 3,7 : J 88.9 (26,6) / °'-l ,"' r---rn,1 (5,4) 46.3 (13.9) = J 1 I ,....._ ___ _ _ _ __, o 41 u~~ft 1(1a:o,1 T 64,4 (19,3) "\ Mischluft 117,8 (35,3) 1 1 EK= '--------4--, _ _3....;.5,_3_:.(1_0._:.6}_-4--, Wärmeleistung Nacherhitzer 1 '\j Kondensator! Wärmeleistung Nacherhitzer 153,2 (46,1) '--------Jo.' 16, 1 (4,8) 8,1 (2,4} 161,3 (48,5) Zuluttventilator 3,4 (1.0) 165,6 (49,6) 0 Zuluft Achse 164,7 (48,3) Zuluttventilator 3,4 (1,0) Zuluft Achse 2 169,0 (50,6) Zuluft 333,7 (100) Alle Angaben in W/ und (%) KSH Schwalmtal Raumlufttechnische Anlage Schwimmhalle Energieflußbild bei geschlossenen Außenklappen Bi 1d 30 Fortluft Außenluft ll M 13,0 13,2 (4,7) (4,7) r----_ Ab 1uft ----- 246,3 (87,3) entf. Umluft V 22,9 (8,1) \ Fortluftventilator 1,2 (0,4) Verdampfer ~,~:~-~-U--~~~~ / I 1 [ -1 1 1 1 1 1 an das Kühlmittel 26,7 abgegebene Energie (9,5) 1 m~a.5 tausc::rg -,-..,...,.- 137,8 (48,8) (38.4) (28,7) ~/~ 1 ~ ~ l'---19,6 (6,9) 36,1 c12.8) l (~~:~ 1 u~ift <9.8> I 61 .4 (21,8) Abluft Achse 2 Abluft / Achse 1 Plattenwärme- 34,7( \ Kompressor Mischluft ~·---..,..,..----' 83,3 (29,5 8,6 (3,0) EK= 4,1 ------- 35,3 (12,5) 1 'Kondensator : V,-------~< 1 \1 '\ Wärmeleistung Nacherhitzer 1 ~ 19,0 (6,7) 118,6 (42,0) Zuluftventilator Zuluftventilator 3,4 (1,2) 3,4 (1,2) Zuluft Achs~ 122,0 (43,2) Zuluft Achse 2 160,2 (56,8) Zuluft Angaben in kW und(%) 291,6 (100) KSH Schwalmtal Raumlufttechnische Anlage Schwimmhalle Energieflußbild bei halb geöffneten Außenklappen Bt 1d 31 Fortluft ('i Außenluft 32,3 (11,1) 43,9 (15,1) . r-----__---- r--v Abluft 244,4 (83,8) Fortl uftventil ator 1,1 (0,4) ßl,2 110,7) j 1\ Verdampfer :, 1 __ _ _ _ _ _ J_ ',,„__ / " ...-- ! n= o53 7„ ,t, abgegebene Energie 9,5) l J 75,2 (25,B) _ / . u~~ft t---16,5 (5,7) 43,9 (15,1) (11:1) 60,4 (20,B) Kompressor 9,7 (3,3) 8K = 3,8 136,7 107 (36,9) 1_ .,..,_ _ __ .,L _ 1 __ ~ r : „hl . 1 1 1 58,7 an das .Ku„.m1tte 27,5 (20,1) Abluft Achse 2 Abluft Achse 1 / Plattenwärmetausch er l Mischluft 1 92,9 -------+-37,2 (12,B) -------+'~ (31,9) 1 1 Wärmeleistung Nacherhitzer /_.----~--~< ' Kondensator : '! 1 18,0 (6,2) 130,1 (44,6) Zuluftventilator Zuluftventilator 3,4 (1,2) 3,4 (1,2) Zuluft Achse~ Zuluft Achse 2 133,5 (45,8) Zuluft gesamt: 291,6 (100) 158,1 (54,2} Zuluft 291,6 (100) Alle Angaben in kW und (%) KS H Schwalmtal Raumlufttechnische Anlage Schwimmhalle Energieflußbild bei ganz geöffneten Außenklappen Btld 32 25 Gesamtuiärme l et stung 29 ,..., .c 15 an N • ' .c :X ~ 18 5 04. RWE. es. es. 97. 08. es. 19. KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwtmmhalle Verlauf der Gesamtwlrmelefstung des RLTGerites fn der Woche vom 4.2. bfs 19.2.1985 ©RWE Btld 33 2•5 Energteeinsatz in der Achse 2 ..., 2- 0 N J: 1.5 ~ .5 ~ m X. ' .&:. :X X. u 2•5 Energ f ee 1 nsatz in der Achse 1 ..., 2 0 N J: 1.5 m X. ' .&:. 1 :X X. u 29. RWE 30. 31. 01. 02. 03. 04. KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwfmmhalle Energf eef nsatz zur Ent-Feuchtung von etnem kg Wasser fn der Woche vom 29.10. bts 4.11.1984 ©RWE Bt 1d 34 ' l""'I 0 N ::J: m .:::1. ' .s:. ::?: .55 'G) .45 .35 ::?: .3 .:::1. - .25 c 0 > .2 • +> .15 UJ .1 ':::s .05 c+- c N • .Q '- a: - • UJ „~ ' • r..~ ."IQ __ .4 0 0 tO m • .5 .:::1. L-1 ..•„ ----- . „ l„_ .., ... ~ -„ -- ~ • •• ' I • -· • .,4 „l_ - ,,. 1 „ -- 1IPt • •• ' - - „•• ' ~ • •• • - Außenklappen gesch 1essen - 0 -16 -14 -12 -10 -e -6 -4 -2 Aussenlufttemperatur 0 [O 1 1 1 1 2 4 6 e 10 CJ ©RWE RWE KSH Schtualmtal / RLT-Anlage Schtufmmhalle Abh. des zur Entf. von 1 kg Wasser nötfgen Stromes von der AuBenlufttemp. ( 12. -28. 1. 85) Bfld 35 ANWENllUNGSTECHII< ,...., 0 N ::I: O> .X ' .c. 3: .55 .5 .45 .X L..I {.. Q) 0 0 . IO 3: O> .X c 0 > • <+- •35 1 .3 . 25 •2 I • •• • • ••• ..... • .....„ ~ ,._ -- •I ~~ ~ . " III• 11111111111!1"'- -- ..... _ ... „ ..... • • ••• • ~ „. .. - ...-· .4 ··- - lia4t - „. .- •...: • .;.e .... •_.,.·' • "" .15 ~ c w .1 1 Außenklappen halb geöffnet · {.. :::> N .05 • .Q {.. a: -w • 1 0 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 1 1 1 1 2 4 6 8 10 Aussenlufttemperatur C° CJ ©RWE RWE KSH SchUJalmtal /RLT-Anlage SchUJfmmhalle Abh.des zur Entf. von 1 kg Hasser nötigen Stromes von der AuBentemp. ( 12 „ -28. 1. 85) Bild 36 fNENDJNGSTECHNIK 698 668 638 688 578 ..., 548 "O 518 .s:. X 488 ~ &..I 458 428 ~ IO 398 c 368 a> "O 338 c 0 . 388 ~ 988 ,.., 888 "O -' u ' 788 e 0 '- ~ "'ca> "' "'e 688 "' 588 IO ~ 488 278 "' 248 :::s IO 218 188 ~ 158 :so '128 X 98 68 38 IO "' c 388 a> "O c 0 ~ 288 188 8 8 11. 1. 12. 2. Monat FfE. KSH Schwalmtal, RLT-Anlage Schwimmhalle Tiglfcher Kondensatmassenstrom und dessen ärmeinhalt in der Zeit 1.11.1984 bis 28.2.198 Btld 37 25 20 15 10 5 0 -5 Außentemperatur C°CJ -10 10 8 6 2 0 abs. Feuchte der Außenluft [g/kg tr.LuftJ 6 2 0 Globalstrahlung CkWh/mA2*dJ 8 6 2 0 Windgeschwindigkeit [m/sJ -2 2. 3. -J. s. s. 7. e. s. 10. 11. 12. 1. 2. Monat Ff E KSH SchUJalmtal Klfmadaten vom 1.2.1984 bfs 28.2.1985 ( Tagesmfttel und SummenUJerte ) Btld 38 1609 Wärme Lu-Fte rh t tze r 1409 .,, n l3: 1209 1009 809 ~ 609 409 209 0--__,j---.i.-------'-~-'----'---.i..-,_,..~..w..i.----------'---L.~ 1609 e T. Energ f e 1408 1209 ,.., 1098 .,, l3: 809 ~ 609 ·--·... 409 209 0--__,j---------------'-'----"---..1.---------i.--...l.-'-'------......i..--~ HAR RHE. APR HAI JUN JUL AUG SEP OKT NOV DEZ JAN FEB KSH Schwalmtal / RLT-Rnlage Schwimmhalle Zeftl. Verlauf des Strom- und Wärmeverbrauchs fn dem Zeftraum 01.03.1984 bfs 28.02.1985 / ©RWE Bild 39 1600 M "C ' 1400 .r:. 3: .X u 1200 -1 ~ ~ 1000 ,.., t .~ • CD +> '*- • • • • ~• N. "K •• • . ~ „ •••• {.. (1) N - •• "- 800 • +> .r:. L. (1) . „, ,,1 ~1 1 600 „~ IU z l:: 3: -. + E • ~ • „ '•• ~ • • •••• ~ ~• • .., ~ •„ • .r:. 400 • • • . 200 0 {.. +> (J) - 0 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 Außentemperatur 4 6 8 10 12 14 16 [O CJ ©RWE RWE KSH Schwalmtal /RLT-Anlage Schwimmhalle Abhängfgkef t der verbrauchten Energie von der Außentemperatur (25.10.84-10.2.85) Bild 40 ~IK 1600 • n "'C ' ..c. 1400 3: ~ L..I 1200 C) +> '+_J - 1000 ~i ~~ ·~~ ~ • 1 ., "' '- Q) N +> 800 ..c. '- Q) ..c. „ lt !"-. •• • . „ 1~ """-..; ~ ., . • +"""" ~ ~~ • ,~~ ••• • .,. . . 1+~~ ~+-H ~ l 0 l:: 3: " • ~ 600 IU z ~~ , 400 ;V~ ."" ~ "'C c :J 200 e 0 '- +> - cn . .. * schwache Globalstrahlung • starke . .Globalstrahlung • + 0 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 -· 10 12 14 16 Außentemperatur C° CJ ©RWE RWE KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwimmhalle Abhängigkeit der verbrauchten Energfe von der Außentemperatur (25.10.84-10.2.85) Bfl d 41 FNEND.NiiSTECHNlX 1800 • 1 ,.., "?J ' .c ' 1400 ~ 3: ~ u 1200 C» , +.) '+_J - 1000 N 800 t) .c +.) '- Q) .c L 1 1 ~+. ~ ~ ..... + + ""'.~ ' ~ 600 + 1" ~ ~~ '·• ~ ~ • +• - 0 IO z 1 ~ ~K '- 1 * -· ·.~ • ~ •~ ~ 1 1 Wtndgeschwfndtgkett < 4 m/s •• Wtndgeschwtndtgkett > 4 m/s •• + • 400 +tt ~ 3: "?J c :J 200 ,e ,0 '- +> CJ) - 0 -14 -12 -10 -e -6 -4 -2 0 2 4 6 B 10 12 14 18 Außentemperatur [OCJ ©RWE RWE KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwimmhalle Enel"'gfeverbrauch bei gel"'fnger Globalstrahl. und verschied. Wfndgeschw.(25.10.84-10.2.85) Bt ld 42 FNENil.INGSTEOIIK I; f 2000 .., "O "\ 1 1800 .1 ..c 3: ~ '--! +> tO "• "· 1600 1400 c 0 "U c '~ ••.~ 4 . ~ • ~• • • ~ . ~ ' • ~ • • .,,. ~ ... Mit 1200 „ • ·~ 0 ~ -- 1000 . 800 ~ ::::: + ..c '- CD ..!::. 0 rJ z . ; • .. .„ ~: .„ 1•. „ 4 • ~·v1~ ~· . - •• • • 600 400 -.:,..._ 3: - . 200 E 0 '+> (J) -· -· 0 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 ..... 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Außentemperatur C:° CJ ©RWE RWE KSH Sch1JJa l mt a l / RLT-Anlage Schwfmmhalle Gesaamtwärmeabgabe tn Abhängfgkeit von der Außentemperatur (25.10.84-10.2.85) Bfld 43 ANWENDUNGSTECHNIJC seeaa rl - eeeaa - 700aa 1 WH Bade1.11. k.Be. WH Bade1.11. g.Be. WH Wlrmeblnke -r.-:::1. Strom Entf. - Sh • WH Lftg. Sch1.11.h ~ WH Kondensat seeaa .J::. seeaa 3: ..:.:: 400aa [ 1 1 30000 !- 20000 ... ... .... ... .... 1eeea a J'RN FEB HAR APR HAI JUN JlL AUG SEP OKT NOV DEZ J'RN FEB MONATSAUSWERTUNG AUSWERTUNGSZEITRAUM 01.01.84 RWE 28.02.85 KSH Schwalmtal Wärmeabgabe an die Schwimmhalle und Becken ©RWE Bild 44 WM Kondensat Lüftung/ Transmission 32,5 Lüftung/ Transmission 28,3 Schwimmhalle Schwimmhalle •4 12,1 WM Nacherhitzer 0,0 WM Wärmebänke 1,3 WM Wärmebänke 0,2 .._, Stromverbrauch/Lüftung .._2 Wärmerückgew. und Entfeuchtung iC3 Ventilatoren WM kl. WM gr. Becken Becken 13,5 1,9 WM kl. *1 Stromverbrauch I Lüftung Becken •2 Wärmerückgew. und 1,5 Entfeuchtung •3 Ventilatoren *4 WM Nacherhitzer /Lüftung Halle WM gr. Becken 3,4 Stromverbrauch: 10,0 Wärmezufuhr: 18,3 Zeitraum: 29.1. 85 - 26. 2. 85 Stromverbrauch: 16,9 Wärmezufuhr: 15,6 Zeitraum: 31.1. 84 - 28. 2. 84 Alle Angaben in MWh KSH Schwalmtal Energiezufuhr zur Schwimmhalle Vergleich von zwei Monaten Bild 45 System 2 System 1 .... J; 20 "' i' N 18 ~ 18 14 12 10 8 . .. „ 1'i'"•~- .„ .:. - ,y-iil'l9•. „ . • J „ 10L--.4--~-l---l--l--+--l,__+-+--+--+--+-+--l--1 ..Q 9L--.l---l--l--+---l--i---l~t--+--+--+--+--+-+--I • • ill. L• l • 0 ...„ c a1.--.1---1--+--+--+--1---1~t--+--+--+--+--+-+--1 lJ 4L--.l---l--l--+---l--i---l~t--+--+--+--+--+-+--I D ..Q c „"' 2 „ ..Q 2L--.l---l--l--+---l--+--l~t--+--+--+--+--+-+--I ::J 0 -18 -14 ·!2 ·!0 -8 -8 ·4 -2 0 2 4 8 8 " 10 12 14 .! -16 -14 -12 -10 „ „= c•cJ ßuaaenlufttemperatur o'--..L.....l--'-~-...1..--1.~'---'---'-_i._-'-~--"--'--' -a -a -4 -2 0 2 4 8 9 10 12 14 ·Rusaenlufttemperatur C"CJ ::i:: Außenklappen halb geöffnet ~ 20 1 18 1 J; lfl "! ' 3: .J:. 20 ! 18 ! 1 ~· ~ 16 ä: 0 12 10 „„ ...Q 0 8 = ,, _ .-..1 -· ·- -· „ -- lpt,..!J t • . „. /W .. - ' a: - .;"*' "ICl'Y' „„ ..Q ...„": c 8 lJ "' ::i:: 12 -· 1 -. ~~1 • ~„. ~i -!"'" ...""IWI. "'t'.:~ 10 „.. . ( a .. ..iji f<~ · •• 1 •s ._ • ·""' 1 ' 8 6 -„ ..Q lJ -„„e 14 :::i ...„ c 0 .Q 16 „"' "„ c 2 2 ::J 0 ·18 -14 -12 ·10 -8 -ii ·4 -2 0 Aussenlufttemperatur 2 4 c•cJ 6 8 10 12 14 ö „„ 0 -1s -14 -12 -10 -e -a -• -2 o ·. 2 4 s a 10 12 u i Aussenlufttemperatur t"CJ % Außenklappen geschlossen ©RWE RWE KSH Schwalmtal / RLT-Anlage Schwimmhalle erforderliche Warmemenge bef Entf. der SH über herk. Systeme tn Abh.von der Außentemp. Bild 46 ANWENDUNGSTECHNIK
