Energieeffizienz » Branchen.Kompass Krankenhaus

Bis zum 31.08.2016. läuft die Anmeldefrist für den EN.Kompass Krankenhaus 2016/2017.

Information

Wärmeversorgung

In deutschen Krankenhäusern entfallen bis zu 70 % des Gesamtenergieeinsatzes auf den Bereich der  Wärmeerzeugung. Energieträger sind in der Regel Erdgas oder Heizöl (HEL), in einigen Fällen erfolgt die Wärmeversorgung aber auch über einen Fernwärmeanschluss.
Der Gesamtwärmebedarf setzt sich aus Raumwärme-, Warmwasser- und Dampfbedarf zusammen.

Wärmeverluste und damit Verbesserungspotenziale treten in allen Bereichen der Wärmeerzeugung, von der -verteilung bis hin zur -übergabe, auf.

Die Wärmeerzeugung erfolgt in den meisten Kliniken durch gas- oder ölbefeuerte Warmwasser- oder Dampfkessel. In vielen Krankenhäusern sind die Wärmeerzeuger aufgrund einer zu großzügigen Auslegung während der Planungsphase oder wegen nachträglicher Umbauten um den Faktor 2 bis 3 überdimensioniert. Wärmeerzeuger müssen immer so dimensioniert sein, dass sie auch am kältesten Tag des Jahres noch die notwendige Heizenergie bereitstellen können. Da dieser Auslegungsfall aber nur selten eintritt, arbeiten die Wärmeerzeuger in der Regel im Teillastbetrieb. Das bedeutet bei alten Kesseln, die nicht über einen mehrstufigen oder modulierenden Brenner verfügen, dass der Brenner im taktenden Betrieb arbeitet. Durch hohe Taktfrequenzen entstehen unnötig lange Bereitschaftszeiten und damit ein schlechterer Jahreswirkungsgrad. Alte Heizkesseln oder Standard-Heizkessel haben also bei Volllast den höchsten Wirkungsgrad. Bei geringeren Auslastungen (der Jahresdurchschnitt liegt bei ca. 30 %) verschlechtert sich der Wirkungsgrad. Sind diese Heizkessel zusätzlich überdimensioniert, arbeiten sie in Auslastungsbereichen, die unnötig weit vom Optimalfall entfernt sind.

Neben den Bereitschaftsverlusten treten bei der Wärmerzeugung auch Abgasverluste auf. Um die Energie, die im noch warmen Abgas enthalten ist nutzbar zu machen, können in bestehende Anlagen mit vertretbarem Aufwand nachträglich Abgaswärmetauscher eingebaut werden. Mit Abgas-/Wasser-Wärmetauschern wird die Abgastemperatur drastisch gesenkt, sodass sie nur noch wenige Grad über der Temperatur des Rücklaufwassers liegt. Allein dadurch wird der Nutzungsgrad erheblich gesteigert. Außerdem kann durch die Brennwerttechnik die Wärme genutzt werden, die beim Kondensieren des im Heizgas enthaltenen Wassers freigesetzt wird.
Die aus den Abgasen ausgekoppelte Wärme kann zur Warmwasserbereitung, zur Erhöhung der Speisewassertemperatur oder zur Luftkonditionierung in Klimaanlagen genutzt werden.

Beim so genannten Energiespar-Contracting identifiziert der Auftragnehmer (Contractor) für seinen Kunden mögliche Effizienzmaßnahmen, finanziert sie vor und setzt sie um. Zudem garantiert er feste Kosteneinsparungen in den Folgejahren.
Foto: Fotolia
Beim so genannten Energiespar-Contracting identifiziert der Auftragnehmer (Contractor) für seinen Kunden mögliche Effizienzmaßnahmen, finanziert sie vor und setzt sie um. Zudem garantiert er feste Kosteneinsparungen in den Folgejahren.
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Erster Schritt zur Optimierung der vorhandenen Anlage sollte immer eine Überprüfung der Einstellung der Regelungsanlage und die Wartung der Wärmeerzeugungsanlage sein. Hierdurch lassen sich oftmals ohne Investitionskosten Verbrauchsreduzierungen erzielen.
In vielen Anlagen bewirken falsch eingestellte Heizkurven unnötig hohe Temperaturen, die zu übermäßigen Wärmeverlusten führen. Mit einer Neueinstellung der Regelungsanlage kann hier leicht eine nennenswerte Effizienzsteigerung erzielt werden.

Höhere Einsparungen sind in der Regel nur durch die Erneuerung der Wärmeerzeugungsanlagen zu erreichen. Die Technik der neuen Kesselanlage sollte dabei auf die tatsächlichen Erfordernisse des Bestands abgestimmt werden. Empfehlenswert ist in jedem Fall der Einsatz von Niedertemperatur-oder, besser noch, Brennwertkesseln.

Unter bestimmten standorttechnischen Voraussetzungen ist es außerdem möglich, die fossilen Energieträger durch regenerative Energieträger zu ersetzen oder zu ergänzen und so sowohl die Energiekosten, als auch den CO2-Außstoß zu reduzieren.
Sind bspw. Biomasse- oder Biogasanlagen in der näheren Umgebung des Krankenhauses vorhanden, kann die anfallende Wärme durch den Anschluss an ein Nahwärmenetz zur Wärmeversorgung genutzt werden.
Auch mit Holzvergasern oder Pelletkesseln sowie mit der Nutzung von Geothermie durch Wärmepumpen lassen sich die Gebäudebeheizung und die Trinkwassererwärmung auf Basis von regenerativen Energiequellen gewährleisten.

Bedingt durch die großen Rohrlängen in Krankenhäusern spielen die Verteilverluste bei der Wärmeversorgung eine nicht zu vernachlässigende Rolle. Insbesondere in unbeheizten Räumen wie zum Beispiel im Keller sind die Rohrwärmeverluste besonders hoch. Der längenbezogene Wärmedurchgangskoeffizient ist entscheidend für die Verluste und kann durch die Wahl des Dämmmaterials und die Dämmstärke möglichst gering gehalten werden. Auch eine unterbrechungsfreie Dämmung der Leitungen und Armaturen minimieren die Verteilungsverluste.

Eine weitere, oft unterschätzte Optimierungsmöglichkeit bietet die Durchführung eines hydraulischen Abgleichs der Heizungsanlage. Hierbei wird dafür gesorgt, dass alle thermischen Verbraucher wie Heizkörper, RLT-Anlagen und Warmwasserzapfstellen eines Heiznetzes entsprechend ihrer Leistung mit Warmwasser versorgt werden, so dass Wärmeerzeuger, Umwälzpumpen und Verteilnetz optimal aufeinander abgestimmt sind. Mit der Durchführung eines hydraulischen Abgleichs können sich mehrere Verbesserungen einstellen. Zum einen sinkt die Gefahr, dass Verbraucher überversorgt werden und so Wärme freigesetzt wird, die gar nicht benötigt wird. Zum anderen werden die Vorlauftemperatur insgesamt und damit auch der Wärmeverlust abgesenkt. So kann eine Energieeinsparung von bis zu 15 % erzielt werden.

Sehr oft ist die Temperatur einzelner Räume des Krankenhauses oder das Temperaturniveau insgesamt zu hoch. Durch Absenken der Raumtemperatur um 1°C kann etwa 5 bis 8 % Heizenergie eingespart werden. Hierbei dürfen natürlich Sicherheit und Komfort für Patienten und Personal nicht außer Acht gelassen werden.

Im Bereich der Brauchwarmwassererzeugung liegen die Einsparpotenziale hauptsächlich auf Seiten der Verbraucher. Energiesparende Maßnahmen sind hier z.B. der Einbau durchflussbegrenzender oder selbstschließender Armaturen, sowie der Einsatz wassersparender Verbraucher. Allerdings sind diese Maßnahmen in Krankenhäusern aus hygienischen Gründen nur bedingt umzusetzen, um zum Beispiel eine Legionellenbildung zu vermeiden.

Bei einigen Anlagen kann es außerdem von Vorteil sein, eine Dezentralisierung des Systems vorzunehmen. So können z.B. Verbraucher, die nur einen geringen Anteil am gesamten Warmwasserbedarf haben und weit vom Wärmeerzeuger entfernt liegen durch einen Durchlauferhitzer versorgt werden, was eine Verkürzung des Rohrnetzes und somit eine Verringerung der Verteilungsverluste und Hilfsenergien darstellen würde.

Darüber hinaus bietet der Einsatz von thermischen Solaranlagen eine einfache und effiziente Möglichkeit, die Warmwassererzeugung zu unterstützen. Bei vorhandenen bautechnischen Voraussetzungen (z. B. entsprechende Dachneigung und unverschattete Dach- und Fassadenflächen) und einer angepassten technischen Auslegung des Solarkollektors ist, zumindest in den Monaten Juni bis August, eine vollständige Deckung des Warmwasserbedarfs durch Solarthermie möglich.

In vielen Krankenhäusern bestehen auch heute noch Dampfkesselanlagen zur Erzeugung von Hochdruck- oder Niederdruckdampf. In vielen Fällen sind, bedingt durch Auslagerung einzelner Bereiche wie beispielsweise Wäschereien, die entsprechenden Anlagen überdimensioniert. Die erzeugten Druckstufen resultieren oft aus Erfordernissen, die inzwischen überholt sind.
Mit dem Einbau kostengünstiger Kondensatmengenzähler lässt sich herausarbeiten, wieviel Dampf auf welchem Druckniveau tatsächlich benötigt wird. Gegebenenfalls können dann Teile des Netzes stillgelegt und die Kesselanlage auf ein niedrigeres Druckniveau eingestellt werden.
Ähnlich wie bei der Brauchwarmwasserverteilung kann es auch bei der Dampferzeugung von Vorteil sein, wenn ein Teil des Netzes, zum Beispiel die Versorgung der Sterilisation, dezentralisiert und auf Schnelldampferzeuger zurückgegriffen wird.

Weitere Informationen

Fachreihe Mittel- und Großkessel

Herr Gerald Orlik
Stv. Leiter Beratung Energieeffizienz: Klimaschutz in Industrie und Gewerbe Wissensmanagement
EnergieAgentur.NRW
Telefon: 0202 2455233
orlik@energieagentur.nrw
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Frau Ina Twardowski
Beratung Energieeffizienz: Klimaschutz in Industrie und Gewerbe
EnergieAgentur.NRW
Telefon: 0202 2455245
twardowski@energieagentur.nrw

Sie erreichen die EnergieAgentur.NRW außerdem werktags von 8 bis 18 Uhr über die Hotline unter 0211 - 8371930.