Freizeitbad Kelsterbach

Präsentation zum Thema: "Freizeitbad Kelsterbach"—  Präsentation transkript:

1 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 | BauSIM | 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

2 Projekt: Freizeitbad Kelsterbach
Neubau eines Freizeitbades mit ca 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 | BauSIM | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

3 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 | BauSIM | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

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

5 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 | BauSIM | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

6 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 | BauSIM | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

7 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 | BauSIM | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

8 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 | BauSIM | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

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

10 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 | BauSIM | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

11 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 | BauSIM | Mirko Klein, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht | Fachgebiet WiB | TU Darmstadt, Deutschland

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