Austausch nicht regelbarer Pumpen gegen regelbare Hocheffizienzpumpen für das Beckenwasser im Freibad (Stadtbad) Nauen

Laufzeit des Vorhabens

Das Vorhaben soll im I. bzw. II. Quartal 2022 umgesetzt werden, so dass die Badesaison ab Mai 2022 wieder eröffnet werden kann.

Beteiligte Partner am Vorhaben

Zur Finanzierung des Projektes sind Fördermittelgeber und die Stadt Nauen beteiligt.

Fördermittelgeber 1 (Förderkennzeichen 03K18128)

Das Projekt wird über die Nationale Klimaschutzinitiative (NKI) des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Weiterführende Informationen zum Projektträger Zukunft – Umwelt – Gesellschaft (ZUG) gGmbH

Fördermittelgeber 2

Dieses Projekt wird unterstützt durch Fördermittel der Europäischen Union und des Landes Brandenburg. 

Fördermittelnehmer: Stadt Nauen, Projektdurchführung: DLG Nauen mbH 

Istzustand

Das Stadtbad Nauen ist ein Freibad mit drei getrennten Wasserkreisläufen. Die Umwälz-Pumpen laufen konstant durch. Als Absenkbetrieb wird außerhalb der Betriebszeit eine der beiden Pumpen pro Kreislauf manuell abgeschaltet. Die Freibadsaison umfasst 4,5 Monate, bei 30 Tagen x 24 h ergeben dies 3.240 Betriebsstunden pro Jahr, wobei 8 h am Tag Volllast und 16 h pro Tag eine Pumpe abgeschaltet ist, als Teillast. Zum Teil wird der Volumenstrom durch Klappen manuell gedrosselt.

Für jeden Beckenkreislauf ist eine Mess- und Regeltechnik für die Beckenwasserparameter vorhanden. Diese Regelungen haben eine Funktion zur bedarfsabhängigen Steuerung der Badewasserumwälzpumpen.

Ziel des Vorhabens

Das Ziel dieser Maßnahme ist die Energetische Optimierung der Badewasserumwälz- pumpen-Anlage durch den Einsatz effizienterer Pumpen bei gleichzeitiger Anpassung der Leistung durch Frequenzumformer. 

In den letzten Jahren hat es eine deutliche Steigerung bei der Effizienz vom Badewasserpumpen gegeben. Die neuen Permanent-Magnet-Motoren der Energieklasse IE5 haben einen bis zu 10% höheren Wirkungsgrad gegenüber den älteren Motoren mit der Energieklasse IE3. Dadurch können bei gleichem Volumenstrom, Pumpen mit einer kleineren elektrischen Leistung gewählt werden.

Schwimmerbecken:               Alt: 2 x 7,67 kW zu Neu: 2 x 5,93 kW

Nichtschwimmerbecken:       Alt: 2 x 18,26 kW zu Neu: 2 x 15,67 kW

Planschbecken:                     Alt: 2 x 4,61 kW zu Neu: 2 x 3,44 kW

Zusätzlich soll eine Optimierung der neuen Pumpen durch die Ausrüstung mit Frequenzumformern erfolgen.

Der erste Optimierungsschritt nach der Installation der Frequenzumformer wäre den Nennvolumenstrom für das jeweilige Becken über den Frequenzumformer bei voll geöffneten Klappen einzustellen. Dadurch wird sich der Differenzdruck / die Förderhöhe reduzieren, was die elektrische Leistung der Pumpen mindert.

Wenn wir davon ausgehen, dass der Anlagen-Differenzdruck um 3 mWs zu reduzieren ist, so ergeben sich folgende Leistungsänderungen:

Schwimmerbecken:                Alt: 2 x 5,93 kW zu Optimiert: 2 x 4,78 kW

Nichtschwimmerbecken:        Alt: 2 x 15,67 kW zu Optimiert: 2 x 13,36 kW

Planschbecken:                      Alt: 2 x 3,44 kW zu Optimiert: 2 x ca. 2,75 kW

Der zweite Optimierungsschritt ist dann, den Mindestvolumenstrom (1m³/h je m Überlaufrinne) für das jeweilige Becken über den Frequenzumformer an den Pumpen einzustellen. Dieser Mindestvolumenstrom wird dann außerhalb der Betriebszeiten gefahren.

Im dritten Schritt erfolgt dann die Steuerung des Beckenvolumenstroms an Hand der Badewasserparameter zwischen Nenn- und Mindestvolumenstrom. Ein wichtiger Baustein, Mess- und Regelungen, sind bereits vorhanden. Diese Regelungen können mit einer Programmerweiterung für die Funktion zur Steuerung der Badewasserumwälzpumpen anhand der Badewasserparameter aufgerüstet werden. Über eine Kabelverbindung kann dann ein Frequenzumformer einer Pumpe angesprochen und damit der Volumenstrom angepasst werden. Diese Regelung ersetzt dann die Steuerung einer Absenkung außerhalb der Betriebszeit. Die Absenkung erfolgt dann während der gesamten Betriebszeit in Abhängigkeit der Beckenwasserparameter, d.h. sind die Sollwerte der Beckenwasserparameter, PH-Wert, freies Chlor, gebundenes Chlor und Redox-Wert eingehalten, so wird der Volumenstrom reduziert.

Das Einsparpotential liegt bei dieser Variante bei 10 – 20 % gegenüber der bisherigen Betriebsweise mit der manuellen Nachtabschaltung einer Pumpe. Dies ist sehr stark abhängig von der Belastung des Beckens (Besucherzahlen). Für die weitere Berechnung gehen wir von einem Mittelwert von 15 % aus. Neben der Energie spart diese Regelung auch bis zu 20% Chlor und PH-Korrekturmittel ein.

Ergebnis

Die Einsparung an Strom für die Pumpen beläuft sich auf ca. 50%. Damit lässt sich eine lineare Amortisation (Ohne Finanzierungskosten und Inflation) von 5,85 Jahre für die Installation der neuen Pumpen und deren Optimierung darstellen.

Die Energieeinsparung pro Jahr beträgt  ca. 19,5 T€/Jahr brutto.

Nicht berücksichtigt ist dabei die Einsparung an Chemikalien für die Wasseraufbereitung, da diese schwerer zu greifen ist und stärkeren Schwankungen unterliegt.

Die energetische Optimierung der Pumpen stellt somit eine lohnende Aufgabe dar, sowohl wirtschaftlich als auch unter umweltpolitischen Gesichtspunkten. Bei der Installation neuer energieeffizienter Pumpen und deren Optimierung lassen sich bei einer Nutzungsdauer von 20 Jahren CO2 – Emissionen von 889,5 Tonnen einsparen.