Energiekonzept für ein Krankenhaus

Zuletzt aktualisiert am 05.02.2017

Abstract

Viele Krankenhäuser weisen über viele Jahre bzw. Jahrzehnte gewachsene Gebäudestrukturen mit alter Gebäudesubstanz auf, die den aktuellen Wärmedämmstandard bei weitem nicht erfüllen. In Verbindung mit einer meist überalterten Energieversorgung ergeben sich unnötig hohe Energiekosten. Durch eine detaillierte Analyse des energetischen Ist-Zustandes lassen sich Energieeinsparpotenziale lokalisieren, die z.T. schon durch geringe Investitionen umsetzbar wären. Die Kenntnis der detaillierten Energiebedarfsstruktur ist eine wesentliche Voraussetzung für eine gesamtwirtschaftliche Optimierung bei Neu- oder Umbauten.

Allgemeiner Kontext und Zielsetzung

Im untersuchten Krankenhaus werden zur Zeit Modernisierungsmaßnahmen am Gebäudebestand sowie verschiedenste Neu- und Umbaumaßnahmen durchgeführt. Wegen dieser Maßnahmen unterliegt die Energie-Infrastruktur einem stetigen Wandel. Um die langfristige Energieversorgung sicherzustellen und die Energiebezugskosten zu minimieren hat die FfE im Unterauftrag von eta Energieberatung ein Energiekonzept für das Krankenhaus erstellt und den Bauherrn beim Neubau eines Wirtschaftsgebäudes und des OP-Trakts in energetischen Fragen beraten. Dadurch war es möglich, die Weichen für eine langfristige energetische Optimierung des Krankenhauses zu stellen. Die im Rahmen der Planungsunterstützung erarbeiteten verschiedenen Konzeptvarianten wurden deshalb immer vor dem Hintergrund ihrer Bedeutung für ein langfristiges Energiekonzept analysiert und diskutiert.

Ergebnisse

  • Planungsunterstützung

Wesentliches Ergebnis des Projektteils Planungsunterstützung ist ein Variantenvergleich für die Bereiche Luftbefeuchtung, Küche, Dampferzeugung und Sterilisatoren.

Die Ergebnisse der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung sind in Abbildung 1 dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass Variante A (ursprüngliche Planung) zwar die geringsten Investitionen verursacht, jedoch vor allem wegen der hohen Leistungskosten zu den höchsten jährlichen Kosten führt. Das gesamtwirtschaftliche Optimum mit den geringsten Jahreskosten weist Variante B auf, die aber wegen hygienischer Probleme bei der Kaltdampfbefeuchtung ausscheidet. Variante C liegt bei den Jahreskosten nur geringfügig unter den Kosten der Variante A. Diese Variante dürfte aber wegen der im Vergleich zur ursprünglichen Planung nahezu dreimal so hohen Kapitalkosten nicht in Betracht kommen. Variante D weist im Vergleich zu Variante A deutlich niedrigere Kosten für Energie, Betrieb und Wartung auf. Der jährliche Kapitaldienst dagegen liegt im Vergleich zu Variante 1 höher. Trotzdem ergeben sich in Summe günstige Jahreskosten, so dass sich die höheren Kapitalkosten auf längere Sicht bezahlt machen.

Abbildung 1: Jährliche Kosten der vier betrachteten Varianten im Vergleich

Folgende Ergebnisse des Variantenvergleichs wurden umgehend in die laufende Planung übernommen:

  • Die wirtschaftlichste Möglichkeit der Dampferzeugung unter den gegebenen Randbedingungen ist ein Niederdruck-Kessel.
  • Die Umstellung auf zentral mit Dampf versorgte Sterilisatoren ist mit erheblichen Mehr-Kosten verbunden und kann deshalb nicht empfohlen werden.
  • Unter anderem wegen der begrenzten freien Kapazität bei der Notstromversorgung ist Erdgas die günstigste Variante zur Energieversorgung der Küche.

Daneben wurden weitere Aspekte analysiert, was zu folgenden Entscheidungen führte:

  • Die Notstromversorgung wurde mit einem flexiblen System zum Lastabwurf ausgerüstet, da ohne diese Maßnahme das Notstromaggregat durch die neu hinzukommenden Lasten überfordert gewesen wäre.
  • Um die erheblichen Lastspitzen beim Gasverbrauch abfangen zu können und die Versorgungssicherheit zu erhöhen, wurde beschlossen, zusätzlich zum Erdgas als weiteren Energieträger für die Wärmeversorgung Heizöl einzuführen. Durch einen abschaltbaren Gaslieferungsvertrag ergibt sich eine erhebliche Kostenreduktion beim Gasbezug.
  • Energiekonzept

Im zweiten Projektteil wurden, in enger Absprache mit dem technischen Personal, verschiedene Schwachstellen der Energieversorgung untersucht und Lösungsvorschläge für eine kurz-, mittel- und langfristige Optimierung erarbeitet. Unter anderem wurden folgende Bereiche detailliert betrachtet:

  • Kostenstruktur bei der Energieversorgung: Deutliche Einsparungen wurden durch Vertragsneugestaltung mit den Energielieferanten erreicht.
  • Energieverbrauchsstruktur: Basierend auf vorhandenen Daten und eigenen Messungen, wurde soweit möglich eine Aufteilung des Energieverbrauchs auf einzelne Gebäudekomplexe vorgenommen. Um eine verursachergerechte Energiekostenabrechnung durchführen zu können, wird eine Überprüfung, Korrektur bzw. Reparatur der eingebauten Zähler und ein weiterer Ausbau der Mess- und Leittechnik empfohlen.
  • Energieumwandlung: Die Wärmeversorgung (Raumheizung und Warmwasser) erfolgt über zwei Heizkessel mit einer Nennleistung von jeweils 2400 kW. Bis auf wenige Stunden im Jahr ist die Heizleistung eines Kessels zur Deckung des Wärmebedarfs ausreichend. Dieser eine Heizkessel wird fast das ganze Jahr über mit Teillast betrieben. Unterhalb der zulässigen Minimalleistung von 30 % der Nennleistung (ca. 700 kW) konnte der Kessel den Wärmebedarf durch taktenden und damit energetisch ungünstigen Betrieb abdecken. Diese Minimalleistung wird mehr als ein Drittel des Jahres unterschritten (vgl. Abbildung 2).

Abbildung 2:Dauerlinie der Gaseinspeisung für die Wärmeerzeugung

In Abstimmung mit dem Kesselhersteller wurde eine Reduktion der zulässigen minimalen Kesselleistung auf 10 % der Nennleistung durchgeführt. Aus dem Verlauf der Vor- und Rücklauftemperaturen in Abbildung 3 und Abbildung 4 ist ersichtlich, dass sich durch die Brennerumstellung die Taktungen von 90 auf 2 Taktungen pro Tag reduzieren. Da jede Taktung des Kessels zwangsläufig mit Wärmeverlusten verbunden ist, führt diese Maßnahme zu einer Verbesserung des energetischen Verhaltens und damit zu einer Reduktion der Energiekosten. Darüber hinaus verlängert sich auch die Lebensdauer der Heizkessel.

Abbildung 3:Temperaturverlauf der Vor- und Rücklauftemperaturen vor Umstellung der Brenner

Abbildung 4: Temperaturverlauf der Vor- und Rücklauftemperaturen nach Umstellung der Brenner