08303 Raumautomation – Retrofit im Krankenhaus
In dem in diesem Artikel beschriebenen Retrofit-Projekt wurde eine Bettenstation im Krankenhaus mit einer funkbasierten Raumautomation und Wärmemengenmessung ausgestattet, eine Vergleichsstation nur mit der Wärmemengenmessung. Je nach Raumtyp konnten bis zu 60 % der Wärmeenergie eingespart werden. von: |
1 Das Raumautomationsprojekt im Überblick
Zielsetzung
Im St. Franziskus-Krankenhaus in Münster wurde ein Retrofit-Projekt zur Raumautomation umgesetzt. Ziel des Projekts war neben der Energieeinsparung auch die Generierung von Verbrauchsdaten und das Sammeln von Projekterfahrungen. So sollte eine Musterstation zeigen, wie sich die Verbrauchsdaten entwickeln und ob eine einfach zu installierende Lösung gefunden werden kann, die auch wirtschaftlich gut darstellbar ist.
Im St. Franziskus-Krankenhaus in Münster wurde ein Retrofit-Projekt zur Raumautomation umgesetzt. Ziel des Projekts war neben der Energieeinsparung auch die Generierung von Verbrauchsdaten und das Sammeln von Projekterfahrungen. So sollte eine Musterstation zeigen, wie sich die Verbrauchsdaten entwickeln und ob eine einfach zu installierende Lösung gefunden werden kann, die auch wirtschaftlich gut darstellbar ist.
St. Franziskus-Stiftung/FACT GmbH
Die FACT-Gruppe ist eine Tochter der St. Franziskus-Stiftung in Münster, einem der großen konfessionellen Krankenhausträger in Deutschland.
Die FACT-Gruppe ist eine Tochter der St. Franziskus-Stiftung in Münster, einem der großen konfessionellen Krankenhausträger in Deutschland.
Mit über 1.800 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern unterstützt die FACT-Gruppe die Einrichtungen unseres Trägers sowie mehr als 100 weitere Krankenhäuser, Rehakliniken und Pflegeeinrichtungen mit Leistungen in 18 verschiedenen Geschäftsbereichen. Die FACT GmbH bündelt mit über 500 Mitarbeitern die Tätigkeitsfelder Baumanagement und TGA-Fachplanung, Gebäudeautomation, Gebäudebetriebs-, Medizin- und Kommunikationstechnik, Computer Aided Facility Management, Inhouse-Logistik, die Beauftragten-Bereiche Hygiene, Arbeitssicherheit, Brandschutz, Abfall- und Datenschutz sowie die medizinische Dokumentation und das Scan- und Archivzentrum.
Motivation
Vor dem Hintergrund der im Jahr 2022 deutlich gestiegenen Energiekosten und des steigenden globalen Bewusstseins für mehr Nachhaltigkeit und weniger Energieverbrauch beschäftigen sich Großverbraucher wie Krankenhäuser vermehrt mit innovativen Möglichkeiten, ihre Energieziele zu erreichen. Einer der großen Energieverbraucher im Krankenhausbetrieb sind die Heizungen für Raumwärme. Hier bietet sich ein großer Hebel für Energieeinsparungen an. Aber gerade im Bestand ist die Umsetzung schwierig. Wird der Bereich oder die Station saniert, lassen sich viele Maßnahmen umsetzen, aber im Bestand bei laufendem Betrieb? Die Krankenhäuser und die Stiftung erproben neue Technologien und moderne Projektansätze, um die Energieeinsparung und damit den Weg zu mehr Nachhaltigkeit voranzubringen.
Vor dem Hintergrund der im Jahr 2022 deutlich gestiegenen Energiekosten und des steigenden globalen Bewusstseins für mehr Nachhaltigkeit und weniger Energieverbrauch beschäftigen sich Großverbraucher wie Krankenhäuser vermehrt mit innovativen Möglichkeiten, ihre Energieziele zu erreichen. Einer der großen Energieverbraucher im Krankenhausbetrieb sind die Heizungen für Raumwärme. Hier bietet sich ein großer Hebel für Energieeinsparungen an. Aber gerade im Bestand ist die Umsetzung schwierig. Wird der Bereich oder die Station saniert, lassen sich viele Maßnahmen umsetzen, aber im Bestand bei laufendem Betrieb? Die Krankenhäuser und die Stiftung erproben neue Technologien und moderne Projektansätze, um die Energieeinsparung und damit den Weg zu mehr Nachhaltigkeit voranzubringen.
1.1 Rechtlicher Hintergrund
GEG
Im aktuellen Gebäudeenergiegesetz (GEG) wird im § 71a das Thema der Gebäudeautomation behandelt. So ist im § 71a Absatz 3 zu lesen:
Im aktuellen Gebäudeenergiegesetz (GEG) wird im § 71a das Thema der Gebäudeautomation behandelt. So ist im § 71a Absatz 3 zu lesen:
„Neben der Anforderung nach Absatz 2 muss ein zu errichtendes Nichtwohngebäude 1. mit einem System für die Gebäudeautomatisierung entsprechend dem Automatisierungsgrad B nach der DIN V 18599-11: 2018-09 oder besser ausgestattet sein ...” [1]
Diese Forderung bezieht sich auf neu zu errichtende Gebäude und trifft somit nicht auf unser Retrofit-Projekt zu. Aber es zeigt, dass der Gesetzgeber u. a. die Maßnahme, den Automationsgrad B zu verwenden, als eine Möglichkeit zur Effizienzsteigerung im Gebäude sieht.
Relevante Normen
Die Norm DIN V 18599-11 dient zur Feststellung der Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden und bietet Vorgaben zur Berechnung der Energieeffizienz bei Verwendung der verschiedenen Methodiken in der Gebäudeautomation. Hier wird als Grundlage dann auf die DIN EN 15232 „Energieeffizienz von Gebäuden – Teil 1: Einfluss von Gebäudeautomation und Gebäudemanagement” verwiesen. Dort werden u. a. die Funktionen, auch die der Raumautomation, näher beschrieben. Für die schnelle und überschlägige Berechnung der Einsparpotenziale, und am Ende geht es um Energieeinsparung und Wirtschaftlichkeit, enthält die Norm eine sehr hilfreiche Tabelle zu den Effizienzfaktoren in der Gebäudeautomation bei unterschiedlichen Gebäudetypen. In dieser Tabelle werden die verschiedenen Gebäudetypen (Krankenhaus, Büro, Hotel etc.) den Effizienzfaktoren gegenübergestellt. Dabei ist im Einzelfall zu bewerten, ob der Bereich vor der Sanierung dem Effizienzfaktor C oder D zuzuordnen ist. Wird der Bereich wie in unserem Lösungsansatz automatisiert, ist für den Anwendungsfall Raumheizung der Effizienzgrad A anzusetzen. Somit ergibt sich eine Faktorverbesserung im Krankenhaus von 1,31 (Grad D) oder 1 (Grad C) zu 0,86 (Grad A).
Die Norm DIN V 18599-11 dient zur Feststellung der Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden und bietet Vorgaben zur Berechnung der Energieeffizienz bei Verwendung der verschiedenen Methodiken in der Gebäudeautomation. Hier wird als Grundlage dann auf die DIN EN 15232 „Energieeffizienz von Gebäuden – Teil 1: Einfluss von Gebäudeautomation und Gebäudemanagement” verwiesen. Dort werden u. a. die Funktionen, auch die der Raumautomation, näher beschrieben. Für die schnelle und überschlägige Berechnung der Einsparpotenziale, und am Ende geht es um Energieeinsparung und Wirtschaftlichkeit, enthält die Norm eine sehr hilfreiche Tabelle zu den Effizienzfaktoren in der Gebäudeautomation bei unterschiedlichen Gebäudetypen. In dieser Tabelle werden die verschiedenen Gebäudetypen (Krankenhaus, Büro, Hotel etc.) den Effizienzfaktoren gegenübergestellt. Dabei ist im Einzelfall zu bewerten, ob der Bereich vor der Sanierung dem Effizienzfaktor C oder D zuzuordnen ist. Wird der Bereich wie in unserem Lösungsansatz automatisiert, ist für den Anwendungsfall Raumheizung der Effizienzgrad A anzusetzen. Somit ergibt sich eine Faktorverbesserung im Krankenhaus von 1,31 (Grad D) oder 1 (Grad C) zu 0,86 (Grad A).
Liegt der aktuelle Verbrauchswert vor, so ist das Einsparpotenzial über den Faktor einfach zu berechnen. Ein allgemeiner Verbrauchswert für die Raumheizung je m2 ist schwer zu benennen, da die Gebäude, die Dämmung, die Nutzung und auch die vorhandene Effizienz sehr unterschiedlich sind. Wie ist die Raumheizung aufgebaut, wie gut ist die Wärmeverteilung, gibt es schon eine Nachtabsenkung/Regelung, ist hydraulisch abgeglichen ...? Viele Faktoren führen zum projektspezifischen Verbrauchswert. Aus diesem Grund wurde zur Prognose der Energieeinsparungen die vereinfachte Methode, die Berechnung mit den Normfaktoren, verwendet. Der genaue Wert der Energieeinsparung wird ein Ergebnis des Projekts sein.
Wird eine professionelle Projektplanung und Umsetzung angedacht, was in jedem Fall zu empfehlen ist, wird die VDI-Richtlinie VDI 3814 Gebäudeautomation angewendet. Hier werden Planungs- und Umsetzungsmethoden für das konkrete Projekt aufgezeigt: von der methodischen Vorgehensweise in der Planung, der Erstellung von Adress- und Kennzeichnungsschlüsseln bis hin zur Erstellung von Regelschemata und Funktionslisten.
2.1 Ausgangszustand
Das Projekt wurde in einer typischen Bettenstation im Krankenhaus durchgeführt. Dort ist ein Raummix aus verschiedenen Raumtypen vorhanden:
• | Patientenzimmer |
• | Bäder |
• | Aufenthaltsbereiche |
• | Arbeitsräume |
• | Lager |
• | Arzt- und |
• | Stationszimmer |
Die Räume sind mit einer statischen Heizung ausgestattet. Die Station wird auch mechanisch mit konditionierter Luft versorgt. Zuluft wird über die Flure eingebracht, die Abluft wird über die Arbeitsräume und Bäder abgeführt. Diese Station wird mit ca. 4.000 m3/h Luft versorgt. Ein Zentralgerät versorgt dabei mehrere Stationen in diesem Bauteil. Die Wärmeversorgung zu den statischen Heizkörpern erfolgt strangweise vertikal. Was bautechnisch in dieser Form oft angewandt wird, ist für unser Projekt eine Hürde, denn es sollen Verbrauchswerte durch Wärmemengenmessung erzeugt werden. Durch die vielen Stränge, die sich durch mehrere Etagen ziehen, ist der Einsatz von einem Wärmemengenzähler baulich nicht möglich.
Kernproblem
Die Heizkörper sind mit einfachen Thermostaten ausgestattet. Hier liegt das Kernproblem der schlechten Energieeffizienz. Wer sind die Nutzer, was ist ihr Interesse? Im Falle des Patienten ist die Antwort einfach. Der Patient hat gesundheitliche Probleme und möchte gesund werden. Sein Interesse an Energieeinsparung während des Krankenhausaufenthalts dürfte in der Regel sehr gering sein. So ist es ein typisches Bild, wenn man an einem Krankenhaus vorbeigeht, dass viele Fenster gekippt sind. Die Thermostate sind in der Regel nicht heruntergedreht. So bleibt es im Zimmer warm und das geöffnete Fenster sorgt für frische Luft.
Die Heizkörper sind mit einfachen Thermostaten ausgestattet. Hier liegt das Kernproblem der schlechten Energieeffizienz. Wer sind die Nutzer, was ist ihr Interesse? Im Falle des Patienten ist die Antwort einfach. Der Patient hat gesundheitliche Probleme und möchte gesund werden. Sein Interesse an Energieeinsparung während des Krankenhausaufenthalts dürfte in der Regel sehr gering sein. So ist es ein typisches Bild, wenn man an einem Krankenhaus vorbeigeht, dass viele Fenster gekippt sind. Die Thermostate sind in der Regel nicht heruntergedreht. So bleibt es im Zimmer warm und das geöffnete Fenster sorgt für frische Luft.
Von Angestellten, Krankenschwestern, Pflegern und auch Ärztinnen und Ärzten wird ein bewussterer Umgang mit Energie erwartet. Aber lässt sich das im Arbeitsalltag immer einhalten? Es gibt viele Aufgaben, die im Arbeitsalltag bewältigt werden müssen, das Hoch- und Runterdrehen von Heizungen gehört wohl nicht dazu. So kommt es im Krankenhaus sehr oft zu (ungewollter) Energieverschwendung. Die Energie geht buchstäblich zum Fenster hinaus. Eine Nachtabsenkung findet im Raum nicht statt. Auch wenn die Vorregelung, der Heizkreis, eine Nachtabsenkung enthält, bleibt der Raum konstant temperiert.