Die Behaglichkeit in einer Schwimmhalle wird von verschiedenen Größen bestimmt: Beckenwassertemperatur, Lufttemperatur, rel. Luftfeuchte, Luftbewegung im Aufenthaltsbereich und Oberflächentemperatur der Umfassungswände spielen dabei eine Rolle. In der Praxis werden heute folgende Werte erzielt: Wassertemperatur bei ca. 28° Celsius, Raumtemperatur bei ca. 30° Celsius, rel. Luftfeuchte bei ca. 60 %, Luftbewegung im Aufenthaltsbereich von Personen unter 0,05 m/s, Innenflächentemperatur bei 23 bis 25° Celsius.
Bei Festlegung der Raumtemperatur ist zu berücksichtigen, dass mit geringerer Temperaturdifferenz zum Beckenwasser die Heizkosten steigen, da auch die Verdunstung entsprechend ansteigt und somit die Außenluftzuführung öfter einschaltet. Die Raumtemperatur sollte daher um mindestens 2° Celsius höher liegen als die Beckenwassertemperatur. Faustregel: Je höher die Raumtemperatur über der Beckenwassertemperatur liegt, um so geringer sind die Heizkosten.
Durch die ständige Wasserverdunstung tritt in Schwimmhallen eine hohe relative Luftfeuchte auf. Dadurch kann sich im Winter Schwitzwasser an den Innenflächen von Fenstern, der Decke und der Wände bilden, wenn die Oberflächentemperatur unter den Taupunkt der Raumluft sinkt, was verhindert werden muss. Kritisch wird es, wenn der Taupunkt innerhalb der Baukonstruktion liegt. Feuchtes Mauerwerk kann keine Wärme halten. Von den hohen Heizkosten abgesehen, können zum Teil irreversible Bauschäden auftreten. Will man ein Eindringen der Luftfeuchte verhindern, muss auf der Rauminnenseite eine Dampfsperre vorhanden sein. Am besten ein kombiniertes System aus Wärmedämmung und Dampfsperre, um eine hohe Behaglichkeit im Raum zu gewährleisten.
Da im Allgemeinen die Raumlufttemperatur höher als die Wassertemperatur ist, wird in der Schwimmhalle keine Nebelbildung eintreten, denn die Raumluft wird nie gesättigt sein. Wennan den Innenseiten der Umfassungsflächen die Oberflächentemperatur unterhalb der Wassertemperatur befindet, tritt in diesem Bereich Schwitzwasser auf, und aus dem Schwimmbecken wird die gleiche Menge Wasser nachverdampfen, bis die Oberflächentemperatur durch Anheben der Raumtemperatur gleich der oder größer als die Wassertemperatur ist.
Die in der Schwimmhalle durch Verdunstung anfallende Wassermenge muss über eine Lüftungsanlage abgeführt werden, damit der Raumluftzustand konstant gehalten wird. Eine Entfeuchtung der Schwimmhallenluft ohne Wärmerückgewinnung findet man heute nicht mehr. Voraussetzung für eine sinnvolle und effektive Entfeuchtung ist ein funktionsfähiges Luftverteilungssystem. Wird zum Beispiel eine Fensterfläche nicht sauber mit Warmluft abgeschleiert, kühlt sich die Schwimmhallenluft an den Scheiben ab und sinkt nach unten. Sie schiebt sich dann über den Beckenumgang und verdrängt die Feuchtegrenzschicht über der Wasseroberfläche. Die Folge: Die Wasserverdunstung steigt und somit auch die Entfeuchtungskosten. Andererseits dürfen die Fensterflächen nicht direkt mit Warmluft angeblasen werden, weil dadurch die Luftgrenzschicht an der Scheibe weggewirbelt wird. Die Luftgrenzschicht ist aber wichtig für das Wärmedämmvermögen eines Bauteils. Die Folge: erhöhter Wärmebedarf und höhere Heizkosten.
Ausschlaggebend für die Funktionstüchtigkeit eines Luftführungssystems ist die Anordnung der Zuluft-Öffnungen. Diese sollten im Beckenumgang vor den Fenstern liegen. Hierfür werden spezielle Schlitzschienen mit etwa 1 bis 1,5 cm breiten Auslassöffnungen verwendet, die nach Möglichkeit entlang aller Fensterflächen laufen, damit die Scheiben vollständig mit warmer Luft abgeschleiert werden. Sozusagen eine unsichtbare Warmluftgardine.
Wie ist nun ein Schwimmhallen-Klimagerät aufgebaut? Zu einem System gehören folgende Komponenten:
– Getrennte Zuluft- und Abluftventilatoren zum Transportieren der Luft– Filter zum Reinigen der Luft– Wärmetauscher zum Aufheizen der Luft (Heizregister)– Anschlüsse für Schwimmhallen-Abluft und Zuluft, Frischluft (= Außenluft) und Fortluft– Kanalsystem mit Zuluftschlitzen, Abluft- und Außenluftgittern– Steuerungs- und Regeltechnik– Entfeuchtung mit Wärmerückgewinnung, bestehend aus Verdampfer, Kondensator und Kompressor (= Wärmepumpe)
Der zusätzliche Wärmebedarf der Schwimmhalle, der nicht durch die Wärmerückgewinnung abgedeckt ist, wird durch statische Heizflächen erzeugt. Eine Fußbodenheizung bringt hierfür allerdings fast nichts. Der Temperaturunterschied Bodenheizung zur Hallenluft ist zu gering, als dass eine verwertbare Konvektion stattfindet. Es besteht die Möglichkeit, hinter dem Entfeuchtungsgerät ein Zusatzregister in Form eines Wärmetauschers, versorgungseitig an die Hausheizung angeschlossen, zu installieren. Dann transportiert der ohnehin von der Entfeuchtung bestehende Luftkreislauf die Wärme in die Halle. Benötigt werden allenfalls noch ein oder zwei niedrige Heizkörper, die dekorativ als Wärmebank genutzt werden können. Bewährt haben sich auch Unterflurkonvektoren vor der gesamten Fensterfläche, die mit einem darunter angeordneten Zuluftkanal eine gute Abschirmung der Fenster bewirken. Die Regelung der statischen Heizfläche erfolgt meist über einen Raumtemperaturfühler, wobei die Schwimmhallenheizung keine Nachabsenkung erhält.
Die auf dem Markt befindlichen Klimageräte, die nach dem Wärmepumpenprinzip arbeiten, sind in ihren Einsatzmöglichkeiten unterschiedlich. Es werden Geräte angeboten, die die Hallenluft entfeuchten und auf Raumtemperatur wieder erwärmen, wobei die überschüssige Wärme der Raumluft oder dem Beckenwasser zugeführt wird. Da aber nicht der gesamte Wärmebedarf gedeckt werden kann, muss über statische Heizflächen Wärme zugeführt werden. Andere Geräte übernehmen außer der Luftentfeuchtung auch den größten Teil des Wärmebedarfs der Halle sowie einen Teil der Beckenwassererwärmung.
Die Arbeitsweise dieser Gerätetypen sieht etwa so aus: Über ein eingebautes Gebläse wird die Hallenluft durch einen Rückluftkanal angesaugt und über einen Luftreinigungsfilter an den Verdampfer des Kältekreislaufes geleitet. Die Rückluft wird am Verdampfer heruntergekühlt, die überschüssige Feuchte scheidet in Form von Kondenswasser aus und wird in das Abwassersystem abgeleitet. Mit der Kondensation der Luftfeuchte findet gleichzeitig ein Auswaschen von Geruchsstoffen statt. Die nunmehr abgekühlte Hallenluft durchströmt einen Kondensator, der die vom Kältemittel transportierte Wärmemenge übernimmt und die Luft auf ihre Endtemperatur von ca. 30° Celsius erwärmt. Da bei dem Durchströmen des Gerätes eine Wiederaufnahme von Feuchte nicht eintreten kann, befindet sich diese Luft in einem ungesättigten Zustand mit einer relativen Feuchte von 33 bis 35 %. Sie wird nun von dem Gebläse über den Zuluftkanal in die Halle gedrückt.
Bei der Abkühlung am Verdampfer wird außer der Wärmemenge entsprechend der Temperaturabsenkung der Hallenluft zusätzlich auch die im Wasserdampf enthaltene Verdampfungswärme und die der Temperaturdifferenz Wasserdampf/Wasserdampfkondensat entsprechende Wärmemenge frei. Diese wird vom Kältemittelkreislauf übernommen und am Kondensat der Wärmepumpe nach Wiederaufheizung der Luft als Überschusswärme abgegeben.
Die Außenluftmenge lässt sich bei Lüftungsanlagen mit Umluftbetrieb und Wärmerückgewinnung relativ geringhalten, auch wenn natürlich nicht darauf verzichtet werden kann. Dabei sollte die Außenluft möglichst nicht von der Straßenseite, sondern vom Garten her angesaugt werden. Und es ist darauf zu achten, dass Personen, beispielsweise auf der Terrasse, nicht durch Luftgeräusche belästigt werden. Die Abluft kann mittels eines Kanalsystems ebenso wieder abgeführt werden, und zwar immer im oberen Bereich der Schwimmhalle, da die warme und feuchte Luft bekanntlich nach oben steigt. Auch hier ist auf eine niedrige Geräuschstufe der Lüfter zu achten.
Schaut man sich die einzelnen Betriebszustände an, dann sieht das im Einzelnen so aus:
– Umluftbetrieb: Temperatur und Feuchtigkeit haben Sollwert erreicht. Einzig der Zuluftventilator läuft und hält den Warmluftschleier vor den Fenstern aufrecht.– Aufheizen: Die Hallentemperatur ist gesunken, das Warmwasser-Heizregister wird zugeschaltet.– Entfeuchten: Durch die Wasserverdunstung ist die Luftfeuchtigkeit gestiegen, der Kompressor der Wärmepumpe läuft an. Die Luft wird am Verdampfer unter den Taupunkt abgekühlt und dadurch entfeuchtet. Mit der dabei freiwerdenden Wärme wird die Luft am Kondensator über die Eintrittstemperatur aufgeheizt und als trockene, warme Zuluft in die Halle zurückgeführt. – Entfeuchten in Übergangszeiten: Liegt die Außenluft-Temperatur über der im Verdampfer abgekühlten Schwimmhallenluft (zum Beispiel im Frühjahr oder im Herbst), wird diese ins Freie geblasen und die wärmere Außenluft im Kondensator aufgeheizt und als warme Frischluft in die Halle geleitet.– Sommerbetrieb: An heißen Sommertagen, an denen die Außenlufttemperatur über der Schwimmhallentemperatur liegt oder wenn in der Halle keine Wärme benötigt wird, schaltet der Kompressor ab, und es wird mit Außenluft entfeuchtet. Ist das Gerät mit einem Beckenwasser-Kondensator ausgestattet, kann außerdem das Schwimmbeckenwasser aufgeheizt werden, wenn für die Hallenluft keine Wärme benötigt wird.
Die Gerätetechnik macht jedoch nur einen Teil der Klimaanlage aus. Heute sind immer mehr spezielle Problemlösungen, abgestimmt auf das jeweilige Bauvorhaben, gefragt. Gemeinsam legen Architekt, Planer und ausführende Fachfirma die wesentlichen Bedingungen für das Klimasystem fest. Das Luftleitsystem, falls vorhanden, muss möglichst geradlinig laufen, es darf weder überdimensioniert, wegen der Kosten, noch unterdimensioniert sein, sonst sind sehr hohe Ventilatorleistungen erforderlich. Besondere Bereiche wie Duschen, Einbauschränke oder Saunakabinen sind bei der Luftführung zu berücksichtigen.
Wichtig ist auch ein Frischluft-/Fortluft-Anschluss. Dadurch ist es möglich, die Entfeuchtungskapazität der Klimaanlage dem Durchschnittsbetrieb anzupassen. Entfeuchtungsspitzen werden durch Zumischung von Außenluft ausgeglichen. Eine niedrige Kompressorleistung im Dauerbetrieb ist auf jeden Fall günstiger und materialschonender als eine hohe Kompressorleistung mit kurzen Einschaltintervallen. Dadurch wird deutlich, dass ein komplettes Lüftungs-, Heizungs- und Entfeuchtungssystem natürlich viel aufwendiger und teurer ist als eine Klimatruhe, die nur in der Schwimmhalle aufgestellt und angeschlossen zu werden braucht. Allerdings steht dann eben keine Truhe in der Schwimmhalle und ein Kanalgerät bietet einen wesentlich höheren Komfort.