DE2604124A1 - Verfahren zur integrierung der verfuegbaren waermemenge in einem hallenschwimmbad - Google Patents

Description

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Anmelder: SOCIETE GADRAS ET CHAMPION S.A.

VERFAHREN ZUR INTEGRIERUNG DER VERFÜGBAREN WÄRMEMENGE IN EINEM HALLENSCHWIMMBAD

Die vorliegende Erfindung betrifft die Ausgestaltung von Hallen-Schwimmbädern; sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Integration der verfügbaren Wärme innerhalb eines Hallen-Schwimmbades zwecks wesentlicher Erhöhung der Wärmeleistung, d. h. zwecks wesentlicher Verminderung des Wärmeaufwandes bei dem Betrieb eines Schwimmbades.

In der vorliegenden Beschreibung wird der Begriff "integration" (oder "Integrierung") benutzt, um die Koordination der Wirkungsweise mehrerer Organe im Hinblick auf ein harmonisches Zusammenwirken zu bezeichnen; der Begriff "Integration der verfügbaren Wärmemenge" (oder "thermische Integration") betrifft ein Verfahren, das insbesondere gestattet, in einer Einrichtung, insbesondere in einem Hallenschwimmbad, die Wärmezufuhr dadurch zu vermindern,' dass die in den aus der Einrichtung austretenden Medien enthaltenen Kalorien so vollständig wie möglich rückgewonnen werden.

Es sind bereits zahlreiche Anordnungen rationelL ausgestalteter Schwimmbäder bekannt; diese Einrichtungen wurden jedoch zu einer Zeit konzipiert, als die Energieversorgung reichlich und der Gestellungspreis der Energie gering war. Folglich tragen diese bekannten Einrichtungen den zur Zeit äusserst wichtigen Problemen der Energieersparnis kaum Rechnung. Ferner ist festzustallen, dass die bekannten Einrichtungen den neuerlichen Anforderungen hinsichtlich des Umweltschutzes nur wenig, wenn überhaupt, entsprechen.

ORIGINAL INSPECTED

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Die in einem Hallenschwimmbad verbrauchte Energie dient:

a) zum Beheizen der betreffenden Räume;

b) zur Ventilation;

c) zur Bereitstellung von hygienisch einwandfreiem warmen Wasser;

d) zum Aufwärmen des Wassers im Schwimmbecken.

Die Beheizung der Schwimmbad-Räume ist notwendig, um die Innentemperatur auf einem über der Aussentemperatur liegenden Wert zu halten. Selbstverständlich werden die Wärmeverluste hierbei durch eine wirksame Isolierung so weit wie möglich vermindert.

Die Ventilation der Hallenschwimmbad-Innenräume erfordert einen erheblichen Verbrauch an Wärme; diese Ventilation dient einerseits dazu, Frischluft für die Benutzer herbeizuführen, und andererseits dazu, den durch die Verdunstung des Schwimmbecken-Wassers erzeugten Wasserdampf abzuleiten.

In der Tat erzeugt die Verdunstung in Anbetracht der verhältnismässig grossen Oberfläche des Schwimmbecken-Wassers eine erhebliche Menge von Wasserdampf. Herkömmlicherweise wird Frischluft von aussen in die Hallenschwimmbad-Räume eingeführt, während die Inennluft, nachdem sie mit Feuchtigkeit beladen ist, nach aussen abgeführt wird. Diese Verfahrensweise bringt einen erheblichen Energieaufwand mit sich.

Die Bereitstellung von hygienisch einwandfreiem Wasser ist aus hygienischen Gründen erforderlich, insbesondere für die dem Hallenschwimmbad beigeordneten Duscheinrichtungen. In den bekannten Einrichtungen wird dieses Wasser nach Gebrauch unmittelbar in das Abwassersystem abgeleitet, während es noch eine gewisse Wärmemenge enthält. Dies stellt natürlich eine weitere Wärmeverschwendung dar.

Ferner ist ein gewisser Energieaufwand erforderlich, um das Schwimmbecken beim Füllen und Wiederfüllen nach jeder Leerung aufzuwärmen, sowie um das Wasser im Schwimmbecken bei der gewünschten Temperatur zu halten,

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wobei die durch Wärmeleitung und Verdampfung bedingten Verluste auszugleichen sind. Ein Teil dieser Energie dient zum Aufheizen des ununterbrochen in das Schwimmbecken eingeleiteten Frischwassers, wobei dieses Frischwasser nicht nur die durch die in das Schwimmbecken springenden Springer und das infolgedessen durch die Überlauföffnungen auslaufende Wasser, die durch die Reinigung des Beckens und die durch die Verdunstung bedingten Wasserverluste, sondern auch insbesondere diejenigen Wasserverluste ausgleichen muss, die durch die vorschriftsmässig täglich zu ersetzenden Wasser-Teilmengen im Schwimmbecken (z. Zt. 1/20 des gesamten Wasservolumens) bedingt sind.

In der nachstehenden Beschreibung wird der Ausdruck "Abgase" benutzt, um die verbrauchte, bzw. feuchte Luft zu bezeichnen, die aus dem Hallenschwimmbad entfernt wird, während der Ausdruck "Abwasser" die dem Schwimmbecken entzogenen Wassermengen bezeichnen, die infolge der in das Wasser springenden Springer und infolge der Wasser-Reinigung durch die Überlauföffnungen austreten, sowie die aus den sanitären Einrichtungen (Duschen, usw.) austretenden Wassermengen·

Das erfindungsgemässe Verfahren zur thermischen Integration eines Hallenschwimmbades ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abwasser, bzw. Abgase, die aus dem Hallenschwimmbad austreten durch Wärmeaustausch einen Teil ihrer Kalorien an die flüssigen bzw. gasförmigen, in das Hallenschwimmbad eintretenden Medien abgeben.

Wie aus der nachstehenden Beschreibung erhellt, wird es durch die erfindungsgemässen Massnahmen möglich, die Wärmeverluste erheblich zu vermindern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels 'beschrieben, und zwar unter Bezugnahme.auf die beiliegenden Figuren.

Figur 1 stellt schematisch ein erfindungsgemäss ausgestattetes Hallenschwimmbad dar.

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Figur 2 zeigt Einzelheiten des Heizkreislaufes der Einrichtung zur Bereitstellung hygienisch einwandfreien Warmwassers.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das erfindungsgemäss ausgestaltete Hallenschwimmbad ein innerhalb einer Halle 11 angeordnetes Schwimmbecken 10 auf, welches von einem Überlauf 10 umgeben ist. An die Halle 11 schliessen sich sanitäre Einrichtungen 13 an, die Duscheinrichtungen u. dgl. umfassen.

Die infolge der Verdunstung des im Schwimmbecken befindlichen Wassers mit Feuchtigkeit beladene verbrauchte Luft 1U wird aus dem Innern der Halle 11 vermittels wenigstens eines Ventilators 16 durch Lüftungsöffnungen und eine Lüftungsleitung 17 abgesaugt; diese verbrauchte Luft hat die Temperatur, die im Innern der Halle herrschen soll, beispielsweise 27°C.

Erfindungsgemäss wird diese verbrauchte Luft durch den Verdampfer 18 einer Wärmepumpe 19 geleitet, bevor sie nach aussen abgeleitet wird, während die Frischluft 20, die ausserhalb der Halle bei Umgebungstemperatur angesaugt wird, in die Halle 11 über öffnungen 21 einer Leitung eingelassen wird, nachdem sie einen Filter 23, den Verdichter 2k der Wärmepumpe 19 und einen Ventilator 25 durchströmt hat. Da die verbrauchte Luft durch den Verdampfer der Wärmepumpe, und die Frischluft durch den Verdichter der Wärmepumpe strömt, findet ein Wärmeaustausch zwischen der Frischluft und der verbrauchten Luft statt, wodurch der zum Heizen erforderliche Energieaufwand sich auf den zum Betrieb der Wärmepumpe notwendigen Energieanteil beschränkt.

Diese Pumpe dient -zur Verminderung des Feuchtigkeitsgehaltes der Luft in der Halle, der innerhalb gewisser Grenzen gehalten werden muss; zu diesem Zwevk ist eine Leitung 27 vorgesehen, die stromabwärts der Pumpe (in Bezug auf die Halle) zwischen den Leitungen 17 und 22 eine By-pass-Leitung bildet, sowie Schaltmittel·, die aus einem in dieser Leitung 27 angeordneten Ventil 28 bestehen und vermittels einer nicht dargestellten Steuervorrichtung gesteuert werden. Infolge dieser Anordnung wird die aus der Halle kommende und durch den Verdampfer 18 der Pumpe 19 strömende Luft

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getrocknet und gekühlt; sodann strömt ein Teil dieser Luft, oder das

gesamte Volumen dieser Luft, durch die By-pass-Leitung 27» um zum

Verdichter 2k der genannten Pumpe zu gelangen, wo sie aufgewärmt wird, bevor sie in die Halle zurückgeleitet wird.

Diese Trocknung im geschlossenen Kreislauf findet ohne Wärmeverluste statt, wobei lediglich die zur Betätigung der Pumpe 19 erforderliche Energie geliefert werden muss, insbesondere dann, wenn das Hallenschwimmbad nicht benutzt wird; auf diese Weise kann der Feuchtigkeitsniederschlag (Kondensation) an den Wänden und Glasscheiben vermieden werden.

Ein entsprechender Ventilationskreislauf für die zusätzlichen Einrichtungen 13 ist vorgesehen und umfasst Organe, die den vorstehend beschriebenen entsprechen, und die auf der Zeichnung durch entsprechende Bezugszeichen bezeichnet sind, die jedoch mit dem Index a, versehen sind.

Hinsichtlich des Ventilations- und Trocknungskreislaufes der Halle 11 ist auf der Zeichnung nur eine Wärmepumpe 19 dargestellt; vorteilhafterweise können zwei parallelgeschaltete Pumpen angeordnet werden, von denen nur eine benutzt wird, wenn das Schwimmbecken nur von einer verhältnismässig geringen Zahl von Schwimmern benutzt wird, während die andere Pumpe nur bei grossem Andrang in Betrieb genommen wird.

Figur 1 stellt ebenfalls (in sehr vereinfachter Form) den Heizkreislauf für das Wasser des Schwimmbeckens (bzw. der Schwimmbecken) dar.

Das Abwasser, das durch den Überlauf abfliesst, sowie das vom Reinigen des Beckens herrührende Abwasser, wird bei einer Temperatur, die derjenigen des Schwimmbeckens entspricht(beispsielsweise . 23°C) durch eine Leitung 30 in eine erste durch einen Wärmeaustauscher 32 gebildete Wärmeaustauschzone gelietet, in der es an das eingeleitete Frischwasser, das aus dem öffentlichen Leitungswassersystem 3^ herrührt, und das den gleichen Wärmeaustauscher durchströmt, einen Teil seiner Kalorien abgibt. Dieses Abwasser und das von der Schwimmbeckenreinigung herrührende Wasser, dessen Temperatur somit auf beispielsweise 18°C herabgesetzt ist, strömt sodann durch die Leitung 35 und durch den Verdampfer 36 einer

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einer Kühlvorrichtung 37, die als Wärmepumpe dient und eine zweite Wärmeaustauschzone bildet. Dieses Abwasser wird gekühlt, bevor es über die Leitung 38 in die Abwasserkanalisierung abgeleitet wird, und seine Temperatur ist zu diesem Zeitpunkt verhältnismässig tief (beispielsweise 9°). Das aus dem Wasserversorgungssystem herrührende Wasser tritt aus dem Wärmeaustauscher 32 mit erhöhter Temperatur aus (beipsielsweise mit einer Temperatur von 15°C) und strömt durch die Leitung UO zum Verdichter 1*1 der Wärmepumpe 37; dort wird dieses Wasser auf eine Temperatur von beispeilsweise 26°C aufgewärmt, um dann durch die Leitung k3 in das Schwimmbecken 10 zu fliessen, wobei es ein Pumpenaggregat U5, sowie eine Filter- und Behandlungsstation k8 durchströmt.

Wie aus Vorstehendem erhellt, wird zum Aufwärmen des zur Erneuerung des Wasser im Schwimmbecken herangeführten Frxschwassers lediglich diejenige Energie verbraucht, welche zum Betrieb der Kühleinrichtung und des Pumpenaggregates erforderlich ist, ohne das irgendwelche Wärmeverluste auftreten.

IM die Temperatur des Schwimmbeckens auf einem gewünschten Wert zu halten, und zwecks Inbetriebnahme des letzteren, ist eine Leitung 50 vorgesehen, die durch ein Ventil ^9 verschliessbar ist und das Schwimmbecken mit der Leitung k3 an einer stromaufwärts des Pumpenaggregates ^5 gelegenen Stelle 51 verbindet, während eine Heizvorrichtung 52 parallel zu der Leitung k3 stromabwärts von der Filtervorrichtung angeordnet ist. Durch geeignete Betätigung eines Ventils 53, das in die Leitung i+3 stromaufwärts von der Stelle 51 eingeschaltet ist, und mehrerer Ventile 55-57» die an den Anschlüssen der Heizeinrichtung an die Leitung ^3 und zwischen denselben angeordnet sind, ist es möglich, den die Leitung 5O₅ das Pumpenaggregat h^, die Filtereinrichtung U8, die Heizvorrichtung 52 und die diese Einrichtungsteile mit dem Schwimmbecken 10 verbindenden Abschnitte der Leitung k3 umfassenden Kreislauf zu isolieren. Somit kann die Temperatur des Schwimmbeckens auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden, insbesondere während der Nacht oder während der Leerstunden, wobei man vorteilhafterweise eine elektrische Heizvorrichtung benutzt. Man geht in der gleichen Weise vor, wenn das Schwimmbad nach vorheriger Entleerung wieder in Betrieb gesetzt werden soll. Vorteilh'afterweise wird ein zusätzlicher Filter U7 zum Vorfiltrieren in der Leitung 50 angeordnet.

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Figur 2 zeigt Einzelheiten der zum Beheizen des Schwimmbeckens dienenden Einrichtung . Wie aus der Figur ersichtlich, wird das durch den Überlauf strömende und das von der Schwimmbeckenreinigung herrührende Abwasser, über Leitungen 30a, 30b in einen Sammelbehälter 60 geleitet, der ferner bei 61 das Abwasser der Duscheinrichtung aufnimmt.

Dieses Abwasser wird durch die Leitung 30c aus dem Sammelbehälter 60 dem Wärmeaustauscher 32 zugeleitet, wo es einen Teil seiner Kalorien an das in das Schwimmbad eingeleitete Frischwasser abgibt, wie oben beschrieben. Dieses Frischwasser strömt aus einem Zwischenbehälter 62 aus, der durch die Leitung 3Ua gespeist wird und an den die Leitung 3Ub angeschlossen ist, die zum Wärmeaustauscher 32 führt. Eine zur Leitung 3Ua parallel geschaltete Leitung 63 sorgt für eine zusätzliche Füllung des Sammelbehälters 60, während der letztere einen Überlaufkanal 6U aufweist, der ebenso wie die Leitung 38, an die Abwasserkanalisierung 66 angeschlossen ist.

Zur Bereitstellung von Warmwasser für hygienische Zwecke sind mehrere Wasserwärmer 65 vorgesehen, die mit aus dem Wasserversorgungssystem herrührendem Wasser gespeist werden und über Mischvorrichtungen 67 Warmwasser abgeben. Wie bereits dargelegt, dient das von den sanitären Einrichtungen (Duschen od. dgl.) herrührende warme Abwasser zum Aufheizen des ,Schwimmbeckenwassers, bevor es in die Abwasserkanalisierung abgeführt wird.

Eine zentrale Reguliereinrichtung 70 ist mit einem Temperaturfühler 72 verbunden, der in der das Schwimmbecken mit Warmwasser nachfüllenden Leitung U 3 angeordnet ist; die Reguliereinrichtung 70 steuert die Kühleinrichtung 37» sowie, den Einlass des aus dem Behälter 60 ausströmenden Abwassers. Die Heizvorrichtung 52 wird ebenfalls durch einen in der Leitung k3 angeordneten Temperaturfühler 73 gesteuert.

Es wurde festgestellt, dass ein· unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens betriebenes Hallenschwimmbad zu einem Energieverbrauch führt, der drei bis vier Mal geringer ist, als derjenige eines auf herkömmliche Weise betriebenen Hallenschwimmbades.

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Um in den Genuss aller durch das erfindungsgemässe Verfahren gebotenen Vorteile zu kommen, ist es natürlich erforderlich, die Schwimmhalle, den das Schwimmbecken umgebenden Raum und die die sanitären Einrichtungen enthaltenden Räume in thermischer Hinsicht sorgfältig zu isolieren.

Die Erfindung ist keineswegs auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt; der Fachmann kann zahlreiche Abänderungen vornehmen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims (6)

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   PATENTANSPRÜCHE

   ( 1· J- Verfahren zur Integration der verfügbaren Wärmemenge in einem Hallenschwimmbad, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwasser bzw. Abgase, die aus dem Hallenschwimmbad austreten, durch Wärmeaustausch einen Teil ihrer Kalorien an die flüssigen, bzw. gasförmigen, in das Hallenschwimmbad eintretenden Medien abgeben.
2. 2. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwasser, bzw. Abgase, durch Wärmeaustausch mit dem in das Schwimmbad eingeleiteten Kaltwasser gekühlt werden, wobei dieser Wärmeaustausch in zwei Phasen erfolgt, deren zweite im Verdichter einer Wärmepumpe durchgeführt wird, in deren Verdampfer die genannten Abwasser bzw. Abgase zirkulieren.
3. 3. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Phase des Wärmeaustausches in einem Wärmeaustauscher durchgeführt wird.
4. k.. - Verfahren nach .wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in das Schwimmbad einströmende Wasser ggf. nach den genannten Wärmeaustausehphasen zusätzlich aufgewärmt wird.
5. 5· - Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Strömungsweg der Abwässer, bzw. Abgase, stromaufwärts von den genannten Wärmeaustausehphasen ein Sammelbehälter für die Abwasser angeordnet wird.
6. 6. - Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen Kreislauf zur Erneuerung und zum Wiederaufwärmen des Schwimmbeckenwassers aufweist, wobei dieser Kreislauf eine Sammel= bzw. Reinigungszone, eine erste Wärmeaustausehzone, eine eine als Wärmepumpe arbeitende Kühleinrichtung besitzende zweite Wärmeaustausehzone, sowie Umwälzmittel aufweist.

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   T. - Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgende Anlagenteile aufweist:

   - wenigstens einen Kreislauf zur Erneuerung und Trocknung der atmosphärischen Luft, der eine Wärmepumpe, Mittel zum Umwälzen und Filtrieren des Frischluftstromes, sowie Schaltmittel aufweist, die es gestatten, die getrocknete Luft wieder zu verwenden und/oder abzuführen;

   - wenigstens einen Kreislauf zur Erneuerung und Aufwärmung des Schwimmbeckenwassers, welcher eine Sammel= bzw. Reinigungszone, eine erste Wärmeaustauschzone, eine eine als Wärmepumpe arbeitende Kühleinrichtung besitzende zweite Warmeaustauschzone, sowie Umwälzmittel aufweist.

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   Le e rs e i te