Freizeitbad Kelsterbach CFD-Strömungssimulation zur Sicherstellung eines behaglichen und energieeffizienten Schwimmbadbetriebs am Beispiel eines Freizeitbades Mirko Klein, Harald Garrecht Fachgebiet Werkstoffe im Bauwesen Institut für Massivbau Technische Universität Darmstadt Deutschland 23. September 2010 | BauSIM 2010 | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland 10. November 2018 Fachbereich 13 | Institut für Massivbau | Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht, Dipl.-Ing. Christiane Ditzen

Projekt: Freizeitbad Kelsterbach Neubau eines Freizeitbades mit ca. 2500 m² Gesamtfläche, incl. Sauna-, Umkleide und Gastronomiebereichen Eröffnung Februar 2010 Förderung durch das BMWi im Rahmen des Förderprogramm Energieoptimiertes Bauen (EnOB) Besonderheiten besonders energieeffiziente Bauweise Hallendach aus Folienkissenelementen auf einer Holzträgerkonstruktion mittleres Drittel des Daches zum Öffnen verfahrbar ausgebildet (Entfeuchtung) Membranfolien teilweise mit Strahlungsabsorbern beschichtet (Kinderbecken) 23. September 2010 | BauSIM 2010 | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

Projekt: Freizeitbad Kelsterbach Ziele des Vorhabens Energiekonzept: Vorhabenziele: Reduzierung des Energie-bedarfs Optimierung des Anlagenbetriebs Analyse der Membran-kissen-Funktion Steigerung der Behaglichkeit Erhöhung des Dämmstandards, Abdeckung des Außenbeckens bei Nichtbenutzung, Entwärmung des Rückspülwassers, Erhöhung Wärmerückgewinnungsgrad, Einsatz eines BHKW, Minimierung des Energieeinsatzes der Entfeuchtung, u.a. Vermeidung von Tauwasser-ereignissen Einfluss des verfahrbaren Daches 23. September 2010 | BauSIM 2010 | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

Arbeitspakete des Projektes zur energetischen Betriebsoptimierung Klima- und Energiemonitoring CFD-Simulation Gebäudesimulation 23. September 2010 | BauSIM 2010 | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

Klima- und Energiemonitoring Erfassung aller Zähler/ Messdaten/ Betriebsparameter der GLT über BACnet zusätzliche Messung von Raum- und Oberflächentemperaturen, rel. Feuchte, Luftströmung, Solarstrahlung (UV-A, UV-B, global), CO2, u.a. Visualisierung und Bewertung aller Daten aus der GLT und dem ergänzenden Klimamonitoring Temperatur, Feuchte- und Luftströmungssensoren 23. September 2010 | BauSIM 2010 | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

CFD-Simulation: Modellbildung Star-CCM+, cd-adapco Analyse der Temperatur-, Feuchte- und Strömungsverteilung innerhalb der Schwimmhalle abhängig von: außenklimatischen Verhältnissen HVAC-Anlage Dachkonstruktion aus Membrankissenelementen Feuchtelasten Schwimmbecken. Volumenmodel in Star-CCM+ generiertes Volumennetz (ca. 1,3 Mio. Cells) 23. September 2010 | BauSIM 2010 | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

Schwerpunkte der CFD-Simulationen Untergliederung in Teilbereiche: Wirkung der Raumlufttechnischen Anlage solare Einstrahlung durch die Membrankissen Einflüsse der äußeren Windeinwirkung Einflüsse der Becken auf das Raumklima Bewertung der Behaglichkeit thermodynamisches Verhalten der Folienkissenelemente Schwimmbecken im CAD-Modell Winddruck aktive und passive Lüftungseinflüsse thermische Behaglichkeit 23. September 2010 | BauSIM 2010 | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

Monitoring/Simulation Membrankissen Anschlussprofil Membrankissen Volumenmodell Membrankissen (ca. 2 Mio. Cells) Eingangsparameter Globalstrahlung (August 2010) – raumseitig durch beschichtete und unbeschichtete Folienkissenelemente Validierung Temperaturschichtung in einem Luftkissenelement (August 2010) 23. September 2010 | BauSIM 2010 | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

Vorläufige Ergebnisse der CFD-Simulationen 23. September 2010 | BauSIM 2010 | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

Gebäudesimulation: IDA ICE 4.0, EQUA Dynamische Simulation der Energetische Wirkung zu der solaren Einstrahlung im Tagesgang und Jahreszyklus einen Öffnens des Daches abhängig der Witterung einer Erhöhung der zulässigen rel. Feuchte in der Schwimmhalle einem optimierten Betriebs der HVAC- Anlage. 23. September 2010 | BauSIM 2010 | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

Zu erwartende Ergebnisse Klima- und Energiemonitoring Detaillierte Erfassung und Bewertung des Ist-Zustandes Überprüfung der Anlagenparameter Identifikation möglicher Einsparpotentiale Validierung der Simulationsberechnungen CFD-Simulation Bewertung der Behaglichkeit Tauwasserfreiheit Auswirkung des verfahrbaren Daches auf die Raumluftzustände Erkenntnisse über das thermische Verhalten von Folienkissenelementen Gebäudesimulation Detaillierte Darstellung der benötigten Energiemengen Auswirkung des Öffnens des Daches auf die Energieeffizienz Einfluss der Erhöhung der relativen Feuchte auf den Energiebedarf ??? Erarbeitung von Maßnahmen/ Strategien zur Betriebsoptimierung Erprobung und Validierung der Maßnahmen 23. September 2010 | BauSIM 2010 | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 23. September 2010 | BauSIM 2010 | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland