Studie der aeraulischen und Kondensationsphänomene der Beckenzonen eines Schwimmbads in Sanierung: Luftverteilung, Umwälzung und Beherrschung der Kondensation an den Wänden.
Diese Studie betrifft die Beckenzonen eines in Sanierung befindlichen Schwimmbads in Montreuil. Das CFD-Modell erfasst die Luftvolumina der Beckenhalle und die Wände mit Kontakt zum Außenbereich.
Die Kondensation tritt auf, wenn feuchte, warme Luft mit einer kalten Oberfläche in Kontakt kommt: Wände, Trennwände und Verglasungen, kälter als die Umgebungsluft, kühlen die feuchte Luft ab und lösen Kondensation aus.
Das Wesentliche. CFD-Studie der Beckenzonen eines in Sanierung befindlichen Schwimmbads in Montreuil, in warmer und feuchter Umgebung (27 bis 28 °C, 60 bis 65 % rF). Nach einem Wärmebildkamera-Audit modellierte EOLIOS die Beckenhalle und ihre Luftverteilung (Bodengitter entlang der Fassaden, gerichtete Düsen, diffuse Kanäle), untersuchte das mittlere Luftalter und kartierte die Oberflächenkondensation. Das System erweist sich als ausgelegt, um bis −7 °C außen ein Band in Kopfhöhe kondensationsfrei zu halten, während einige Dachzonen bei großer Kälte zu überwachen bleiben.
Eine Beckenhalle vereint drei Randbedingungen, die anderswo selten zusammentreffen: eine hohe Temperatur, eine starke Feuchte und eine große Wasserfläche, die ständig verdunstet. Diese Verdunstung gibt fortlaufend Dampf an die Luft ab; die Lüftung muss ihn abführen, um die Sollfeuchte zu halten und die Bausubstanz zu schützen. Das macht das Schwimmbad zu einer der anspruchsvollsten Umgebungen der Klimatechnik.
Die Steuerung beruht auf einem engen Gleichgewicht. Die Lufttemperatur wird leicht über der des Wassers gehalten, um die Verdunstung zu begrenzen, während die relative Luftfeuchte um 60 bis 65 % gehalten wird. Zu niedrig beschleunigt sie die Verdunstung und die Auskühlung der Badegäste; zu hoch begünstigt sie Kondensation und die Schädigung des Gebäudes.
Temperatur, bei der die Luft beim Abkühlen die Sättigung erreicht und beginnt, Wasser abzuscheiden. Sobald eine Wand unter den Taupunkt der Umgebungsluft fällt, kondensiert der Dampf an ihr. Die ganze Herausforderung besteht darin, die Oberflächen oberhalb dieser Temperatur zu halten.
Menge an Wasserdampf, die der Luft durch die Verdunstung des Beckens und der nassen Oberflächen zugeführt wird. Sie hängt von der Wassertemperatur, der Oberflächenbewegung und der Luftgeschwindigkeit ab; sie ist es, die das Lüftungsgerät ausgleichen muss.
Gestützt auf ihre Erfahrung führten die EOLIOS-Ingenieure vorab ein Audit vor Ort durch, um die verschiedenen Problematiken des Gebäudes hervorzuheben, bevor die CFD-Studie am gesamten Volumen durchgeführt wurde. Die Infrarot-Thermografie zeigt die Einblaszonen und ihre Wirkungen bis unter das Dach sowie die Leistungsunterschiede zwischen alten und sanierten Bereichen. Diese thermische Lesung leitet anschließend die Wahl der Messpunkte und die Annahmen des numerischen Modells.
Die Temperaturregelung der Luft wird vom HLK-System (Heizung, Lüftung, Klimatisierung) sichergestellt. Die Volumenstromverteilung folgt der HLK-Bestandsdokumentation und erfasst jeden Einblaspunkt und seinen Volumenstrom einzeln. Die Einblasdüsen gelten als abgeglichen, wobei der Volumenstrom je Düse einzeln festgelegt ist. Die CFD-Simulation stellt anschließend die Geschwindigkeits- und Temperaturfelder im gesamten Volumen dar.
Der Großteil der Luft wird über Bodengitter entlang der Vorhangfassaden eingeblasen; alle vorhandenen Einblaspunkte werden beibehalten und in das CFD-Modell integriert. Die Darstellung als Stromröhre ermöglicht es, die Luftbewegungen und die Durchmischungseffekte des Volumens von den Verteilgittern der Fassaden aus zu verstehen. So wird geprüft, dass die Luft die zu behandelnden Verglasungen tatsächlich erreicht und keine Strähne direkt zu den Absaugungen kurzschließt.
Die Ingenieure entwarfen verschiedene Szenarien, um den Bedürfnissen des Kunden gerecht zu werden, etwa eine zusätzliche Einblasung von 20 000 m³/h (zwei diffuse Kanäle unter dem Dach) mit dem Zusatz von gerichteten Düsen. Das mittlere Luftalter kennzeichnet die durchschnittliche Zeit, die die Luft im Volumen zwischen ihrer Einblasung und ihrer Absaugung verbringt, ein Schlüsselindikator für die Qualität der Lufterneuerung.
Durchschnittliche Zeit, die ein Luftteilchen im Volumen zwischen dem Moment seiner Einblasung und dem seiner Absaugung verbringt. Je niedriger es ist, desto besser die Lufterneuerung; ein hohes Alter weist auf eine stagnierende Zone hin.
Über dem Wasser hängt der Komfort zuerst von der Beherrschung der Luftgeschwindigkeit ab. Auf nasser Haut verstärkt der geringste Luftzug das Kältegefühl und beschleunigt die Verdunstung: In der Badezone werden daher geringe Geschwindigkeiten angestrebt, ohne dabei Zonen stagnierender Luft zu schaffen.
Die Luftqualität entscheidet sich am selben Ort. Die Desinfektionsnebenprodukte des Chlors, darunter das Trichloramin, sind flüchtig und konzentrieren sich unmittelbar über dem Wasser, dort wo die Schwimmer atmen. Eine gut gerichtete Überströmung erfasst diese Schadstoffe und lenkt sie zu den Absaugungen, statt sie sich anreichern zu lassen.
Flüchtige Verbindung aus der Reaktion des Chlors mit den von den Badegästen eingebrachten organischen Stoffen. Dicht über dem Wasser konzentriert, verursacht sie Augen- und Atemwegsreizungen; die Lüftung muss sie möglichst nah an ihrer Quelle abführen.
Die konvektiven Austausche der Wände hängen mit der Oberflächenluftgeschwindigkeit zusammen: eine gut bestrichene Wand bleibt nahe der Innentemperatur, während eine schlecht bestrichene Wand in einer Totzone zur Außentemperatur tendiert (Kondensationsrisiko). Für die beiden Fassaden erwärmt ein Luftmantel die verglaste Oberfläche über die Verteilung durch Bänke.
Das Verteilungssystem erscheint ausgelegt, um gegen kalte Wände und das Auftreten von Kondensation an den Fassaden zu wirken: es gewährleistet bei −7 °C außen, dass ein Band in Kopfhöhe stets wirksam behandelt bleibt. Bei strengen Winterbedingungen (< 5 °C) können dennoch Kondensationsspuren in der Dachzone hinter den aeraulischen Hindernissen (Träger, Stützen, Pfosten) auftreten.
Von der Verteilung schlecht bestrichener Bereich, in dem die Luft stagniert. Die Wand tauscht dort wenig mit der warmen Hallenluft aus und ihre Temperatur tendiert nach außen, was sie kondensationsanfällig macht. Das Verhalten der aufsteigenden warmen Luft hängt mit dem thermischen Stack-Effekt zusammen.
Zu merken. Selbst mit einem für −7 °C ausgelegten System können Kondensationsspuren unter dem Dach hinter den aeraulischen Hindernissen bestehen bleiben. Die CFD lokalisiert diese Totzonen präzise, um die Korrekturen vor den Arbeiten zu zielen.
Die Feuchte einer Beckenhalle zu behandeln, hat einen Preis. Die Entfeuchtung, durch ein Zweistromgerät und oft eine Wärmepumpe sichergestellt, macht einen erheblichen Anteil des Energieaufwands aus, neben der Erwärmung des Wassers und der Frischluft. Die Wärme der abgesaugten Luft vor ihrem Ausblasen zurückzugewinnen, ist ein wesentlicher Hebel für Einsparungen.
Die Simulation hilft, so knapp wie möglich zu dimensionieren. Durch den Vergleich der Verteilungs- und Volumenstromszenarien vermeidet sie die Überlüftung, die Energie verschwendet und die Luft unnötig austrocknet, ebenso wie die Unterdimensionierung, die Kondensation und Unbehagen auftreten lässt. Ziel ist, den Sollwert mit dem strikt notwendigen Volumenstrom zu halten.
Zu merken. Im Schwimmbad entscheiden sich Komfort, Erhalt der Bausubstanz und Energierechnung gemeinsam. Die Luftströme durch Simulation zu objektivieren, erlaubt es, ohne Überdimensionierung abzuwägen und die Sanierung dauerhaft anzulegen.
Kondensation, Wärmeaudit und Luftverteilung: die Antworten auf die Fragen, die sich Betreiber und Bauherren vor einer CFD-Studie stellen.
Die Beckenhalle ist warm und sehr feucht (27 bis 28 °C, 60 bis 65 % rF). Im Kontakt mit kalten Wänden (Verglasungen, schlecht gedämmte Wände) kühlt die feuchte Luft unter ihren Taupunkt ab und Wasser wird abgeschieden, was Materialien und Struktur schädigt. Die CFD lokalisiert diese Risikoflächen und prüft, dass die Verteilung sie warm hält, wie bei unserem Wassersportzentrum-Projekt in den Hauts-de-Seine.
Die Infrarot-Thermografie zeigt vor Ort die Einblaszonen, ihre Wirkungen bis unter das Dach und die Leistungsunterschiede zwischen alten und sanierten Bereichen. Diese Aufnahmen liefern einen verlässlichen Ausgangszustand, der dazu dient, das numerische Modell am tatsächlichen Verhalten des Gebäudes abzugleichen.
Es ist die durchschnittliche Zeit, die die Luft im Volumen zwischen ihrer Einblasung und ihrer Absaugung verbringt. Ein niedriges Alter spiegelt eine gute Erneuerung wider; ein hohes Alter weist auf eine stagnierende Zone hin, oft korreliert mit den Risiken von Kondensation und Unbehagen. Die Simulation kartiert es, um die Verteilungsszenarien zu vergleichen.
Durch einen warmen Luftmantel entlang der Verglasung, über Bänke oder Bodengitter, die die Fassade direkt behandeln. Die CFD prüft, dass diese Überströmung bis zu den kältesten Außenbedingungen hält, und identifiziert die Totzonen, in denen eine zusätzliche Verteilung nötig ist.
Ja. Ausgehend vom Bestand testet die Simulation gezielte Ergänzungen (diffuse Kanäle, gerichtete Düsen, Neuausrichtung) und quantifiziert ihre Wirkung vor den Arbeiten. So werden Schwachstellen zum richtigen Preis korrigiert, ohne Überdimensionierung oder Störung des Betriebs.
Entdecken Sie unsere Expertisen, Projekte und technischen Dossiers, um über die FAQ hinauszugehen.
CFD-Simulation eines in Sanierung befindlichen Schwimmbads in Montreuil: Luftverteilung in der Beckenhalle, Durchmischung entlang der verglasten Fassaden und Kartierung der kondensationsgefährdeten Zonen. Das Video stellt die Luftbewegungen und Oberflächentemperaturen dar, die die Auslegung der Verteilung leiten.
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