Sport- und Freizeitbauten  –  Ökonomisch optimierter Betrieb

Die Vernetzung der Anlagensysteme sowie die Wärmerückgewinnungsanlagen sind beim Freizeitbad Stegermatt die Grundpfeiler für einen ökonomisch optimierten Betrieb. Der Projektierungsstandard war daher von Anfang an eindeutig mit der Planung und Errichtung energetisch und betriebswirtschaftlich optimierter Anlagensysteme mit maximalem Wirkungsgrad definiert. Es war von entscheidender Bedeutung, die Wärmerückgewinnungssysteme der einzelnen technischen Gewerke miteinander zu koppeln, um die jeweils zurückgewonnene Wärmeenergie der Gesamtanlage zur Verfügung zu stellen.Bereits innerhalb der Vorplanung veranlasste der Bauherr eine Studie für das zukünftige Energie- und Wärmeversorgungskonzept, in der die unterschiedlichen Wärmerückgewinnungssysteme ökonomisch und ökologisch gegenübergestellt wurden. Auf dieser Basis sollte verlässlich eine Energieverbrauchsprognose für den zukünftigen Betrieb erstellt werden. Diese Energieverbrauchsprognose bildete die Grundlage für die Erstellung von insgesamt fünf unterschiedlichen Wärme- und Energieerzeugungsvarianten, die miteinander verglichen wurden. In der Bewertungsmatrix der unterschiedlichen Wärmeerzeugungskonzepte wurde hierbei eine gleiche Gewichtung für die ökonomischen Faktoren, bestehend aus Investitionskosten, Betriebskosten, technischer Nutzung sowie den zur Verfügung stehenden Energieträgern und den ökologischen Faktoren aus Primärenergieaufwand, CO₂-Bilanz, lokaler Wertschöpfung sowie Feinstaubemission festgelegt.

Aus den beiden zielführendsten Energieerzeugungsvarianten wurde letztendlich das Konzept mit den höheren Herstellungskosten, aber der maximalen Wärmerückgewinnungseffizienz ausgewählt und umgesetzt.

Badewasseraufbereitung

Das neue Kombibad verfügt für die insgesamt 2315 Quadratmeter Wasserfläche innen und aussen über insgesamt sechs Badewasseraufbereitungskreisläufe. Durch die hygienischen und energetischen Anforderungen ist die Badewassertechnik eines der technischen Schlüsselgewerke.

Die Badewasseraufbereitungskreisläufe nach DIN 19643 wurden aufgeteilt nach den Anforderungen des Beckenprogramms sowie den gewünschten Betriebstemperaturen der einzelnen Badebecken. Entsprechend der erwarteten Beckenbelastung wurden für alle Aufbereitungskreisläufe dreistufige Aufbereitungsanlagen nach DIN 19643 Teil 2 mit geschlossenen Drucksandfiltern und Pulveraktivkohledosierung errichtet. Die Aufbereitungskapazität wird über belastungsabhängige und für alle Badebecken frequenzumformergeregelte Pumpen mit Permanentmagnetmotoren über den DIN-Kontakt stetig angepasst und geregelt.

Alle Warmbecken mit einer Wassertemperatur von > 24° C (Anlage 1 bis Anlage 5) verfügen über interne Wärmerückgewinnungsanlagen zur Entwärmung des Stetsablaufs über 24 Stunden am Tag und eine entsprechende Vorwärmung des Stetszulaufs für die Frischwassernachspeisung. Als Frischwassernachspeisung wird für alle Badewasseraufbereitungskreisläufe Brunnenwasser über den am alten Hallenbadstandort bereits bestehenden Grundwasserentnahmebrunnen verwendet. Die Anlage 6 Sauna-Tauchbecken ist ebenfalls in die Wärmerückgewinnung integriert. Zur freien Kühlung erfolgt hier die Wärmerückgewinnung unter anderen Vorzeichen, indem der Gesamt-Stetszulauf für alle anderen Anlagen über einen externen Wärmetauscher den Reinwasserteilstrom des Sauna-Tauchbeckens kühlt und hierüber den Stetszulauf für alle anderen Becken vorerwärmt. Auf den Einsatz einer Wärmepumpe zur Kühlung des Sauna-Tauchbeckens konnte somit verzichtet werden.

Alle Aufbereitungsanlagen werden vollautomatisch betrieben, wobei jederzeit die Möglichkeit besteht, in alle Betriebsabläufe von Hand einzugreifen. Die Brunnenwasser-Nachspeisung als Füllwasserersatz für die einzelnen Beckenkreisläufe liegt etwas höher als der entsprechend DIN 19643 Teil 1 vorgegebene Mindest-Füllwasserersatz von 30 Litern je Besucher. Die Stetszulauf-Menge wurde im Minimum so konzipiert, dass über die Wärmerückgewinnung und Zwischenspeicherung in einem separaten Spülwasserbehälter für alle Badewasserfilter eine zweimalige Filterrückspülung pro Woche ermöglicht wird. Der dadurch etwas höhere Füllwasserersatz beträgt exakt die erforderliche Spülwassermenge und kommt in der Gesamtwasserbilanz vollständig dem Badegast zugute.

Das Schlammwasser der Filterrückspülung wird in einem separaten Schlammwasserbehälter gesammelt und über eine Abwasseraufbereitungsanlage entsprechend den Einleitungsbedingungen der Abwasserverordnung Anhang 31 aufbereitet und in den Mühlbachkanal eingeleitet. Vor Einleitung in den Mühlbachkanal wurde zur Restentwärmung des Schlammwassers mit einer Temperatur von ca. 24° C eine Entwärmungs-Wärmepumpe installiert, die das Schlammwasser auf eine Einleittemperatur von 7 bis 12 ° C abkühlt. Die durch die Wärmepumpe gewonnene Wärmeenergie wird zu 100 Prozent dem Aufbereitungskreislauf Anlage 3 zur Verfügung gestellt.

Die Innen- und Aussenbecken des Kombibades Offenburg weisen einen hohen Attraktionsgehalt im Innen- und Aussenbereich auf. Die Attraktionen können über ein individuell konfigurierbares Zeitprogramm vollautomatisch gesteuert werden.

Die Beckenwassererwärmung erfolgt insgesamt dreistufig. Die Aufbereitungsanlagen 1 bis 3 werden ausschliesslich über Plattenwärmetauscher mit Anschluss an die Wärmeerzeugungsanlage erwärmt, wobei die Grundlasttemperierung der Anlage 3 Erlebnisbecken innen zusätzlich über die Abwärmenutzung der Entwärmungs-Wärmepumpe der Schlammwasseraufbereitungsanlage erfolgt.

Die Aussenbecken Anlage 4 und 5 Erlebnisbecken sowie Freischwimmerbecken und Rutschenlandebecken werden ausschliesslich über eine Absorberanlage beheizt, die mit 850 Quadratmetern auf ca. 80 Prozent der Nettowasserfläche des Freibades dimensioniert wurde.

Der Betrieb der Solarkreisläufe erfolgt hierbei vollautomatisch. Der Volumenstrom der Absorberanlage wird so geregelt, dass primär in den Morgenstunden das noch zu errichtende Kinderplanschbecken aussen und erst in der Rangfolge danach das Erlebnisbecken sowie das Schwimmerbecken aufgeheizt werden.

Lüftung

Für die einzelnen Nutzungs- und Klimazonen wurden jeweils eigene Lüftungsanlagen errichtet. Die Aufteilung der Lüftungsanlagen erfolgte nach den jeweiligen Zonenzuordnungen und abgestimmten Rauminnentemperaturen. Alle Lüftungsanlagen verfügen über hocheffiziente Wärmerückgewinnungssysteme mit Kreuzstromplatten-Wärmetauschern sowie zusätzlich für die Lüftungsanlage Schwimmhalle einer Entfeuchtungswärmepumpe zur Wärmerückgewinnung aus der feuchten Schwimmhallenabluft.

Sämtliche Lüftungsanlagen wurden mit einer Energieeffizienzklasse A+ zur Reduktion des Primärenergieverbrauches dimensioniert und ausgelegt. Die Gesamtluftmenge über alle sieben Lüftungsgeräte beträgt zirka 150 000 m³/h. Allein für die zwei Lüftungsgeräte Badehalle, aufgeteilt in die drei Schwimmhallenzonen Erlebnisbad, Kursbecken sowie Sportbad, beträgt die erforderliche Luftmenge zur Abführung der Verdunstungsleistung 88 000 m³/h.

Wärmeerzeugung

Für die Wärme- und Energieerzeugung des Kombibades Offenburg wurden insgesamt fünf unterschiedliche Energie- und Wärmeerzeugungsvarianten auf Basis eines im Vorfeld simulierten Lastprofils und einer Wärmeverbrauchsdauerlinie konzipiert. Folgende Varianten wurden untersucht:

Variante I: BHKW und Spitzen-Gas-Brennwertkessel

Variante II: BHKW, Elektro-Wärmepumpe und Spitzen-Gas-Brennwertkessel

Variante III: Pellets-Holzvergaser-BHKW und Spitzen-Gas-Brennwertkessel

Variante IV: Hackschnitzelkessel, BHKW und Spitzen-Gas-Brennwertkessel

Als Variante 0 zur Gegenüberstellung der Herstell- und Betriebskosten wurde eine Basisvariante, bestehend aus einer reinen Wärmeerzeugung über Gas-Brennwertkessel, gegenübergestellt. Unter Abwägung aller ökonomischen und ökologischen Wertungskriterien wurde die Variante II mit zwei BHKW, einer Elektro-Wärmepumpe sowie einem Spitzen-Gas-Brennwertkessel zur Abdeckung der Spitzenlast und gleichzeitigen Redundanz der Komplett-Wärmeerzeugung ausgewählt und umgesetzt. Die 2 BHKW sind dabei auf die thermische Grundlast der gesamten Nutzungseinrichtung ausgelegt und sollen eine Laufzeit von 8000 bzw. 6500 Betriebsstunden per anno erreichen. Die elektrische Anbindung der BHKW-Anlagen erfolgt komplett auf das Hausnetz sowie zusätzlich der Anschluss an die NSHV (Niederspannungshauptverteilung) für die Netzrückeinspeisung.

Sanitäranlagen

Die sanitären Einrichtungen wurden aufgrund der hohen Beanspruchung in einem hohen Qualitätsstandard gewählt. Sowohl die Reinigungsduschen in den Umkleiden als auch die Attraktionsduschen in der Sauna wurden vollständig als Elektronikduschen mit elektronischen Magnetventilen und zentraler Ansteuerung zur zyklischen Hygienespülung und thermischen Desinfektion erstellt. Die Warmwasserbereitungsanlage für Bad, Umkleide, Duschen, Sauna wurde als Durchflussanlage als Vierer-Kaskade mit zwei Heizungspufferspeichern ausgeführt. Eine Warmwasserbevorratung erfolgt hierbei nicht mehr, sondern es wird jeweils der tatsächliche Warmwasserbedarf über die Plattenwärmetauscher und Heizleistungsvorhaltung über die zwei Pufferspeicher erzeugt. Die Anlage ist dimensioniert auf eine Betriebsgleichzeitigkeit von ca. 60 bis 80 Prozent aller Reinigungs- und Attraktionsduschen.

Der Warmwasserbereitung vorgeschaltet ist eine Duschenabwasser-Wärmerückgewinnungsanlage, die das Trinkwasser vor Erwärmung auf ca. 30 bis 36° C vorwärmt. Dieser Vorwärmspeicher und die Duschenabwasser-Wärmerückgewinnungsanlage werden nach DIN DVGW hierbei vollständig in den Aufheizzyklus zur thermischen Desinfektion und Hygienespülung mit eingebunden.

Zur separaten Abrechnung der verpachteten Gastronomie hat diese eine eigene Warmwasserbereitungsanlage, ebenfalls als Durchflusssystem, erhalten.

Energiecontrolling

Die Vernetzung der Anlagensysteme zur Wärme- und Energierückgewinnung ist der technische Schlüssel für betriebswirtschaftlich optimierte Anlagen. Die Anlagensysteme sind hierbei vollständig vernetzt und auf eine zentrale Gebäudeleittechnik inklusive Aufschaltung aller Wärmeverbrauchsparameter aufgeschaltet. Die einzelnen Gewerke werden über die MSR-Technik zwar autark geregelt, aber alle Anlagen sind über die Gebäudeleittechnik vernetzt und ansteuerbar.

Kassen- und Kontrollsysteme

Die Kassenanlage des Kombibades Offenburg ist ein zentrales Betriebselement für die Gesamtanlage. Das Bad ist hierbei in folgende Abrechnungssektoren eingeteilt:

1. Hallenbad und Freibad

2. Sauna

Zusätzlich werden Wellness- und Massageanwendungen zu einem späteren Zeitpunkt zur Aufbuchung angeboten. Die gastronomischen Einrichtungen in Hallenbad, Freibad sowie in der Sauna können jeweils ebenfalls über das zentrale Kassensystem gebucht und verwaltet werden. Die zwei Tarifzonen sind durch Abschrankungen und Drehkreuze voneinander getrennt, wobei über die Transpondermedien der Tarifzonenwechsel jederzeit vorgenommen werden kann. Neben den personenbesetzten Kassen am Haupteingang für Hallenbad und Freibad besteht ergänzend die Möglichkeit, über einen Verkaufsautomaten Zugangsmedien Transponder-Armband, Transponder-Karte oder Barcode-Ticket (Freibad) direkt zu erwerben. Über den Ausgabeautomaten können hierbei für das elektronische Schranksystem auch die Transponder-Armbänder ausgegeben werden. Für das komfortable Verlassen des Bades können sämtliche Transponder-Medien an allen Ausgängen des Hallenbades und Freibades zurückgegeben und abgeschluckt werden. Sofern zusätzliche Leistungen aufgebucht wurden, besteht hierbei die Möglichkeit, diese direkt vor den Drehkreuzen über entsprechenden Nachzahlautomaten zu entwerten. ●