Wie ein Krankenhaus Energie sparen kann

Kostenpunkt und Kraftpaket

Knapp über 2 000 Krankenhäuser gibt es in Deutschland. Ca. ein Drittel von ihnen haben Probleme, stabil zu wirtschaften, einige sind sogar von der Insolvenz bedroht. Um Kosten einzusparen, setzen die Betreiber vermehrt auf Energieeffizienz. Allerdings sind nur rund 5 % der Krankenhausausgaben Energiekosten, ein Klacks gegenüber den Personalkosten, die einen Anteil von rund 60-75 % ausmachen. Doch gegenüber anderen Gebäuden für die Industrie oder fürs Wohnen ist das hochtechnisierte Krankenhaus eine Energieschleuder – Grund genug also, Optimierungen auch hier anzusetzen.

Text: Rosa Grewe, Fotos: Dirk Hennings u. a.

Ein Vergleich von Krankenhäusern untereinander ist mühsam. Das betonte auch Werner Jensch, Professor für TGA und Gebäudeautomation in München und Leiter des Kompetenzzentrums für Gebäudemanagement & Betriebsoptimierung bei seinem Vortrag auf dem Kongress Klinikimmobilien im Herbst 2011 [1]: »Bei der Klinikimmobilie sprechen wir in Deutschland immerhin von einem Gesamtvolumen von rund 500 000 Betten in über 2 000 Krankenhäusern unterschiedlichster Größe, Struktur, Ausrichtung und Versorgungsauftrag, von der Universitätsklinik bis zum kleinen Kreiskrankenhaus.« Verschiedene Nutzungen sind hier unter einem Dach: Patientenzimmer, Verwalten, Labore und Lager, Therapieräume und Spezialräume wie Operationssäle, Labore oder Kühlräume. Die Betriebskosten sind laut Jensch bei Krankenhäusern (mit 236 Euro/m² BGF) rund 2,4-fach so hoch wie bei Büros, Industrie- oder Laborbauten (mit ca. 100 Euro/m² BGF).
Verschiedene Studien [2] zeigen, dass der durchschnittliche Energieverbrauch pro Krankenbett für Wärme bei ca. 24 000 kWh/a und für Strom bei ca. 9 000 kWh/a liegt. Wärmeenergie, v. a. die für die Raumtemperierung und Prozesswärme, ist dabei der größte Posten. Doch dafür wiegt der Stromverbrauch in der Betriebskostenrechnung schwerer, weil die Strompreise höher liegen als die für Wärmeenergie. Die Gesamtkosten für Energie pro Bett und Jahr betragen ca. 3 300 Euro, auch hier variieren die Zahlen in den unterschiedlichen Studien um bis zu 30 %. Nach Untersuchungen der Energieagentur NRW [3] könnten bis zu 50 % der Energiekosten eingespart werden.
In Frankfurt-Höchst entsteht u. a. daher z. Z. eines der ehrgeizigsten Klinikprojekte. Die Architekten wörnerundpartner (s. auch S. 50 ff) bauen hier in Kooperation mit der Frankfurter Aufbau AG, dem Darmstädter Passivhaus Institut und dem Kölner Institut für Bauen und Nachhaltigkeit ein neues Klinikgebäude im Passivhausstandard mit 850 Betten und einem Baubudget von 200 Mio. Euro [4]. Allerdings gibt es für den Passivhausstandard bei Kliniken noch keine Erfahrungswerte, was die Planung erschwert. Aus Erfahrungen mit Pflegeheimen lässt sich immerhin auf jährliche Einsparungen von ca. 2 000 Euro pro Bett schließen. Je nach Krankenhaustyp kann die Amortisationszeit somit zwischen einem und fünf Jahren liegen.
Hülle und Temperierung
Sowohl im Neubau als auch bei der Sanierung ist eine gut gedämmte Gebäudehülle Grundvoraussetzung für weitere Maßnahmen. Der Ingenieur Andreas Nordhoff, Geschäftsführer beim Institut für Bauen und Nachhaltigkeit und involviert in das Frankfurter Krankenhausprojekt [5], erklärt: »V. a. die Gebäudehülle und die Haustechnik müssen auf die passivhaustauglichen Kennwerte angepasst werden, was bei der Hülle aufgrund des meist guten A/V-Verhältnisses von großen Klinikgebäuden relativ einfach funktioniert.« Komplizierter dagegen ist die Gebäudeausrüstung: Alleine die Raumkonditionierung verbraucht bislang fast die Hälfte der gesamten Heizenergie eines herkömmlichen Krankenhauses, die meist aus Heizöl und Erdgas, in einigen Fällen aber auch aus Fernwärme erzeugt wird. Hauptverantwortlich dafür sind eine schlecht gedämmte Gebäudehülle, überhöhte Innenraumtemperaturen, falsch gesteuerte Heizphasen, Lüftungsanlagen mit großen Lüftungsverlusten sowie übergroße Anlagen mit niedrigen Wirkungsgraden, zu hohen Rücklauftemperaturen und schlechter Wartung.
Diesen Energie- und Kostenproblemen steuert man nun beim Klinikum Frankfurt-Höchst entgegen, hier planen die Energieexperten z. B. ein Blockheizkraftwerk, das das Krankenhaus mit Wärme und Strom versorgt. Als Energiequelle dient Biogas. Die Wärme- bzw. Kälteenergie wird mittels Betonkernaktivierung verteilt, das durch die Decken fließende Wasser hat eine Temperatur von 21 °C. Zusätzlich sollen Patient oder Personal mittels Minilufterhitzer in jedem Raum die Temperatur selbst justieren können. Für temporär genutzte Innenräumen ist die Verwendung von Phasenwechselmaterialien (PCM) geplant, um Temperaturschwankungen auszugleichen. Bei Außentemperaturen von über 0 °C reichen dank Reduzierung der Lüftungs- und Wärmeverluste ohnehin die inneren Wärmelasten für die Temperierung der Räume aus. Das jedoch erfordert eine gute Planung der Lüftungsanlage, wie Nordhoff erläutert: »In fast allen Kliniken werden sehr hohe Luftmengen transportiert. Diese lassen sich bei geschickter Luftführung ›
› um den Faktor 4 reduzieren.« Im Klinikum Höchst wird man die Luftwechselrate absenken und eine Lüftungsanlage einsetzen, die eine Feuchte- und Wärmerückgewinnung mit einem Wirkungsgrad von > 85 % hat und von stromsparenden Motoren betrieben wird. Weniger Luftwechsel bedeuten weniger Luftfeuchtigkeitsverluste. Hygienisch ist die niedrigere Luftwechselrate unproblematisch, und auch Luftbefeuchter, ohnehin hygienisch kritisch, sind so nicht mehr notwendig – auch das spart Energie. Die Kühlung der Zuluft im Sommer erfolgt über das Grundwasser.
Strom und Medizintechnik
Ein hoher Stromverbrauch entsteht durch die Gebäude- und Medizintechnik wie Gebläse, Lüfter, Kompressor, Pumpen und Beatmungsmaschinen, aber ebenso für EDV und die Beleuchtung. Die zentrale, auf Dauerbetrieb gestellte und mit stromfressenden Dampfmaschinen ausgestattete Dampfbereitung für Küche und Sterilisation ist bisher einer der größten Energieverschwender bei Krankenhäusern. In Höchst wird nun, statt wie früher mit herkömmlichen Gas, nun Biogas in der Küche verwendet, die Dampferzeugung für die Sterilisation sollen lokale und kleiner dimensionierte Vakuumdampferzeuger übernehmen, die nur nach Bedarf laufen.
Wie bei der Heizenergie gilt auch bei der Stromversorgung zuerst die Reduzierung des Strombedarfs durch eine intelligent gesteuerte Technik bei Beleuchtung, EDV, Gebäudetechnik und medizinischen Geräten. Letztere sind jedoch oft ein Problem, Nordhoff bemängelt die noch fehlenden Effizienzstandards: »Einige Hersteller überlegen zwar auch hier neue Standards zu setzen, aber die Veränderungen benötigen sehr langwierige Zulassungsprozeduren.« Abgesehen von der Medizintechnik können sich die Planer vieles bei Bürobauten abschauen: externe Server, Flachbildschirme und LED-Beleuchtung mit Tageslichtsensoren, versorgt mit regenerativen Stromquellen, etwa zusätzlich unterstützt durch Photovoltaik, wie sie sich gerade auch bei großen Dachflächen von Krankenhausbauten anbietet.
Schwachstelle Mensch
Ein Problem für die TGA und Medizintechnik sind nicht genutzte Synergien und falsches Nutzerverhalten: Während bei vielen Kliniken z. B. die Abwärme von Motoren aus dem Gebäude geführt wird, wird gleichzeitig Heizenergie über andere Quellen zugeführt. Während die Heizung zentral gesteuert den Raum beheizt, kühlt der Patient diesen mit Frischluft durch das offene Fenster. Nordhoff empfiehlt daher ein transparentes Energiemanagement in Form eines externen Monitorings und einem zentralen Rechner, der Anlagenzustände erfasst, kontrolliert und optimierend steuert. Einzelsysteme sollten dabei individuell programmierbar sind.
Gleiches gilt für die Abläufe in der Klinik: Ein zentraler, externer Server mit dezentralen Zugangsstationen sollte die Arbeitsprozesse digitalisieren und die Daten – Patientenakten ebenso wie Fernsehsteuerungen oder Heizkurven – von jedem Ort der Klinik aus zugänglich machen. Das so genannte Digital Hospital wie etwa das Orbis Medisch Centrum in Sittard Geleen (Nl), ermöglicht so einen effizienteren Klinikalltag und ein einfacheres Zusammengreifen der Fachabteilungen, eine bessere Auslastungen der Betten und Geräte sowie kürzere Liegezeiten. Auch das führt zu energetischen Einsparungen.
Energielabel
Bisher gibt es für die Energiebewertung von Krankenhäusern keine Zertifikate mit verbindlichen Energiekennzahlen. Die Passivhauskriterien für Wohn- und Bürogebäude, besonders der Stromverbrauch von max. 120 kWh/m²a, sind aufgrund der aufwendigen, medizintechnischen Ausstattung für Klinikgebäude nicht erreichbar. Die DGNB entwickelt z. Z. ein angepasstes Zertifikat, derweil erarbeiten das Passivhaus Institut in Darmstadt und das Fraunhofer Institut UMSICHT jeweils einen Kriterienkatalog zur Bewertung bzw. Zertifizierung von energiesparenden Krankenhäusern. Der BUND vergibt das Gütesigel »energiesparendes Krankenhaus« für Kliniken, die 25 % weniger CO2 ausstoßen als im herkömmlichen, unsanierten Betrieb [6]. International ist das Zertifikat Leed for Healthcare anerkannt, dass ebenso wie beim herkömmlichen Leed Label die Gesamtheit aller Maßnahmen in einem Punktesystem bewertet [7]. Ob und wie umfangreich sich eine energetische Sanierung lohnt, zeigt nur die individuelle Berechnung. Einen einfachen und schnell umsetzbaren Maßnahmenkatalog wird es daher wohl für Krankenhäuser auch in Zukunft nicht geben. •
[1] Zum Kongress die Klinikimmobilie der nächsten Generation: www.eb-ing.com/de/news/news- aktuell.asp?archiv_leist=0&news_id=200&ch_ year=2011, www.eb-ing.com/de/news/news-
[5] www.ibn-passivhaus.de, Animation mit Technikerklärung: www.ibn-passivhaus.de