Schwimmbäder kosten Geld – nicht nur wegen des Personals. Heizung und Umwälzung machen den Unterhalt für Kommunen teuer. Doch wieviel Wasserumwälzung ist nötig, um den gesetzlichen Vorgaben zu genügen und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten? In der Vergangenheit basierten die Berechnungen auf Erfahrungswerten. Ein anderer Ansatz ist es, die Wasserbecken als digitalen Zwilling komplett nachzubilden und Strömungssimulationen und mögliche Veränderungen durchzuspielen. Das ist günstig, schnell und kann die Schwimmbadkosten deutlich senken.
Ein Schwimmbad ist nur auf den ersten Blick eine große Badewanne. Doch dahinter steckt immer eine komplexe Technik. Viele Pumpen und Filter unter dem Schwimmbad sorgen für die Wasserumwälzung und -reinigung.
„Viel hilft viel“ ist nicht mehr zeitgemäß
In der Vergangenheit wurden die Bäder oft überdimensioniert. Getreu dem Motto „viel hilft viel“. Entsprechend große Kosten werden durch die starke Umwälzung 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 weniger Wasser über den Rand und senkt die Geräuschbelastung im Hallenbad. Die Reduzierung der Wasserzirkulation spart Betriebs- und Energiekosten ein. Die Geräuschreduktion ist für die Badegäste ein Komfortgewinn.
EDAG verfügt über das notwendige Know-how
Aktuell gibt es im deutschen Markt kaum Ingenieure, die eine volldigitale Beckensimulation durchführen können. EDAG setzt Strömungssimulationen im Bereich Automobilbau jedoch schon länger sehr erfolgreich ein. Der Badbetreiber mattiaqua hat deshalb für das Hallenbad in Mainz-Kostheim bei Wiesbaden die EDAG Gruppe in einem Pilotprojekt beauftragt, die Strömungssituation des Beckens zu berechnen und zu optimieren. 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 machen 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
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.“ 
