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Schwimmbad- und Wellness-Magazin.
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Badewasser keimfrei halten

Zum ungetrübten Badevergnügen im privaten Schwimmbad gehört sauberes und keimfreies Beckenwasser. Pool erläutert die Auslegung und Zusammenstellung der Badewasseraufbereitung.

Anforderungen an das Badewasser werden für ausschließlich öffentlich genutzte Schwimm- und Badebecken in der technischen Norm DIN 19643 (Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser) geregelt.

Für ein privat genutztes Schwimmbecken ist diese Norm nicht zwingend anzuwenden und auch in diesem kann das Beckenwasser zum Teil erheblich belastet sein. Die Belastungsstoffe sind in ihrer Art dieselben, wie in einem öffentlich genutzten Schwimmbecken. Deshalb sollten auch die privat genutzten Schwimmbäder durch eine kompetente Fachfirma und in Anlehnung an ein technisches Regelwerk geplant sowie ausgelegt werden.

Der Bundesverband Schwimmbad & Wellness (bsw) hat für das privat genutzte Schwimmbad Richtlinien erarbeitet, um beispielsweise zur Planung und Ausführung von Badewasseraufbereitungsanlagen fachlich wichtige Hinweise zu geben. Zudem werden – im Gegensatz zu öffentlich genutzten Schwimmbädern – für privat genutzte Schwimmbäder momentan auf europäischer Ebene beim CEN Normen erarbeitet, die sich mit der Konstruktion von Schwimmbecken und der Badewasseraufbereitung beschäftigen.

Der Autor selbst ist Vorsitzender des betreffenden Normenausschusses für die Badewasseraufbereitung. Vorab kann erwähnt werden, dass unter Beachtung der momentan geltenden Richtlinien des bsw auch die zukünftigen Anforderungen gemäß der zu erwartenden europäischen Norm sicher eingehalten werden.

Beispiel Beckenhydraulik Beispiel für die Beckenhydraulik eines kleineren Privatschwimmbeckens mit Oberflächenreiniger

Die folgenden Ausführungen beziehen sich vor allem auf das privat genutzte Schwimmbad. Die Funktionsweise und Grundlagen sind für das öffentlich genutzte Schwimmbecken dieselben. Einzelne Besonderheiten privat/öffentlich werden jedoch erwähnt.

Damit das Schwimmen ein dauerhaft schönes und erholsames Erlebnis bleibt, gilt in Anlehnung an das Infektionsschutzgesetz Paragraf 37 (2), dass das Schwimm- und Badebeckenwasser so beschaffen sein muss, dass durch seinen Gebrauch eine Schädigung der menschlichen Gesundheit insbesondere durch Krankheitserreger nicht zu befürchten ist.

Wie gelangt man zu einem Beckenwasser, welches diese Anforderungen erfüllt? Die unterschiedlichen Belastungsstoffe (unterschieden wird ihre Konsistenz, Gewicht und Größe) machen es erforderlich, dass verschiedene geeignete Aufbereitungsstufen angewendet werden müssen, um die verschiedenen Wasserinhaltsstoffe zu reduzieren. Die Badewasseraufbereitung setzt sich deshalb aus mehreren Aufbereitungsstufen zusammen.

Bei der Auslegung und Zusammenstellung einer geeigneten Aufbereitungsanlage müssen stets die gesamten Zusammenhänge beachtet werden. Eine gute Filteranlage garantiert noch lange keine guten Wasserwerte, wenn die Beckenhydraulik mangelhaft ist. Damit eine Badewasseraufbereitung effektiv und schnell wirken kann, muss dies bereits bei der Planung, Konstruktion und Ausführung des Schwimmbeckens berücksichtigt werden.

In das Schwimmbecken selbst werden die Belastungsstoffe durch den Badegast und aus der Umgebung eingetragen. Der Badegast befindet sich meist an der Wasseroberfläche zum Schwimmen. In diesem oberen Bereich be­findet sich auch erfahrungsgemäß mit rund 80 Pro­zent die größte Konzentration an Belas­tungsstoffen. Durch die unterschiedliche Zusammensetzung und aufgrund des Gewichtes und der Größe, können diese Stoffe auf den Beckenboden absinken oder in Schwebe gehalten werden. Damit eine Zunahme der Belastungsstoffe im Schwimmbecken vermieden wird, müssen diese der Aufbereitungsanlage so schnell wie möglich zugeführt werden.

Eine schnelle Abführung des „benutzten“ Schwimmbadwassers und eine gute, intensive Durchmischung des aufbereiteten Wassers in das Schwimmbecken, werden zusammenfassend als Beckenhydraulik bezeichnet. Für die Abführung des abgebadeten, benutzten Schwimmbeckenwassers gibt es zwei Möglichkeiten. Die erste Variante sind Schwimm­becken mit vollständig oder teilweise umlaufenden Überlaufrinnen.

In diese Überlaufrinne läuft das benutzte Schwimmbadwasser ab und wird so schnell und vor allem gleichmäßig abgeführt. Die Überlaufrinne muss dabei so gestaltet sein, dass das durch die Badegäste verdrängte Wasservolumen sowie das durch Wellen erzeugte Wasservolumen und das durch die Aufbereitungsanlage umgewälzte Wasser rückstaufrei aufgenommen und der Badewasseraufbereitungsanlage zugeführt werden können.

Die Berechnung der maximal zu erwartenden Wassermenge richtet sich also zum einen nach der Anzahl der Badegäste, die sich gleichzeitig im Schwimmbecken aufhalten (Vv = Anzahl Badegäste x 75 l [Verdrängungsvolumen pro Person]) und zum anderen nach der anfallenden Wellenwassermenge verursacht durch die Wasserbewegung. Diese Wassermenge ist ebenfalls abhängig von der Wasserfläche. Dabei gilt: Je kleiner das Becken, desto größer wird die durch Wellen ausgetragene Wassermenge (Vw = Wasserfläche [m2] x 50 l/m2 [für Becken mit ca. 30–50 m2]).

Die dritte Größe der ablaufenden Wassermenge in die Überlaufrinne ist der sogenannte Umwälzvolumenstrom Q oder, einfach ausgedrückt, die Leistung der Filteranlage in m³/h. Die Summe dieser drei Größen ergibt die zu erwartende, anfallende Wassermenge. Damit diese Wassermenge rückstaufrei in die Überlaufrinne und anschließend in den Wasserspeicher ablaufen kann, müssen neben der Rinnengröße die Anzahl und Dimension der Rinnenabläufe ermittelt werden (siehe Musterrechnung Überflutungsrinne).

Musterrechnung privates Schwimmbecken mit Überlaufrinne

  • Schwimmbeckengröße 8 m x 4 m
  • Belastung durch max. 4 Personen gleichzeitig
  • Umwälzvolumenstrom = 10 m³/h

Vv = 4 Personen?x?75 l/Person = 300 l
Vw = 32 m2?x?50 l/m2 = 1600 l

Aufgrund von Erfahrungen kann man sagen, dass diese anfallende Wassermenge innerhalb von 3 Minuten (180 s) abläuft.

Das heißt:

Vv + Vw = 1900 l / 180 s = 10,5 l/s
Umwälzvolumenstrom = 10 m³/h = 2,7 l/s
Gesamte Ablaufmenge Summe = 13,2 l/s

Belastungsstoffe und Verfahren zur Entfeuchtung

Art der Belastung Teilchengröße Beispiele Beseitigung, Reduzierung
Grobe Schwimmstoffe > 1 mm Haare, Schuppen, Textilfasern Sieb, z.B. Pumpenvorsieb
Grobe Trübstoffe 0,0001-1 mm Hautschuppen, Hauttalg, Seifenreste, Öle Flockung und Filtration
Kolloidale Stoffe 0,0000-0,000001 mm Kosmetika, Schleim, Speichel, Mikroorganismen Flockung und Filtration
Echt gelöste organische Verbindungen < 1 mm Harnstoff, Aminosäuren (Urin, Schweiß) Oxidation, Desinfektion
Echt gelöste anorganische Verbindungen Gelöst Salze (Kochsalz=Natriumchlorid, Sulfate) Frischwasserzusatz

Auf Basis dieses Werts können kann nun die Größe und der Querschnitt der Überlaufrinne sowie die Anzahl der Rinnenabläufe ermittelt werden. Je nach Größe eines Rinnenablaufes kann mehr oder weniger Wasser rückstaufrei – also frei abfließendes Wasser – in einen Rinnenablauf abgeleitet werden. Durch einen Rinnenablauf mit einem Rohrinnendurchmesser von 65 mm (DN 65) können ca. 2–2,5 l/s rückstaufrei ablaufen.

Für die errechnete Wassermenge von 13,2 l/s und einer mittleren Ablaufleistung eines Rinnenablaufes von 2,3 l/s sind somit 13,2 l/s : 2,3 l/s = 6 Rinnenabläufe DN 65 erforderlich (Wert gerundet). Die Querschnitte der Rinnensysteme werden häufig durch bestehende Formen der keramischen Industrie vorgegeben. Es gibt jedoch auch die Möglichkeit, die Form der Überlaufrinne individuell anzupassen – sowohl aus Beton als auch aus Kunststoffen.

Der Rinnenquerschnitt begrenzt die mögliche maximale Wassermenge. Der Querschnitt sollte nicht zu klein gewählt werden. Als Empfehlung gilt, dass der Rinnenquerschnitt mindestens 180 cm² betragen sollte. Bei Über­laufrinnen können durch die vergrößerte Wasseroberfläche etwas höhere Verdunstungen und damit Wärmeverluste auftreten. Dies sollte sowohl bei einem Innenbad bei der Planung der Lüftungs-/Entfeuchtungsleistung und bei einem Außenbad bei der Ermittlung der Wärmeleistung genau berücksichtigt werden.

Ein weiterer Planungshinweis bei Überlaufrinnen ist, dass es bei falscher – zu geringer – Dimensionierung oder nicht sach­gemäßem Betrieb zu Ablauf- oder „Gurgel“-Geräuschen kommen kann. Werden die Ablaufgeräusche als störend empfunden, lassen sie sich durch besondere Einsätze in die Rinnenabläufe (Silent-Einsatz) reduzieren. Zu beachten ist jedoch, dass damit der Widerstand ansteigt und somit die Rinnenablaufleistung verringert wird. Richtigerweise berücksichtigt man diese reduzierte Ablaufleistung bereits bei der Auslegung und erhöht entsprechend die Anzahl oder Nennweite der Rinnen­abläufe.

Oberflächenreiniger Skimmer Oberflächenreiniger/Skimmer

Eine weitere Möglichkeit der Rinnengestaltung ist die sogenannte Gefällerinne. Dabei wird die gesamte Überlaufrinne mit einem kontinuierlichen Gefälle hergestellt. Das anfallende Wasser wird an der tiefsten Stelle über einen oder nur wenige, aber dafür sehr groß dimensionierte Rinnenabläufe abgeführt. Gleichmäßige Strömungsmengen durch richtigen Anschluss der Einlaufdüsen. Der Vorteil dabei ist, dass nur an einer Stelle der Beckenkopf durchbrochen wird und der Installationsaufwand für eine umlaufende Rinnensammelleitung entfällt.

Nachteile sind höhere Kosten für Rohrleitungsteile in entsprechender Dimension, sorgfältiges Arbeiten bei der Ausführung des Gefälles sowie meist höhere Fließgeräusche. Sonderhinweis: Die ringsumlaufende Überlaufrinne ist für ein öffentlich genutztes Schwimm- und Badebecken gemäß DIN 19643 zwingend vorgegeben. Im Gegensatz zur Überflutungsrinne wird bei Schwimmbecken mit Oberflächenreiniger – auch als Skimmer bezeichnet – das abgebadete und benutzte Schwimmbeckenwasser nur an einer oder an wenigen Stellen abgeführt.

Ein Oberflächenreiniger besteht aus einer Kammer mit einem beweglichen Wehr (ausgeführt als eine Klappe). Am Oberflächenreiniger wird an der tiefsten Stelle das Wasser abgesaugt. Dadurch und mithilfe des Wehrs stellt sich der Beckenwasserspiegel ein. Schwimmbecken mit Oberflächenreiniger sind meist günstiger zu erstellen, da eine aufwendige Beckenkopfkonstruktion mit Überlaufrinne entfällt. Der Oberflächenreiniger wird lediglich bei betonierten Becken in die Schalung eingesetzt. Bei Fertigbecken (beispielsweise PVC- oder Polyesterbecken) wird der Oberflächenreiniger wie die anderen Einbauteile „angeflanscht“.

Überflutungsrinne Beispiel für die Beckenhydraulik mit Überflutungsrinne und vertikaler Durchströmung

Bei der Auslegung von Becken mit Oberflächenreiniger sind einige Besonderheiten zu beachten. Das Wasser wird nur an einer oder wenigen Stellen im Schwimmbecken abgesaugt. Deshalb sollten die Einlaufdüsen stets gegenüber dem Oberflächenreiniger angeordnet sein, damit das Wasser in Richtung der Absaugstelle geleitet wird. Durch die Absaugung an einer Stelle des Beckens ist die Beckenhydraulik im Vergleich zu Becken mit Überflutungsrinne langsamer und nicht gleichmäßig.

Bei Außenbecken ist zudem die Hauptwindrichtung zu berücksichtigen. Der Oberflächenreiniger sollte stets in Hauptwindrichtung angeordnet sein. Je nach Größe des Oberflächenreinigers, Klappeneinstellung und Anschlussnennweite können Volumenströme in einem Bereich von ca. 5–10 m³/h je Oberflächenreiniger abgeführt werden.

Von diesen Angaben leitet sich die er­forderliche Anzahl an Oberflächenreinigern für ein Schwimmbecken mit einer bestimmten Größe ab. Die Abführung des abgebadeten Wassers mit Oberflächenreinigern ist im öffentlich genutzten Schwimmbad nicht zulässig. Wesentlichen Einfluss auf die optimale Beckenhydraulik hat die Einströmung des aufbereiteten Reinwassers in das Becken – also das Wasser nach der Filtration und der Zugabe des Desinfektionsmittels.

Das Reinwasser muss möglichst schnell und gleichmäßig im Becken verteilt werden. Strömungstotzonen sind dabei zu vermeiden. Denn auch wenn die Filteranlage noch so aufwendig und großzügig ausgelegt wurde, sie allein kann nicht sicherstellen, dass im Schwimmbecken überall gleichmäßig ein hygienisch einwandfreies Badewasser vorgehalten wird. Dies ist Aufgabe der Beckenhydraulik.

Es werden folgende Arten der Becken­einströmung unterschieden: die horizontale Beckendurchströmung (seitliche Beckeneinströmung von den Beckenwänden) und die vertikale Beckendurchströmung (Beckeneinströmung vom Beckenboden). Bei der horizontalen Beckendurchströmung erfolgt die Einströmung von den Beckenwänden (seitliche Einströmung). Gekennzeichnet ist diese Einströmung durch die Bildung von Strömungskegeln, welche von der Durchflussmenge, dem Öffnungsdurchmesser der Einströmdüse und dem Druck vor der Einströmdüse anhängen.

Horizontale Durchstroemung Beispiel für die horizontale Durchströmung

Die Anordnung der Einströmdüsen bei der horizontalen Beckendurchströmung hängt davon ab, ob das Beckenwasser über eine Überflutungsrinne oder einen Oberflächenreiniger abgeführt wird. Bei Becken mit Oberflächenreiniger konzentriert sich die Wasserabführung überwiegend auf eine oder zwei Stellen. Die Einströmdüsen sollten demnach so angeordnet sein, dass das Reinwasser in Richtung der Oberflächenreiniger strömt, also den Oberflächenreinigern gegenüberliegend.

Bei Becken mit Überflutungsrinne sind die Einströmdüsen an beiden Beckenlängsseiten versetzt anzuordnen. Die Anzahl der Beckeneinströmungen richtet sich nach der Beckengröße, dem Umwälzvolumenstrom und der Größe der Einströmdüsen oder Öffnung. Als Empfehlung gilt, dass je 8 m² Beckenwasserfläche eine Einströmung vorzusehen ist. Bei besonderen Beckenformen, größeren Wassertiefen oder hohen Umwälzleistungen sind gegebenenfalls mehrere Einströmdüsen erforderlich.

Überflutungsrinne Beispiel für die Beckenhydraulik mit Überflutungsrinne und vertikaler Durchströmung

Bei der vertikalen Beckendurchströmung wird das Reinwasser von unten nach oben eingeströmt. Diese Einströmungsvariante ist bei Becken mit Überflutungsrinne häufig anzutreffen. Zu beachten ist hierbei, dass die Anzahl und Position der Einströmungen im Beckenboden fachgerecht eingeplant werden. Bei Schwimmbecken mit einer Wassertiefe bis 1,35 m sollte je 6 m² Wasserfläche eine Einströmung ge­plant werden.

Bei größeren Wassertiefen reicht ca. alle 8 m² Wasserfläche eine Einströmdüse. Auch hier gilt, dass bei besonderen Beckenformen, Wassertiefen und Umwälzleistungen die Anzahl und Position variieren können.

Eine besondere Art der vertikalen Beckendurchströmung ist die sogenannte bandförmige Einströmung. Im Beckenboden befinden sich großdimensionierte Kanäle mit Öffnungen an der Oberseite. Durch große Rohrdimensionen und damit geringe Strömungsgeschwindigkeiten werden die Öffnungen an der Oberseite gleichmäßig durchströmt.

Bei der Auslegung ist zu beachten, dass zu jeder Seite einer band­förmigen Einströmung max. 1,6 m abgedeckt wird. Auch wenn häufig behauptet wird, dass die Beckenhydraulik dazu beitragen muss, dass sich keine Ablagerungen am Beckenboden bilden oder die Beckenwände sauber gehalten werden, so ist dies eine völlig falsche Aussage!

Wie eingangs erwähnt, sind die Belastungsstoffe vielfältig. Schwere Stoffe sinken schneller zu Boden und können sich in strömungsarmen Bereichen ansammeln. Solche Anhäufungen (auch minimale) führen zu einem Nährboden für Mikroorganismen. Auch an den Beckenwänden können sich je nach Belag Schmutz und andere Belastungsstoffe gut anhaften und ablagern.

Deshalb müssen zwei wesentliche Faktoren hierbei berücksichtigt und benannt werden: Zum einen dürfen für das Schwimmbecken und insbesondere für die Materialien, die mit dem Beckenwasser in Kontakt stehen, nur solche Materialien verwendet werden, die geeignet sind und z.?B. keinen Nährboden für das Wachstum für Mikroorganismen darstellen. Zum anderen sind sowohl Beckenwände als auch Beckenboden in den regelmäßigen Reinigungsprozess eines Schwimmbeckens mit einzubeziehen.

Um einen reibungslosen Ablauf in der Planungs- und Bauphase sowie einen ungetrübten Badegenuss später sicherzustellen, ist es ratsam, zusammen mit einem Fachplaner und einem zuverlässigen Schwimmbadbau-Fachbetrieb die Wünsche, Anforderungen und Möglichkeiten genau zu erfassen und umzusetzen.

Dieser Artikel ist in Ausgabe 49 des pool Magazins erschienen.

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