Die Kostenexplosion in den Kliniken ist der Zankapfel, wenn es darum geht das Krankenhaussterben aufzuhalten. Energiekostenausgleich wird deshalb bisher erfolglos gefordert. Wie aber Kosten reduzieren, um weiterhin eine ausreichende Zahl von dringend notwendigen Kliniken, vor allem auf dem Land, zur Verfügung zu haben. Politisch diskutierte Sparmaßnahmen richten sich primär auf die Reduzierung von Behandlungsangeboten, die auch in anderen Kliniken zur Verfügung stehen oder durch Einschnitte in der Patientenversorgung. Das ist zwar teilweise auch als medizinische Qualitätsverbesserung gedacht, es geht aber vor allem um finanzielle Entlastung der Kommunen oder Träger durch eine geringere Zahl von Krankenhäusern. Der viel zu hohe Energiepreis erhitzt die Gemüter angesichts der riesigen Mengen an Energie, die Krankenhäuser entsprechend ihrer Größe benötigen. Wie kann also bei der Energie gespart werden, damit wenigstens die medizinische Versorgung in der Fläche nicht reduziert werden muss?

Die dringend notwendige Reduzierung des enormen Energieverbrauchs in Kliniken ist oft mit einfachen technischen Lösungen machbar. Häufig ist die Gebäudetechnik völlig veraltet und beachtliche Summen beim Energieverbrauch könnten eingespart werden. Allein die Energiefresser in älteren Heizungsanlagen verschlingen Tag für Tag viel Geld. In einregulierten Anlagen auf dem neuesten Stand dagegen reduziert sich der Stromverbrauch für die Heizung um ca. 80%. Nicht nur bei der Anschaffung, sondern vor allem im laufenden Betrieb von Heizungsanlagen lässt sich in Kliniken viel Geld sparen. Eine deutliche Reduzierung der CO₂-Belastung – wichtig für den Klimaschutz - ist die logische Folge.

In etlichen Kliniken sind die großen Kostenersparnisse beim Energieverbrauch bereits offensichtlich. Hier erkannte man die versteckten Energiefresser, ersetzte sie durch moderne effiziente Techniken und ersparte sich dadurch große Summen. Beispiele zeigen, wie man die Energiemonster bändigen kann.

Hydrodynamische Wasser-Wärmeerzeugung durch die Strahlpumpentechnologie

Im Klinikum Mainkofen begann die Sanierung einer alten unwirtschaftlichen Heizungsanlage bereits vor ca. 20 Jahren. [1] Die neue Anlage für Heizwärme und Warmwasser versorgt nun über das vorhandene Nahwärmenetz des Krankenhauses die vielen Gebäude am weitläufigen Standort. Sie wurde mit der hydrodynamischen Wasser-Wärmeerzeugung durch die Strahlpumpentechnologie von Baelz konzipiert und ersetzt nun die elektrodynamische Wasser-Wärmeerzeugung der alten Anlage. Dank der zentralen Heizungspumpe und der installierten Strahlpumpen Jetomat (Bild 1), wurden nicht nur zahlreiche elektrische Pumpen überflüssig, sondern es entfielen auch viele andere Gerätschaften. Die Anschaffungskosten einer solchen Anlage im Vergleich zu herkömmlichen Installationen mit Umwälzpumpen sind wesentlich preiswerter. Der geringere Heizenergieverbrauch mit der neuen Technologie sorgt für permanente finanzielle Entlastung. Allein die Stromeinsparung durch die Strahlpumpen errechnet sich auf 450 MWh pro Jahr, was einem Preis von 90.000 € entspricht bei einer Annahme von 20ct/kWh. Die jährliche CO₂-Emissionsminderung beträgt dabei 272 Tonnen. Über eine Laufzeit von 20 Jahren kann man mit einer CO₂-Emissionseinsparung von ca. 5.500 Tonnen rechnen.  Die wartungsarmen, langlebigen Strahlpumpen verursachen außerdem weniger Anlagen-Abschaltungen für Wartung und Reparatur, was weitere Kosten spart.   

In Mainkofen ist man seit Jahren mit der wartungsarmen langlebigen Strahlpumpentechnologie hochzufrieden.

In einem anderen Beispiel führt schon seit 2010 die Modernisierung der Heizungsanlage mit der Strahlpumpentechnologie zu entsprechenden Energie- und CO₂-Einsparungen. Beim Heizmittelverbrauch waren das 17% und beim Wärmeträgertransport durch Reduzierung des Pumpenstromverbrauchs ca. 83%. Beim damaligen Strompreis wurden jährlich ca. 5.500 € gespart und entsprechend ca. 24 t Co₂ im Jahr weniger emittiert.  

Heizungsverteiler Hydropilot mit Strahlpumpen               

Ein aktuelleres Beispiel für eine Heizungsanlage mit Strahlpumpen ist seit 2020 im Landesklinikum Hollabrunn installiert [2].  Der hier verwendete Heizungsverteiler Hydropilot (Bild 2) von Baelz mit Strahlpumpen-Aufbaugruppen ist eine fertig montierte Anlage für die Leistungsregelung von Heizungsverbrauchern und von Heizregistern. Schon bei Errichtung der neuen Anlage wurden 40% Kosten gespart im Vergleich zu konventioneller Technik. Bei einer um 20 kW_el reduzierten Grundlast reduzierten sich die Stromkosten im Betrieb durch entfallene elektrische Umwälzpumpen auch hier deutlich. Pro Heizperiode wurden 120.000 kW_el Einsparung gemessen mit entsprechend 64 t CO₂-Emission pro Jahr. Der technische Betrieb der Anlage wurde ebenfalls viel günstiger, da Strahlpumpen wartungsarm und sehr langlebig sind. Ihre Lebensdauer wird mit ca. 15 Jahren angegeben im Vergleich zu Umwälzpumpen mit nur etwa 10 Jahren. Mit dem Entfall der Umwälzpumpen fallen auch hier zahlreiche Datenpunkte für die DDC und GLT, sowie der Steuerungsteil im Schaltschrank weg. Der Schaltschrank wird so um 80% kleiner (siehe Tabelle unten).

Schon nach zwei Heizperioden zeigte sich die Haustechnik in Hollabrunn sehr zufrieden, dass sich die neue Heizungstechnik mit den Baelz-Strahlpumpen insgesamt bezahlt mache.

Nicht zu vergessen: Der Heizungsverteiler Hydropilot mit Strahlpumpenwird mit 15% auf die Investitionskosten durch Bundesförderung (KFW) für effiziente Gebäude (BEG) gefördert. [3] Auch die BAFA fördert Anlagen zur Wärmeerzeugung.

Trinkwasser-Erwärmung im Durchlauf mit der Trinkwasser Kompaktstation Moduline           

Durchflusssysteme für die Warmwasserbereitstellung in Krankenhäusern sind im Vergleich zu Speicher-Lösungen immer gefragter. Die Anlage Moduline von Baelz (Bild 3) hat gegenüber Trinkwasserspeichern vor allem hygienische und energetische Vorteile. Immerhin werden für die Trinkwassererwärmung im Allgemeinen durchschnittlich 40% der Heizenergie verbraucht. Das benötigte Trinkwasser wird im Wärmeübertrager im Durchlauf erwärmt. Die Bereitstellung einer konstanten Warmwassertemperatur ermöglicht die Kombination aus Plattenwärmeübertrager und Strahlpumpe. Die genaue Regelung sorgt dafür, dass Wärmeverluste wie sie bei Speichern auftreten können, nicht mehr zu befürchten sind. Ein Speicher für eine gleichmäßige Temperatur ist nicht nötig und ohne stehendes Wasser verringert sich die Gefahr von Legionellen. Die in der Anlage integrierte Strahlpumpe bewirkt eine angepasste Eintrittstemperatur und die Verkalkung der Wärmeübertragung wird deutlich reduziert. [4]

Im Rems-Murr-Klinikum Winnenden beispielsweise waren bereits 2013 sieben solcher Moduline Stationen installiert worden. Durch die gute Erfahrung mit diesen Anlagen bestellte das Klinikum eine weitere Moduline für die neue Infektionsstation, ein Neubau infolge von Covid 19. In sehr vielen weiteren Krankenhäusern kommt diese Anlage, zur Verringerung des Legionellen-Risikos zur Anwendung. [5]

Bewahrung überschüssigen Dampfs mit einer Dampf-Wärmeübergabestation

Dampf ist für viele Prozesse in Krankenhäusern ein wichtiger Energieträger und hat großen Anteil an der Deckung des insgesamt hohen Energiebedarfs der Kliniken. Er ist sehr teuer und verursacht hohe Kosten im Krankenhausbetrieb. Die Dampf-Anwendungsbereiche sind zahlreich. Das sind beispielsweise hygienische Anwendungen, wie das Sterilisieren von Arbeitsmaterial, Betten, Abfällen und mehr, auch die Dampfluftbefeuchtung von Lüftungsgeräten oder das Betreiben von Kochkesseln in der Zentralküche.  Die Dampfabnahme unterliegt immer starken Schwankungen. Überschüssige oder gerade nicht benötigte Dampfmengen sind deshalb oft nicht zu vermeiden. Um sie nicht zu verschwenden und einfach ungenutzt in die Umgebung zu entlassen, wurde beispielsweise eine Baelz Dampf-Wärmeübergabestation mit ausgefeilter Regelung (Bild 4) in die Wärmeversorgung im sehr großen Klinikum Feldkirch integriert. [6] In ihr wird der Dampf in 80°C heißes Wasser für die Klinikheizung umgewandelt. In einem riesigen Puffer gesammelt wird dieses je nach Bedarf ins Heizungsnetz eingespeist. So ist eine vollständige und kostensparende Nutzung des Dampfes gewährleistet. In zahlreichen anderen Kliniken kommt diese energiesparende Dampfnutzung ebenfalls zur Anwendung.  

Wärmerückgewinnung mit der Dampfstrahlpumpe

Das von den Dampf-Anwendungen zurückfließende heiße Kondensat sammelt sich in größeren Kliniken oft über ein Kondensat-Rückführungssystem in einem offenen Kondensatbehälter. Der dort anfallende Entspannungsdampf, die Brüden, wurden früher über Rohre ins Freie geleitet. Die aufsteigenden Dampfschwaden waren weithin sichtbar und zeugten von hohen Energieverlusten. Heute dagegen spart die Wärmerückgewinnung mit Hilfe der Dampfstrahlpumpe (Bild 5) Energie und Geld. Die Dampfstrahlpumpe saugt den Brüdendampf komplett an, komprimiert ihn und mischt ihn mit dem Treibdampf. Dabei entsteht ein Mischdampf, dessen Wärmeinhalt noch für weitere Applikationen und Abnehmer verwendet werden kann. Die Amortisierungszeit liegt hier bei ca. 7 Monaten.

Ein Beispiel für eine Krankenhaus-Anwendung dieser Baelz Technik ist das Landesklinikum Mistelbach-Gänserndorf [7].

In zahlreichen anderen Krankenhäusern wie auch in industriellen Betrieben, beispielsweise Brauereien, Papier- und Textilindustrie, Agrar- Holz- Chemie- sowie in der Pharmaindustrie ist diese Technik ebenfalls gebräuchlich.

Die Erzeugung von Reindampf

Anfallendes reines Kondensat ist ein sehr gutes Speisewasser und eignet sich für weitere Anwendungen. Ein Beispiel dafür ist die Erzeugung von Reindampf in einem Steam Terminal (Bild 6) von Baelz, eine platzsparende Kompaktstation. Anwendungsbeispiele im Krankenhaus gib es viele.

Fazit

Zahlreiche Beispiele zeigen, dass bei den gewaltigen Energiekosten in Krankenhäusern schon bei der Effizienz von Wärmeverteilung und -verbrauch viel Geld gespart werden kann. Entsprechendes gilt für die Verwendung von Dampf. Bei korrekter Auslegung und fachkundiger Anwendung der Anlagen reduzieren sich die laufenden Kosten und der CO₂-Ausstoß reduziert sich gleichzeitig stark. Die Anschaffungskosten für neue Anlagen amortisieren sich nach kurzer Zeit.

Text: Dr. Renate Kilpper, W. Baelz & Sohn GmbH & Co

Literatur:  

[1] Bälz, U. Kilpper, R.: Heizungssanierung mit regelbaren Strahlpumpen, in:  MGT 7-8/2010

[2] Bälz, U. Kilpper, R.: mit Strahlpumpen viel Geld gespart, in: TGA Fachplaner 6/2020

[3] Baelz: Staatliche Förderung von CO₂-Reduzierung in: HLH 61 2010

[4] Strahlpumpe versus Speichertechnik KTM 5/2015 Gebauer M.

[5] Waal, A. Kilpper, R. Hygienische Trinkwassererwärmung für eine separate Infektionsstation MGT Sonderausgabe 2021

[6] Bälz, U. Kilpper, R. Nachhaltiger Einsatz von Dampf in: KTM 4. 2019

[7] Bälz, U. Kilpper, R. Nutzwärme statt Dampfschwaden in: TGA Fachplaner 8.2013

[8] Bälz, U. Kilpper, R. energetische Modernisierung einer Heizungsanlage mit Strahlpumpen HLH 61 210 Nr. 12 (Villach)