Schwimmbäder kosten Geld – nicht nur wegen des Personals. Wasseraufbereitung und Klimatisierung machen den Unterhalt für Kommunen teuer. Doch sind diese oftmals hohen Aufwendungen überhaupt nötig, um den gesetzlichen Vorgaben zu genügen und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten? In der Vergangenheit basierten die Berechnungen auf normativen Vorgaben und Erfahrungswerten. Ein anderer Ansatz ist es, sowohl Wasserbecken als auch die Innenräume als digitalen Zwilling komplett nachzubilden und Strömungssimulationen und mögliche Veränderungen durchzuspielen. Das ist günstig, schnell und kann die Betriebskosten deutlich senken. Zusätzlich kann neben der Strömungsbetrachtung auch die Akustik in den Innenräumen simuliert werden – weit, bevor das Schwimmbad überhaupt gebaut wurde!
simulation der beckenhydraulik: optimale Wasserumwälzung für mehr effizienz
„Viel hilft viel“ ist nicht mehr zeitgemäß. In der Vergangenheit wurden die Bäder oft überdimensioniert. Entsprechend große Kosten werden durch die starke Umwälzung des Beckens verursacht. Ob es auch mit weniger Pumpenleistung geht, wird kaum hinterfragt.
Vor der Inbetriebnahme werden Färbetests durchgeführt. Diese sollen die Beckenhydraulik überprüfen und die Einfärbung innerhalb einer gesetzlich vorgeschriebenen Zeit erfüllen. Aber in welchen Wassertiefen das Wasser wie lange zirkuliert (und damit nicht ausgetauscht und gereinigt wird) ist oftmals unbekannt. Auch umfangreiche Tests, bei denen gezielt die Ausrichtung und der Durchfluss der Düsen getestet wird, spiegeln nicht immer die Realität wider.
Smart-City-Ansatz: Digitaler Zwilling und Simulation
Mittlerweile gibt es aber wissenschaftliche fundierte und in der Praxis bewährte Berechnungsmethoden, die Wasserströme auch für komplexe Beckengeometrien vollständig berechnen und visualisieren können. Diese CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) berücksichtigen technische Größen wie Zulauf- und Ablaufmenge des Wassers, Düsenposition und -geometrie, Boden- und Beckengeometrie und vieles mehr.
Letztlich entsteht durch die Simulation ein digitaler Zwilling des Beckens, der sich technisch gesehen genauso verhält wie das echte Becken. Er lässt sich anschließend weitreichend verändern und anpassen. So können Ingenieure in sehr kurzer Zeit ermitteln, wie sich weniger oder auch mehr Düsen, die Verbesserung der Beckenhydraulik und die Reduzierung der Pumpleistung auf die Verweildauer des Wassers in verschiedenen Bereichen und Höhen im Becken auswirken. Durch einen optimierten Volumenstrom schwappt außerdem weniger Wasser über den Rand und senkt damit sogar die Geräuschbelastung im Hallenbad. Die Reduzierung der Wasserzirkulation spart Betriebs- und Energiekosten ein. Die Geräuschreduktion ist für die Badegäste ein Komfortgewinn.
Neben der Wasserumwälzung in klassischen Becken spielen auch Strömungskanäle, Wellenbecken, Wasserrutschen oder Wasserattraktionen verschiedenster Art eine große Rolle für das Badeerlebnis. Hierfür kommt ein partikelbasierter Simulationsansatz zum Einsatz, mit dem sich Wasserbewegungen besonders realistisch modellieren lassen. Dadurch können Effekte wie Wellenbildung, Spritzverhalten oder die Gestaltung von Wasserattraktionen beurteilt werden.
EDAG verfügt über das notwendige Know-how
Aktuell gibt es im deutschen Markt kaum Ingenieure, die eine volldigitale Beckensimulation durchführen. EDAG setzt Strömungssimulationen im Bereich der Bäderplanung bereits seit mehreren Jahren sehr erfolgreich ein. Der Badbetreiber mattiaqua hat die EDAG Gruppe bereits mehrfach mit CFD-Simulationen zur Optimierung der Beckenhydraulik beauftragt, unter anderem für das Hallenbad in Mainz-Kostheim. Aufgrund der Baupläne und einer Vor-Ort-Evaluation konnte das Bad vollständig digitalisiert und anschließend simuliert werden. 
Weniger Düsen und bessere Umwälzung
Die Simulation zeigte, dass es in einem Beckenbereich trotz zahlreicher Düsen am Beckenrand einen größeren Wirbel gab, in dem die Verweildauer des Wassers länger als in anderen Beckenbereichen war. Dieser Wirbel war nicht nur oberflächlich, sondern setzte sich auch in tieferen Wasserschichten fort. Lösen konnten die EDAG-Ingenieure das Problem durch das gezielte Abschalten von Düsen. Damit ließ sich der Wasseraustausch optimieren und der Wirbel verhindern. Nach den erfolgreichen Simulationsläufen wurde die Umwälzung des Wassers deutlich verbessert. Ein Färbetest nach Abschaltung der Düsen bestätigte die verbesserte Umwälzung.
Natürlich können Kommunen solche Simulationen nicht nur in Bädern vornehmen, die schon in Betrieb sind. Sinn ergeben die Berechnungen insbesondere bei Neubauten, weil sich dadurch kostspielige Überdimensionierungen vermeiden lassen. Architekten können die Beckengeometrie und Düsenanordnung damit vor Baubeginn optimal konstruieren und Kosten bei der Errichtung und im laufenden Betrieb senken.
Vorteile für Badbetreiber
Die Simulation hat für Badbetreiber wie in Kostheim zahlreiche Vorteile, insbesondere wenn der Bau noch in der Planung ist. Das sind:
- Einsparungen von initialen und nachträglichen Baukosten
- geringere, optimale Anzahl an benötigten Düsen
- exakte Pumpenleistung ohne Überdimensionierung
- keine nachträglichen Korrekturen am Beckendesign
- Keine Badschließungen für Strömungs- und Färbetests
- Einsparungen von laufenden Betriebskosten
- Minimale Stromkosten für den laufenden Betrieb
- Keine nachträgliche Erhöhung der benötigten Pumpenleistung
- Nachhaltiger Betrieb: Senkung des Energieverbrauchs bei gleichbleibender Wasserqualität
SIMULATION DER Innenraumströmung: OPTIMALEs Klima in schwimmhallen und duschen
Nicht nur das Wasser, sondern auch die Luftströmung im Hallenbad spielt eine entscheidende Rolle für Betreiber und Badegäste. Insbesondere Schwimmhallen und Duschräume stellen aufgrund ihrer besonderen klimatischen Bedingungen hohe Anforderungen an die Lüftung und Klimatisierung. Hohe Luftfeuchtigkeit, Temperaturunterschiede und die Verteilung von Schadstoffen wie Chloraminen können die Luftqualität erheblich beeinträchtigen. Gleichzeitig sind Energieeffizienz und Behaglichkeit zentrale Aspekte, da ineffiziente Lüftungssysteme sowohl hohe Betriebskosten als auch unangenehme Zugluft oder feuchte Problemzonen verursachen können.
Herausforderungen in Schwimmhallen und Duschräumen
In Schwimmhallen verdunstet ständig Wasser, was die Luftfeuchtigkeit stark erhöht. Ohne eine gezielte Luftführung kann es zu Kondensationsproblemen an Wänden, Fenstern oder Decken kommen, was die Bildung von Schimmel begünstigt. Kondenswasser kann außerdem langfristig zu Bauschäden führen, indem es Materialien angreift oder Korrosion verursacht.
Des Weiteren spielt auch der thermische Komfort eine wichtige Rolle. Badegäste sollen sich weder durch kalte Zugluft noch durch stickige, feuchte Luftzonen unwohl fühlen. Auch die Entstehung von Chloramin-Dämpfen kann die Luftqualität erheblich beeinträchtigen.
Diese Probleme können lediglich durch eine effektive Luftführung vermieden werden, welche gleichzeitig mit einem möglichst geringem Energieaufwand betrieben werden soll.
VORTEILE FÜR BADEGAST UND -BETREIBER:
CFD-Simulationen ermöglichen eine präzise Analyse von Luftströmungen, Temperaturverteilungen und Feuchtigkeitsverhältnissen – ein Detailgrad, der mit konventionellen Methoden gar nicht oder nur mit erheblichem Aufwand zu erreichen wäre. Dies führt zu folgenden Vorteilen:
- Verbesserte Luftqualität durch gezielte Luftführung
- Vermeidung von Zugluftbereichen
- Energieeinsparungen durch optimierte Lüftungssysteme
- Reduzierung von Schimmel- und Feuchtigkeitsproblemen
SIMULATION DER AKustik: angenehme geräuschkulisse für badegäste
Die Akustik in Schwimmbädern wird oft unterschätzt. Große, geflieste Flächen führen zu starken Schallreflexionen, wodurch der Geräuschpegel für Badegäste und Personal unangenehm hoch sein kann. Hinzu kommen Geräusche von Wasserumwälzung, Lüftungsanlagen und Besucheraktivitäten.
Durch akustische Simulationen kann die Schallausbreitung im Innenraum analysiert und gezielt verbessert werden. Schallabsorbierende Materialien, veränderte Raumgeometrien oder optimierte Lüftungssysteme helfen, eine angenehme akustische Umgebung zu schaffen.
VORTEILE FÜR BADEGAST UND -BETREIBER:
- Reduzierung des Hallpegels für eine ruhigere Atmosphäre
- Gezielte Platzierung von Schallabsorbern zur Geräuschminimierung
- Angenehmeres Badeerlebnis für Gäste und entspannteres Arbeitsumfeld für Mitarbeiter
EDag bietet das komplettpaket für schwimmbadsimulationen
Mit diesen drei Simulationsansätzen bietet die EDAG Gruppe ein Komplettpaket, das alle relevante Strömungs- und Akustikprozesse im Schwimmbad erfasst. Dieses ermöglicht nicht nur erhebliche Einsparungen bei Bau und Betrieb, sondern sorgt auch für eine nachhaltige und angenehme Umgebung in Schwimmbädern. Mit einer ganzheitlichen digitalen Planung werden Schwimmbäder effizienter, komfortabler und wirtschaftlicher.
Weitere Informationen und Downloads
Sie hätten gerne noch mehr detaillierte Informationen zu unserem digitalen Strömungszwilling? Dann nehmen Sie Kontakt mit Matthias Gaubatz, Head of CAE & Vehicle Safety und Fabian Epple, Sales Manager Fahrzeugintegration, auf. Wir zeigen Ihnen eine ausführliche Gegenüberstellung.
Tiefgehende und durchaus technische Erläuterungen beim Optimieren eines Schwimmbeckens liefert Ihnen unser Whitepaper „Das digitale Schwimmbecken – mit Fluid-Simulation die Badkosten deutlich senken.“ 
