DE2236618A1 - Hallenbad - Google Patents

Description

6900 Heidelberg, den 12.JuIl 1972 Ko/E.

Anmelder: KRAFTANLAGEN AKTIENGESELLSCHAFT, HEIDELBERG Bismarckstraße 9-15 - Schließfach 1020

„Hallenbad"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hallenbadheizung mit umlaufendem Regenerativ-Wärmetauscher zur Aufheizung oder Kühlung der Frischluft mit Hilfe der Abluftwärme und Trocknung der Abluft durch einen Kältekreislauf vor Eintritt in den umlaufenden Regenerativ-Wärmetauscher, insbesondere die Abwärmenutzung von Duschwasser für die' Brauchwarmwasservorheizung.

Es ist bereits bekannt, einen Großteil der in der Raumabluft enthaltenen Wärme für die Aufheizung der Frischluft mit Hilfe eines umlaufenden Regenerativ-Warmetauschers, der wärmespei chernde, hygroskopische Austauschflächen enthält, auch in den Fällen nutzbar zu machen, in denen die Raumabluft mit hoher l Feuchte beladen ist, beispielsweise Abluft aus Schwimmhallen. Hierzu wurde die Raumabluft bis zum Taupunkt abgekühlt und nach Ausscheiden von Feuchtigkeit erneut unter Verwendung der bei der Entfeuchtung entzogenen Wärme aufgeheizt, bevor sie den Regenerativ-Wärmetauscher für den Austausch mit der ankommenden Frischluft zugeführt wurde. Für Abkühlung und Wiederaufheizung der Raumabluft war vorzugsweise eine Hintereinanderschaltung von Verdampfer und Kondensator eines Kältemittelkreislaufs vorgesehen (AS 1 946 699).

Das vorgenannte Verfahren hat sich in der Praxis insbesondere in Bädern bewährt, die mit Lehrschwimmbecken ausgestattet sind. Ein Nachteil wird in der Beschränkung auf nur einen der zahl reichen Erwärmungsvorgänge, die bei der Hallenbadbeheizung vorkommen, gesehen. Das Verfahren arbeitet s^sbembedingt bei höhe-

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ren Außentemperaturen mit fallenden Wirkungsgraden, da ein Teil der aus der Abluft aufgenommenen Wärme unausgenutzt bleiben

Nach einem anderen Vorschlag wird die Hallenluft über eine nach dem Wärmepumpenprinzip arbeitende Luftentfeuchtungsanlage zur Entfeuchtung umgewälzt, wobei die gesamte für die Beheizung des Beckenwassers und der Hallenluft erforderliche Energie dem Beckenwasser zuzuführen und darin zu speichern ist. Die am Verdampfer der Wärmepumpe aufgenommene latente Wärme wird zum überwiegenden Teil dem Beckenwasser bei der Verdunstung an die Raumluft entzogen (P 18 12 353·Ο-ΐ6). Die Wärmepumpe arbeitet in diesem Pail mit den im Hallenbadbetrieb kleinstmöglichen Kondensationstemperaturen, so daß über die gesamte Betriebsdauer gleichbleibend hohe Leistungsziffern erzielt werden. Nachteil einer derartigen Schaltung ist jedoch, daß der für die Nachheizung des Beckeninhalts einschließlich der Aufwärmung des Frischwasserzusatzes erforderliche Wärmebedarf oft nur halb so groß ist wie die Kondensatorleistung der Wärmepumpe.

In Weiterentwicklung dieses Grundgedankens wurde deshalb der Kondensator der Wärmepumpe in Stufen unterteilt, um über eine dieser Stufen wahlweise dem Beckenwasserheizungskreislauf und über die übrigen Stufen weiteren Wärmeverbrauchern, z.B. Brauchwarmwasser oder Fußbodenheizung,Wärme zuzuführen (AS 1 929 063). Wird jedoch neben dem Beckenwasser beispielsweise dem Brauchwarmwasser Kondensatorwärme zugeführt, so geht der Vorteil der besseren Leistungsziffer teilweise wieder verloren.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich bei zahlreichen Wärmeverbrauchern eines mit Niedertarifstrom beheizten Hallenbades durch unmittelbare Zufuhr von Kondensatorwärme Anlagekosten und Platzbedarf dadurch einsparen lassen, daß sich zugehörige Speichereinrichtungen verkleinern.

Das Beckenwasser stellt dagegen denjenigen Wärmeverbraucher innerhalb des Hallenhadbetriebes dar, dessen Wärmebedarf mit Niedertarifstrom gedeckt werden kann, ohne daß zugleich Speicherbehälter erforderlich werden.

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Es liegt die Aufgabe vor, die Wärmeverbraucher eines Hallenbadbetriebes als eine wärmewirtschaftilohe Punktionseinheit zu betrachten, und zurückgewonnene Wärme als Umwärme möglichst unmittelbar demjenigen Medium wieder zuzuführen, dem es zuvor entzogen wurde.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Hallenbad ,der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß das Brauchwasser durch das Duschabwasser vor- und einen Tauscher nachzuheizen ist, der als Kondensator einer Wärmepumpe dient, deren Ver dämpfer im Abluftstrom aus Schwimmhalle und Duschraum angeordnet ist.

Der hierdurch erzielte technische Portschritt besteht darin, daß die im Duschenabwasser enthaltenen erheblichen Wärmemengen, die zu einer Anhebung der Entropie der Umgebung führen, zurückgewonnen und unmittelbar gerade demjenigen Medium wieder zugeführt werden, aus dem zuvor die Entnahme erfolgte.

In Ausgestaltung dieses Grundgedankens wird in einem Wasser-,/ Wasserwarmetauscher dem abfließenden Duschwasser ein Teil seiner Wärme entzogen und auf das Frischwasser aus dem Netz übertragen. Die im Verdampfer der Wärmepumpe aus der Fortluft zurückgewonnene Wärme wird anschließend zusammen mit dem Wärmeäquivalent der Kompressorarbeit über den zugehörigen Kondensator an das vorgewärmte Brauchwasser übertragen.

Vorteilhaft ist die Verwendung eines Pufferspeichers für das Brauchwasser, der zugleich mit einer Elektroheizung zur eventuellen Nachheizung desselben ausgestattet ist.

Schließlich ist auch noch die Unterteilung des Kondensators der Wärmepumpe in mehrere in Reihe geschaltete Kondensatoren vorteilhaft, um wahlweise in die Anlage eintretende Außenluft oder Beckenwasser zu beheizen.

Bei vorrangiger Ausnutzung der Abwärme des Kondensators der Wärmepumpe zur Nacherwärmung des Brauchwassers arbeitet zwar die Wärmepumpe mit höheren Kondensationstemperaturen als bei

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der vorbekannten ausschließlichen oder vorrangigen Beckenwassererwärmung und infolgedessen mit kleineren Leistungsziffern, aber dieser Nachteil wird überraschenderweise durch die folgenden Vorteile übertroffen:

Die in der Zeit des Badebetriebs für die Brauchwassererwärmung bereitzustellende Wärmeleistung beträgt durchschnittlich rund 8o# der Kondensatorleistung. Andererseits erfährt das Duschwasser auf dem Wege vom Ausfluß aus dem Brausekopf bis zum Eintritt in den Bodenfilm des Duschraumes eine Abkühlung zwischen 6 und 7°C. Ein Großteil der dieser Abkühlung entsprechenden latenten Wärmemenge wird teils im Verdampfer der Wärmepumpe, teils im Regenerativ-Wärmetauscher zurückgewonnen. Mit zunehmendem Duschbetrieb vergrößern sich die auf diese Weise zurückgewonnenen Wärmeanteile und zugleich auch die dem Kondensator für die Brauchwassererwärmung zur Verfügung stehende Wärmeleistung. Zusammen mit der dem Duschenabwasser entzogenen und auf das Frischwasser übertragenen Wärmemenge wird eine wärmewirtschaftliche, vorteilhafte Verknüpfung von Bedarf einerseits und Erzeugungsleistung andererseits gerade bei einem Wärmeverbrau eher des Hallenbades erzielt, der großen zeitlichen Belastungsschwankungen unterworfen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Figur 1 wärme- und lüftungstechnisches Schaltbild eines allelektrisch versorgten Hallenbades und

Figur 2 Zustandsänderungen von Außen-, Fort- und Zuluft im Mollier i-x-Diagramm für feuchte Luft.

In Figur 1 wird ein wärme- und lüftungstechnisches Schaltbild eines elektrisch versorgten Hallenbades gezeigt, wobei aus Gründen der Übersicht auf die Darstellung der Elektrospeicherheizung und des zugehörigen Kreislaufs für Beckenwasser-, Außenluft- und Raumlufterwärmung sowie Raumheizung verzichtet wurde.

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Das aus den Duschräumen 2 abfließende Abwasser wird in einem Behälter 21 gesammelt und überträgt in einem Wasser- /Wasserwärmetauscher 22 einen Teil der enthaltenen Wärme auf das insbesondere für Duschzwecke zugeführte Frischwasser. Hierbei ist eine Abkühlung des Abwassers von j5o°Q auf mindestens 15^GC zu erzielen.

Ein Bypaß zum Wärmetauscher 22 gestattet eine Umgehung. Das auf diese Weise vorgewärmte Brauchwasser wird wahlweise über einen Pufferspeicher 2j5 mit eingebauter Heizung oder über eine Pumpe 24 und Kondensatprabschnitt 10 der Wärmepumpe den Duschen zugeführt. Zur Aufladung des Pufferspeichers in den Niedertarifzeiten kann mit Hilfe der Pumpe 24 Kaltwasser aus dem Pufferspeicher angesaugt und über den Kondensatorabschnitt 10 und von hier aus in den Speicher zurückgeführt werden. Die erfingungsgemäße Anlage gestattet es, überschüssige Abluftwärme zur Vorwärmung von Duschwasser zu nutzen und vorgewärmtes Duschwasser zu speichern. Eine Nachheizung des Duschwassers im Pufferspeicher ist hierbei in der Regel nicht notwendig.

In Figur 2 sind die Zustandsänderungen von Außen-,Fort- und Zuluft für eine Anlage mit Wärmepumpe und Regenerativ-Wärmetauscher dargestellt. Die Fortluft FL aus Schwimmhalle 1 und Duschraum 2 (Mischpunkt Ml) wird im Verdampfer J5a der Wärmepumpe ungefähr bis auf die. absolute Feuchte der Fortluft aus Umkleideräumen und Eingangshalle 4 getrocknet. Hierbei wird die Fortluft auf Temperaturen zwischen Ij5 und 15°C abgekühlt. Die Mischung mit der Fortluft vollzieht sich auf einer Linie gleicher absoluter Feuchte. Mit dem Zustand M 2 tritt die gesamte Fortluft in einen Regenerativ-Wärmetauscher 5 mit umlaufender Speichermasse ein. Sie verläßt ihn bei tiefsten Außenluftzuständen und je nach Austauschwirkungsgrad und mit Temperaturen von 0°C und darunter. Eine Vorwärmung der in die Anlage eintretenden Außenluft AL vor Eintritt in den Regenerativwärmetauscher ist wegen der hohen relativen Feuchte der eintretenden Fortluft derartiger Anlagen notwendig. Diese Vorwärmung

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beschränkt sich jedoch nur auf 6-8 Tage im Jahr und erfolgt in dem im Bypaß zum Hauptstrom angeordneten Austauscher 6. Hinter dem Regenerativ-Wärmetauscher wird die Außenluft in Lufterhitzern von Zuluftgeräten 7*8,9 auf die gewünschten Zuluftzustände für die Einzelräume bzw. -zonen 4,1,2 angewärmt.

Bei den in Figur 2 für die einzelnen Raumgruppen des Hallenbades eingetragenen Zuluftzuständen sind Temperaturerhöhungen zur Deckung von Transmissionswärmeanteilen nicht berücksichtigt. Bei hohen Außentemperaturen im Sommer kann die dem Gebäude zuzuführende Außenluft durch die kühlere und trockenere Portluft, Punkt M 2, im Regenerativ-Wärmetauscher gekühlt und entfeuchtet werden. Bei einem Außenluftzustand von 52 C und 40# relativer Feuchte wird hierbei ein Eintrittszustand von ca. 22°C mit 64°C relativer Feuchte erreicht. Die im Ver dämpfer der Wärmepumpe aus der Fortluft zurückgewonnene Wärme kann zusammen mit dem Wärmeäquivalent der Kompressionsarbeit über die in Reihe geschalteten Kondensatoren 10,11,12 wahl weise an das Duschwasser, an das Beckenwasser oder an die Außenluft hinter dem Regenerativ-Wärmetauscher abgegeben werden, Steuerungstechnisch wird hierbei die Anordnung so getroffen, daß das Kältemittel seine Kondensationswärme vorrangig an das Duschwasser abgibt und erst dann, wenn die in den hintereinandergeschalteten Kondensatoren 10,12 an das Duschwasser bzw. Zuluft abgegebenen Wärmemengen kleiner als die gesamte zur Verfügung gestellte Kondensationswärme werden, öffnet ein Motorventil im Sekundärkreislauf von Kondensator 11 und führt Restwärme dem Beckenwasser zu. Mit steigenden Außentemperaturen vergrößert sich der an das Beckenwasser abzuführende Anteil der Kondensationswärme und erreicht im Kältebetrieb für die Außenluft seinen Höchstwert.

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Claims (2)

Paten'tansprüche

1.' Anlage zur Hallenbadheizung mit umlaufendem Regenerativwärmetauscher zur Aufheizung oder Kühlung der Frischluft mit Hilfe der Abluftwärme und Trocknung der Abluft durch einen Kältekreislauf vor Eintritt in den umlaufenden Regenerativ- Wärme tauscher, dadurch gekennzeichnet, daß das Brauchwasser durch das Duschabwasser vor- und einen Tauscher nachzuheizen ist, der als Kondensator 10 einer Wärmepumpe dient, deren Verdampfer 3 im Abluftstrom aus Schwimmhalle 1 und Duschräumen 2 angeordnet ist.

2. Anlage zur Hallenbadheizung nach Anspruch 1 mit Brauchwarmwasserpufferspeicher, dadurch gekennze lehnet, daß ein Bypaß mit Pumpe 24 vorgesehen ist, mit dessen Hilfe Kaltwasser aus dem Speicher 25 anzusaugen und über den Kondensator 10 des Kältekreislaufs zurückzuführen ist.

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