Uniklinik Köln auf dem Weg zu mehr Effizienz

„Green Hospital“

Auf dem Weg zu mehr Effizienz haben es besonders Krankenhäuser schwer. Denn neben Fallpauschalen und technisch anspruchsvollem Gebäudebetrieb müssen die Verantwortlichen bei aller Kostenein­sparung den Komfort und das Wohlbefinden für die Patienten im Blick behalten. Die Uniklinik Köln nutzte den zunehmenden Kostendruck für ein Umdenken: Neben dem „Faktor Mensch“ ist mehr Energieeffizienz im Gebäudebestand in den Fokus gerückt. Ein Erfahrungsbericht…

Fenster auf, Fenster zu, Heizung hochdrehen oder runter – wer kennt das leidige Thema nicht?! Es geht um Stromsparen, angenehmes Klima und unser schlechtes Gewissen der Umwelt gegenüber. Die Facility Manager können den Bedürfnissen kaum Rechnung tragen und die Architekten raufen sich die Haare. Niemand ist wirklich zufrieden. Und der Kaufmann zahlt am Ende die Rechnung.

In „Green Buildings“ sollen die Ressourcen Energie, Wasser und Material besonders effizient genutzt werden. Schädliche Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt werden gleichzeitig reduziert: Indem bei Neubau und Sanierung auf besonders ressourcenschonendes Bauen Wert gelegt wird. Davon sind alle Phasen eines Gebäudelebenszyklus einbezogen – von der Planung und Ausführung über den Betrieb und die Wartung bis zur Demontage.

„Diese hohen Anforderungen können bei einem Krankenhaus natürlich nicht in vollem Umfang berücksichtigt werden“, erklärt Dr. Peter Heinen, Geschäftsführer der medfacilities. Er muss es wissen, denn er betreut alle Bauvorhaben und den Gebäudebetrieb an der Kölner Uniklinik. „Dagegen spricht schon die Natur einer Gesundheitseinrichtung mit seiner Vielzahl an technischen Geräten.“ Und seinem selbstverständlichen Anspruch an Komfort und Wohlbefinden für die Patienten, fügt Heinen hinzu: „Dennoch ist ein gewisses Maß umsetzbar. Kostendruck und gesetzliche Anforderungen erzwingen das ohnehin.“

Energiezentrum Krankenhaus

Michael Dannenberg ist leitender Architekt bei medfacilities und weiß, dass sich „…ein Krankenhaus wesentlich von anderen Gebäuden unterscheidet. Besonders im Blick auf Energie: Es ist bereits viel Wärme vorhanden, es wird viel Wärme benötigt – aber auch viel Kühlung.“ Weil die hochtechnischen Medizingeräte viel Abwärme erzeugen. Führt man diese Wärme nicht ab, werden die Geräte nach einiger Zeit durch Überhitzung ausfallen. Ein Magnetresonanz Tomograph (MRT) beispielsweise erzeuge 7 bis 13 kW Wärme, ein Computer Tomograph (CT) bis zu 9,6 kW. „Dazu kommt noch die Wärme, die für Beleuchtung und Büroausstattung notwendig ist, zuzüglich zu der Wärme, die von Menschen abgegeben wird“, so Dannenberg. Es ist also eher notwendig zu Kühlen als zu Heizen.

 

Altbauten und Neubauten – wie geht man an die Sache ran?

In der Krankenhauslandschaft existieren zwei Arten von Gebäuden: Bauten im Bestand und Neubauten. „Bei den Altbauten aus den Jahren um 1950 bis 1970 ist aus Sicht der Energieoptimierung meist keine sinnvolle Maßnahme möglich“, sagt Dannenberg. „Die Gebäudesubstanz ist zu alt. Der Einbau von moderner Technik ist meist nicht umsetzbar und die Kosten-Nutzen-Bilanz bleibt negativ. Die beste Lösung ist hier leider meistens: zurück – und ganz neu bauen.“

Bestandsgebäude aus den Jahren 1970 bis heute könnten – je nach Zweck und äußeren Gegebenheiten – „aufgerüstet“ werden. Zum Beispiel mit dem Einbau von dreifachverglasten Fenstern oder dem Einsatz einer Photovoltaik-Anlage.

Das Ideal für jeden Architekten ist es ­natürlich, moderne Energie- und Technikkonzepte von Anfang an zu berücksichtigen: Bei einem Neubau. Hier können die geeigneten Maßnahmen bereits bei der Planung ausgewählt und der Einsatz von erneuerbaren Energien ­einbezogen werden.

Fallstudie: Bauprojekte, Energie­effizienz, Umweltschutz

Das 18-geschossige Bettenhochhaus an der Uniklinik Köln wurde im Sinn der frühen siebziger Jahre gebaut. Vor dem Ölpreis-Schock von 1974. Zu dieser Zeit war Energie vergleichsweise billig, Klima­­anlagen das Non-Plus-Ultra. Aufgrund des Platzmangels auf dem Campus war der Bau eines Hochhauses die pragmatische Lösung der Wahl. Rund 30 Jahre später sehen sich die Architekten vor einem Problem: Die EnergiekostenExplosion und der dringende Sanierungsbedarf des Gebäudes muss in Einklang gebracht werden. Abriss und Neubau stellt keine denkbare Alternative dar. Das war im Jahre 2003. Man musste sich also schon relativ früh mit dem Thema „Energie- und kosteneffizienter Bauen“ ­beschäftigen. Die Lösung: Komplette ­Demontage der Bettenhausfassade, ­Sanierung einzelner Ebenen von oben nach unten, Anbringen einer neuen ­Fassade mit Fenstern zum Öffnen. Im Ergebnis kann auf die Klimaanlage verzichtet werden. Die Aufenthaltsqualität für die Patienten steigt enorm, die Betriebskosten werden erheblich gesenkt. Überdies wird die Umwelt geschont. So wurde in Köln der Prozess des Umdenkens gestartet.

Der Neubau des Studierendenhauses

Das Studierendenhaus ist ein Gebäude mit rund 3400 m² Nutzfläche. Es enthält Büros und ein Simulationszentrum für Studierende. Der Neubau wird mit Geothermie über Betonkernaktivierung temperiert. Dabei wird die natürliche Wärme oder Kälte des Grundwassers genutzt. Der einzige Strom, der verbraucht wird, ist der Strom für die Pumpe, um das Wasser aus 45 m Tiefe zu fördern. Über Wärmetauscher wird der Beton der Decken im Gebäude temperiert. Eine zusätzliche Feinregulierung kann indivi­duell vom Nutzer vorgenommen werden.

Eine weitere „Öko-Maßnahme“ ist die Grauwassernutzung, um Leitungswasser einzusparen. Hierzu wird das Regenwasser der Dachflächen in unterirdischen Zisternen gesammelt und als Spülwasser der WC-Anlagen verwendet. Darüber hinaus ist das gesamte Gebäude mit Bewegungsmeldern ausgestattet, um Licht zu sparen. In einem öffentlichen Gebäude mit unterschiedlichen Nutzerkonzepten eine einfache Möglichkeit, ­wirkungsvoll Strom zu sparen.

 

Neue Anforderungsprofile

Im Zuge der umfassenden Baumaßnahmen an der Uniklinik gelangt der Gedanke „Green Hospital“ immer mehr in den Blick. Mit Unterstützung des Schweizer Unternehmens Lemon Consult wird jetzt ein Technik- und Energiekonzept erarbeitet, das alle Liegenschaften einbezieht. Es soll ermöglichen, alte und neue Gebäude ihren Anforderungsprofilen entsprechend zu sanieren oder neu zu bauen. Einzelne Gebäude werden auf den Prüfstand gestellt. Die Ergebnisse fließen dann in ein Gesamtkonzept für die Kälte- und Wärmeerzeugung ein – auch mit Blick auf die Energiekosten – und werden sukzessive umgesetzt.

 

Das Energiekonzept und seine Strategie

Das Motto der Verantwortlichen lautet: „Kälte einsparen, umweltschonende Technologien nutzen und das eigene Verhalten überprüfen.“

„Maxime des Liegenschaftsübergreifenden Energiekonzeptes an der Uniklinik Köln ist, Prozesskälte nur dort zu produzieren, wo es unbedingt notwendig ist“, macht der Geschäftsführer der medfacilities, Dr. Heinen, deutlich. „Dazu gehören alle Räume, in denen rechnergestützte Systeme für Diagnose und Therapie vorgehal­­ten sind. Wie zum Beispiel Herzkatheter­la­bore, MRT oder CT.“ Auf Komfortkühlung würde konsequent verzichtet, etwa in Seminar- und Büroräumen. „Wo aber Kühlung unverzichtbar ist, nutzen wir zunehmend regenerative Energien.“ Einen weiteren Baustein bildete das neue Blockheizkraftwerk der Uniklinik: Es deckt einen Teil des Energie-Grundbedarfes für das 1200-Betten Krankenhaus mit hocheffizienter und umweltfreundlicher Technologie. Und nicht zuletzt spiele der sparsame Umgang mit Licht, Lüftung und Stromverbrauch eine zunehmend wichtige Rolle.

 

Geothermie verstärkt einbeziehen

Erdwärme auch im größeren Stil zu nutzen erscheint nahe liegend, nach den positiven Erfahrungen mit der Geothermie-Anlage im Studierendenhaus. Der Campus der Uniklinik erstreckt sich mit rund 200 Gebäuden über immerhin rund 240.000 m² Fläche. Derzeit wird vom geologischen Ingenieurbüro UBeG in Wetzlar ein geothermisches Gutachten erstellt. Ziel ist es, vorhandenes Energiepotential zu ermitteln. Demnach könnten mindestens acht Förder- und Schluckbrunnen mehrere Gebäude mit Kälte und Wärme versorgen. Mit den Förderbrunnen wird Wasser entnommen, über eine definierte Strecke die Energie entzogen und in Schluckbrunnen wieder zurück geführt. Die Brunnen werden über zwei Ringleitungen miteinander verbunden. Anhand eines Grundwasser-Strömungsmodells wurden mit mehreren Simulationen bereits verschiedene Möglichkeiten geprüft. Im Fokus stand die Frage, ob überhaupt und wie viele Brunnen auf dem Gelände wo genau positioniert werden könnten. Überdies müssen behördliche Auflagen beach­tet werden: Der Boden darf sich durch Kälte-Entnahme nicht zu sehr erwärmen. Die Ergebnisse der Studie sind positiv, so dass nun über die notwendigen Investitionen entschieden werden kann. Der Vorteil liegt auf der Hand: Geothermie ist nahezu unerschöpflich, überall zu gewinnen und ständig verfügbar. Fossile Energieträger wie Öl und Gas werden geschont- und Kosten reduziert.

Auf dem Areal der Uniklinik befindet sich ein Rechenzentrum mit rund 600 kW Wärmelasten. Diese Wärme kann man mittels Wärmepumpenbetrieb effizient nutzen und gleichzeitig das Rechenzentrum kühlen. Die Fläche eines Ambulanzgebäudes mit rund 13.000 m² kann damit im Winter fast vollständig geheizt werden. Hier besteht erhebliches Potential zur Betriebskostensenkung.

Die Energieeinsparverordnung (EnEV) ist seit der Neufassung im Jahr 2007 noch einmal um 30 % verschärft worden: Bauherren müssen Standardanforderungen zum energieeffizienten Betriebs-Energieverbrauch umsetzen. Dazu gehört zum Beispiel, die Dämmstärken von Wänden zu erhöhen oder regenerative Energien einzusetzen. Hochisolierte Gebäude leisten damit einen größeren Beitrag zum Umweltschutz. Die Uniklinik überbietet diese Standardanforderung bei ihren Neubauten, indem Dreifach-Fensterverglasung statt der geforderten Doppelverglasung eingesetzt wird. So wird der Bedarf an Wärme- und Kälteenergie gesenkt und Kohlendioxid- Emissionen reduziert. Überdies berücksichtig man die bereits vorliegende nächste Verschärfung der EnEV 2012 bereits im Vorfeld.

Besonderes Beispiel für die Umsetzung des Energiekonzeptes ist das Neubau-Vorhaben eines Ambulanzgebäudes an der Kölner Uniklinik. Das CIO/Ambulatorium. CIO steht für Centrum für ­Integrierte Onkologie Köln-Bonn.

 

Der grüne Gedanke nimmt Gestalt an

Das Bauvorhaben mit rund 12.350 m² Nutzfläche wird – östlich des Bettenhauses – auf dem Campus der Uniklinik Köln entstehen. Es ist für den reinen Ambulanzbetrieb konzipiert. Bei diesem Projekt wird das Prinzip „Green Hospital“ nach allen wirtschaftlichen Möglichkeiten umgesetzt.↓

Intelligenter Grundriss für optimierte Flächen

Bei der Planung des Neubaus ist es gelungen, die knappe vorhandene Grundfläche ideal auszunutzen. Zudem wird ein Höchstmaß an natürlich belichteten und belüfteten Flächen erreicht, die maximal flexibel genutzt werden können.

Das siebengeschossige Gebäude gruppiert sich um zwei Lichthöfe. Die Flächen können flexibel in vier Cluster je Ebene aufgeteilt werden. Das Gebäude- und Fassadenraster ist bewusst sehr kleinteilig gewählt: Dafür sorgt das enge Gebäude-Rastermaß von 84 cm Breite. Es können überall Räume ab 12 m² Fläche ausgeführt werden. Sie sind an den Kurz- und Längsseiten des Gebäudes in einem Zwei- und Drei-Bundsystem angeordnet. Es werden also die Flure von jeweils zwei oder drei Raumbändern umschlossen. Das ganze gruppiert sich um die zwei Lichthöfe. Der Vorteil ist selbsterklärend: Durch die natürliche Belichtung und Belüftung kann auf eine Klima- oder Lüftungsanlage verzichtet werden. Damit entfällt ein Großteil an Haustechnik, weniger Flächen müssen für Kabelschächte und Lüftungskanäle vorgehalten werden. Zudem wird weniger Strom benötigt.

Außerdem müssen nur die Flächen, die kein Tageslicht benötigen – also für Nebenräume, Technik, Aufzüge und Treppenhäuser – auch nur für diesen Zweck genutzt werden. Alle Flächen, die der Krankenversorgung dienen, haben ­Tageslicht und natürliche Lüftung. Die Sanitäranlagen – wo eine mechanische Lüftung zwingend vorgeschrieben ist – sind zentral in den Gebäude­ecken ­untergebracht. So wird der einzig un­verzichtbare Anteil an mechanischer Lüftungstechnik auf ein praktisches und sinnvolles Minimum gebracht.

 

Wohlbefinden versus Lüftungsanlage

Die Entscheidung gegen die mechanische Lüftung ist aus ökonomischer Sicht allerdings die zweite Wahl: Wärme und Kälte lässt sich günstiger nutzen mit Lüftungsanlage. Sie bedeutet aber auch, dass man keine Fenster im Gebäude öffnen kann: Für Patienten und Mitarbeiter ist das häufig mit einem Gefühl von Enge verbunden. Das lehrt auch die Geschichte am Bettenhaus. Man ist froh, hier nach 30 Jahren wieder Fenster zum Öffnen zu haben. Vor diesem Hintergrund wurde im neuen Ambulanzgebäude bewusst auf mechanische Lüftung verzichtet.

 

Welche erneuerbaren Energien werden eingesetzt?

Der Neubau ist darauf ausgelegt, möglichst energieeffizient und umweltverträglich betrieben zu werden. Im Rahmen eines Energiekonzeptes wurden alle Maßnahmen auf Tauglichkeit und Wirtschaftlichkeit geprüft.  
Zur Raumtemperierung wird Geothermie genutzt: Erdwärme und -kälte wird über Brunnenbohrung dem Grundwasser entzogen, zur Betonkernaktivierung genutzt und wieder zurück geleitet.

Die thermoaktiven Decken der Räume leiten die Wärme oder Kälte ähnlich einer Fußbodenheizung nach oben und unten. So wird die maximale Fläche für Heizung und Kühlung geschaffen. Dies wiederum sorgt zum einen für ein angenehmes Raumklima und zum anderen für eine größere Raumhöhe. Im Bürobau ist dies Standard, in einem Krankenhaus etwas Besonderes. Denn hier müssen normalerweise auch Medienzuleitungen vorgehalten werden. Zum Beispiel für Druckluft, Sauerstoff und Vakuum. Da das Ambulatorium aber ohne stationäre Krankenhausbetten auskommt, kann in diesem Fall der Spagat zwischen Krankenhaus und Büro hergestellt werden. Alles, was dennoch an Technik notwendig ist, wird in den abgehängten Decken der Flure untergebracht.

Die Luftmengen von Flur- und Dunkelzonen wurden im Rahmen des Energiekonzeptes im Vorfeld simuliert. Das Ergebnis war überraschend: Entgegen der ursprünglichen Vorgaben und Standards konnten die Lüftungsanlagen um rund ein Drittel reduziert werden. Dies wirkt sich wiederum positiv auf die Dimension der Betonkernaktivierung aus.

Weitere „grüne“ Maßnahmen am Neubau des CIO-Ambulatoriums ist eine Photovoltaik-Anlage auf dem Dach, die bis zu 8 % des anfallenden Strombedarfs für das Gebäude erzeugen kann.

Und nicht zuletzt leistet die extensive Dachbegrünung mit Moosen und Flechten einen weiteren sichtbaren Beitrag zum Umweltschutz.

Die Summe und das Zusammenspiel dieser unterschiedlichen Maßnahmen lassen ein herausragend ökonomisches Bauwerk der Gesundheitsbranche entstehen.

 

Der Faktor Mensch

Eine Vielzahl von Veröffentlichungen berichten darüber, dass rund 10 % des Strom- und Wärmeverbrauchs am Arbeitsplatz eingespart werden könnten. Wenn die Verbraucher mitmachen würden. „Hierzu wäre es nötig, dass die Führungskräfte in Unternehmen mit gutem Beispiel vorangingen“, sagt Albert Preissler, verantwortlich für die Kampagne Energiesparen an der Kölner ­Uniklinik. „Vorbilder haben nach wie vor eine wichtige Funktion: Verhaltensänderungen lassen sich nun mal nicht erzwingen.“ Nach genauer Problemermittlung solle durch fachliche Unterstützung am Arbeitsplatz ein bewusster Umgang mit Energie gelernt werden. Wenn die Mitarbeiter anschließend weiter betreut würden, könnten die erzielten Erfolge gesichert werden.

Faktoren wie das Wissen um die Problematik, die eigene Motivation und automatisiertes Verhalten spielen dabei eine Rolle. Eine konsequente Öffentlichkeitsarbeit mit regelmäßigen Energiespartipps per E-Mail, auf Postern oder mit Newslettern wären überdies hilfreich. Mit den Energiespar-Tipps wären wir dann wieder bei: Fenster auf oder zu? Heizung rauf oder runter….das leidige Thema. Das eige­ne Verhalten zu ändern ist eben schwieriger, als ein Kamel durch ein Nadelöhr zu bringen, Hand aufs Herz. „Also tun wir unser Möglichstes, indem wir wenigstens das Gebäude energie­effizient gestalten“, sagt Dr. Heinen mit einem Augenzwinkern „Auf diese Weise wird ein planbares Maximum an Energie-Einsparung erreicht.“


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