Optimierte Hydraulik im Krankenhaus

Das Ziel: Optimierung der Hydraulik

Die Herausforderung

Aufgrund der hydraulischen Probleme in den Heizkreisen war die Versorgungssicherheit mit Wärme in den verschiedenen Abteilungen und Fachbereichen des großen Krankenhausareals nicht gegeben. Zunächst wurde erfolglos versucht, die Hydraulik durch manuell einstellbare Differenzdruckregler in den Griff zu bekommen. Zusätzlich wurden Pumpen eingebaut, Bauteile mit hydraulischen Weichen ausgestattet, die Heizwasser-Vorlauftemperatur auf bis zu 90 °C angehoben und alle Pumpen auf maximale Förderleistung eingestellt. Da nun aber noch mehr Wasser durch die Rohre strömte, wurden die hydraulischen Probleme noch größer. In besonders betroffenen Bereichen betrug die Temperaturdifferenz zwischen Heißwasservor- und -rücklauf lediglich 5 K.

Erheblich gestiegene Betriebskosten

Durch diese Effekte stiegen die Kosten für Pumpenstrom und der Gasverbrauch – inklusive Dampferzeugung mit ca. 1 Mio. m³/a – deutlich an und belasteten das Krankenhausbudget. Peter Meier, Spezialist für Regelungstechnik beim Heiztechnikunternehmen August Brötje KG (Bremen/Stuhr), betreut das Krankenhaus seit rund zehn Jahren und empfahl den Haustechnikern im Ludmillenstift das „Energy Valve“. Nach einer Präsentation der Möglichkeiten und Funktionen des „intelligenten“ Regelventils durch den Belimo-Mitarbeiter Rainer Frase planten sie die Installation im besonders problematischen Verteilerkreis 1. Dieser Verteilerkreis versorgt die einzelnen Häuser, in denen Patienten stationär untergebracht sind, sowie ein Wohnheim für Personal und ein Hotel für Angehörige. Dazu wurden im Frühjahr 2013 in mehreren Zonen insgesamt acht „Energy Valves“ eingebaut und diese über die serienmäßig integrierte BACnet/IP-Schnittstelle auf die vorhandene Siemens-GLT aufgeschaltet.

Nun konnten die aktuellen Betriebsdaten durch die in den Regelventilen integrierten Messfühler für den Wassermassenstrom und die Wassertemperaturen exakt dargestellt werden. Per Laptop oder via Gebäudeautomation am PC werden die Daten abgerufen und können anschließen analysiert werden. Dabei wird auf einen Blick deutlich, welche Temperaturen, Wasser- und Wärmeströme gerade in welchem Hydraulikkreis vorliegen. Eine Datenbank, die diese Betriebsdaten speichert, ermöglicht zudem die Zuordnung der verbrauchten Wärmemengen auf Räume, Zonen oder Abteilungen (Kostenstellen) des Krankenhauses. Von diesen Eigenschaften der „Energy Valves“ zeigen sich die beiden Haustechniker besonders begeistert.

Für alle Beteiligten wurde diese Installation zum vollen Erfolg. Die Probleme konnten erkannt, lokalisiert und die Abhilfe in Angriff genommen werden. Seitdem regeln die perfekt für die Anlagen eingestellten Energieventile auf Basis ständiger Messungen des Wasserdurchflusses und der Wassertemperaturen alle hydraulischen Verteilerkreise automatisch ein. So werden alle am Verteilerkreis 1 angeschlossenen Räume und Zonen exakt mit den Wasser- und Wärmeströmen versorgt, die zur Beheizung tatsächlich gebraucht werden. Durch diese optimale Steuerung der Hydraulik mittels der Energieventile konnte in der Klinik der umgewälzte Wasserverbrauch erheblich verringert werden. Auch die maximale Heizwasservorlauftemperatur wurde wieder auf 75 °C zurückgestuft.

Geringere Betriebskosten

Heute liegt die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf bei optimalen 15 bis 20 K. Mehrere zuvor nachgerüstete Pumpen wurden wieder demontiert und auch die Leistungen der Warmwasseraufbereiter konnten erheblich gedrosselt werden. Dadurch ergeben sich für das Krankenhaus erhebliche Betriebskosteneinsparungen, deren Höhe aber Ende 2013 noch quantifiziert werden muss. „Auch nach acht Monaten Betriebszeit entdecken wir in dem komplexen Hydrauliknetz immer noch Fehler aus der Vergangenheit, die wir dann möglichst rasch beheben“, erläutert Günter Wilmink.

Energieeffizienz durch Datenmonitoring

Wird in einem Wärmetauscher der Wasserdurchfluss erhöht, steigt bis zu einem gewissen Sättigungsgrad auch der Energietransfer. Im Energie-Durchfluss-Diagramm zeigt das Sättigungslevel an, wann die maximale Energietransferrate unter den gegebenen Situationsbedingungen (Wassertemperatur sowie Temperatur, Feuchtigkeit und Volumenstrom der Luft) erreicht ist. Um Energie zu sparen, sollten Kältemaschinen und Pumpen deshalb generell nie im Sättigungsbereich arbeiten. Mit Hilfe des „Energy Valve“ kann dieser Ineffizienz-Effekt vermieden werden. Dazu wird mit dem „Energy Valve“-Tool der optimale Delta-T-Wert ermittelt, im Ventil eingestellt und permanent überwacht. Dieses Energiemoni­to­ring ermöglicht zudem die Analyse der Energieströme eines Klima­systems im Gebäude und somit auch die Prognose des künf­tigen Energieverbrauchs.

Der Betreiber ist zufrieden

Günter Wilmink ist von der Lö­sung überzeugt: „Die Inves­ti­tion in die Installation der Ener­gie­ventile inklusive der Auf­wen­dungen zur notwendigen Auf­rüstung der Gebäudeleittechnik waren nicht günstig, haben sich für uns aber voll rentiert. Insbesondere die Monitoringfunktion der Energieventile hat uns sehr geholfen, vorhandene Schwachstellen aufzudecken, zu analysieren und zu beheben. In enger Zusammenarbeit mit dem MSR-Spezialisten Peter Meier konnten wir somit ein Jahr lang die einzelnen Verbraucherkreise weiter optimieren und die Ener­gie­ströme positiv beeinflussen. Seitdem werden die bisher pro­blematischen Heizkreise optimal versorgt und es gibt keine Beschwerden mehr über unterversorgte, kalte Räume. Aufgrund der hervorragenden Ergebnisse zur Optimierung des Verteilerkreises 1, werden wir auch die Verteilerkreise 2 und 3 mit ,Energy Valves’ nachrüs­ten. Darüber hinaus werden wir Energieventile auch in den Kaltwassernetzen einsetzen, die derzeit um 300 kW Kälteleistung erweitert werden.“