Lüftung und Klima im Krankenhaus

Die von der Bundesregierung zur Verfügung gestellten Fördergelder ermöglichen es, längst überfällige zusätzliche Investitionen für Kliniken zügig umzusetzen. Unter diese Zukunftsinvestitionen fallen insbesondere die raumlufttechnischen Anlagen und Geräte in Kliniken. Für die Betreiber der Krankenhäuser hat eine solche Investition gleich vier klare Vorteile:

Zunächst wird veraltete Technik gegen neue, langlebige Raumlufttechnik ausgetauscht und damit überfällige Investitionen in die Gebäudetechnik zu einem Zeitpunkt getätigt, wo der Förderungswille der Bundesregierung bzw. der Allgemeinheit besteht. Nicht nur die finanzielle Förderung der Technik ist durch das Konjunkturpaket II gewährleistet, auch die Initiativ- bzw. Detailberatung in Sachen Energieeffizienz wird von der KfW explizit gefördert.

n Zweitens wird die Raumluftqualität deutlich erhöht, was gerade für Pflegebereiche und die erforderlichen Raumluftklassen im OP nötig ist.

n Drittens lassen sich durch energieeffiziente Technologien und anhand von Life-Cylce-Costs-Analysen signifikant Energiekosten in der Lüftung und Klimatisierung einsparen – es geht meist um mehrere hundertausend Euro in wenigen Jahren.

n Letztlich führt eine punktgenaue Lüftung und Klimatisierung, einhergehend mit den hohen hygienischen Anforderungen sämtlicher Bereiche in Krankenhäusern, zur besseren Patientengenesung und auch nachgewiesenerweise zu einer höheren Mitarbeiterproduktivität, was sich für die Klinikbetreiber finanziell enorm rechnet.

Die Situation | Ein Vielzahl der deutschen Krankenhäuser wurde in den frühen Siebzigern errichtet bzw. moderni­siert. Die damals installierten Einrichtungen entsprechen mittlerweile größtenteils nicht mehr den in den vergangenen Jahren ständig gestiegenen Anforderungen.

Insbesondere im Bereich der Raumlufttechnik besteht noch ein großer Bestand alter, sanierungsbedürftiger Anlagen. Dies umfasst gleichermaßen die Kälte- und Wärmeerzeugung, die Luftaufbereitung und -förderung, die Regelungstechnik sowie die lufthygienischen Verhältnisse im Operationsraum. So findet man oft Klimaanlagen vor, die aus Sicherheitsdenken überdimensioniert wurden, und so im ineffizienten Teillastbetrieb laufen. Auch bei Schließung oder Auslagerung von Teilbereichen der ursprünglichen Versorgung findet selten eine Anpassung der RLT-Anlagen statt. Weiterhin muss der hygienische Zustand vieler Anlagenkomponenten nach heutiger Sicht als fragwürdig bezeichnet werden.

Auch in Operationsräumen fehlt nicht selten der heute nach geltenden Gesetzen und Richtlinien geforderte Standard.

Jedoch ist die Förderung nicht unerschöpflich und die Zeit drängt. Für die Betreiber stellt sich die dringliche Frage, welche Sanierungsmaßnahmen aus technischer, energetischer und hygienischer Sicht sinnvoll sind. Eine detaillierte Bestandsaufnahme und Analyse der RLT-Anlage sind vorab erforderlich. Diese Bestandsaufnahme gilt auch für die Eruierung der Rahmenbedingungen zur Berechnung bzw. zum Vergleich von „Life-Cycle-Costs“. Nicht Energieeffizienzklassen oder energieffiziente Einzelkomponenten können über die Wirtschaftlichkeit von raumlufttechnischen Anlagen entscheiden, sondern eine auf den Anwendungsfall abgestimmte Berechnung der Lebenszykluskosten der Gesamtanlage. Hierbei wird in der Regel nicht die tatsächlich mögliche Nutzungsdauer der Anlagen in die Berechnung einfließen (z.B. 20 - 30 Jahre), sondern vielmehr ein vom Betreiber bevorzugtes Zeitfenster – d.h., der Krankenhausbetreiber kann beispielsweise als Betrachtungszeitraum nur fünf Jahre vorgeben. Allgemein kann die Aussage getroffen werden, dass sich Investitionen in die Raumlufttechnik von Krankenhäusern stets in weniger als fünf Jahren amortisieren (siehe Life-Cycle-Costs-Berechnung).

Potentiale in der Sanierung von zentralen Luft- und Klimaanlagen | Die zentrale Technik der Krankenhausklimatisierung birgt entscheidende Vorteile. Die Wartung kann zentral ohne Beeinträch­tigung der Abläufe in Krankenhäusern stattfinden. Auch sind hier die größten Energiekosteneinsparungen realisierbar. Doch die zentrale wie auch dezentrale Raum­luft­technik in Krankenhäusern ist veraltet und offenbart in der Sanierungsberatung große Kosteneinsparpotentiale. Hier ein kurzer Abriss über die häufigsten Mängel veralteter zentraler Lüftungs- und Klimaanlagen:

n hygienische Defizite im Bereich der Außenluftansaugung und Vorfilterung,

n fehlende oder ineffiziente Wärmerückgewinnung,

n veraltete Ventilatortechnik mit hohem Energieverbrauch,

n mangelhafte Regelung,

n fehlende integrale Planung der Lüftungs- und Klimaanlagen.

Hierbei ist der Austausch des raumlufttechnischen Zentralgerätes überschaubar und als abgeschlossene Einheit in der Gebäudetechnik ohne große Beeinträchtigungen durchführbar. Neben der Schaffung der hygienischen Voraussetzungen lassen sich durch Austausch der Zentralgeräte enorme Betriebskosteneinsparungen in den kommenden Jahren einsparen und auch die notwendige Betriebssicherheit (Ausfallsicherheit) erhöht sich um ein Vielfaches. Wie bereits erwähnt, ist eine Analyse der „Life-Cycle-Costs“ für eine Lüftungs- und Klimaanlage die Beweisführung für jeden Betreiber, sich mit der Neuanschaffung einer zentralen Lüftungstechnik dringend auseinanderzusetzen. Die „Life-Cycle-Costs“-Analyse gibt deutlich Aufschluss über die Kosteneinsparpotentiale innerhalb der nächsten Jahre nach der Investition in die Gebäudetechnik. Hierbei sind verschiedene Konfigurationen miteinander zu vergleichen – beispielsweise, um das für das entsprechende Krankenhaus effizienteste Energierückgewinnungssystem auszuloten. Die Konfiguration mit den geringsten „Life-Cycle-Costs“ innerhalb des Betrachtungszeitraumes (z.B. fünf Jahre) erhält den Zuschlag. Inbegriffen in diese Art der Gesamtkostenberechnung sind auch die Kosten für Wartung, Instandhaltung und Filterwechsel. Da sich diese Art der Wirtschaftlichkeitsbewertung auch an den vor Ort anzutreffenden Gegebenheiten orientiert (z. B. Versorgung mit Fernkälte/Fernwärme, BHKW o. ä.) – also individuell aufgebaut ist – steht die „Life-Cycle-Costs“-Berechnung über der Entscheidung nach Energieeffizienzklassen, wie man es z.B. von der „weißen Ware“ her kennt.

„Life-Cycle-Costs“-Berechnung liefert den Beweis der Kosteneinsparung | Gerade in Kliniken ist die Raumlufttechnik ein neuralgischer Punkt innerhalb der technischen Gebäudeausrüstung. Eine tadellose Lüftung und Klimatisierung gebieten die zahlreichen Hygienevorschriften bezüglich raumlufttechnischer Anlagen. So ist darüber hinaus die hohe Auslastungszeit der Raumlufttechnik in Krankenhäusern kostenseitig ausschlaggebend. Meist müssen diese Anlagen (wenn auch nicht immer durchgehend im Volllastbetrieb) an 24 Stunden pro Tag an sieben Tagen in 52 Wochen im Jahr betrieben werden. Somit lautet das Credo für Krankenhausbetreiber: Beste Performance in der Lüftung und Klimatisierung zur Erfüllung hygienischer Standards im Pflege- und Eingriffsbereich sowie Behaglichkeit in den übrigen Bereichen bei möglichst niedrigen Betriebskosten. Und in punkto Betriebskos­ten als Teil der „Life-Cycle-Costs“ kann eine durchdachte Projektierung der raumlufttechnischen Anlagen extrem viel Geld kurzfristig einsparen.

Im hier vorliegenden Diagramm sieht man eine „Life-Cycle-Costs“-Berechnung gemäß den Vorgaben der DIN V 18 599-3 (Energiemengenberechnungen für raumlufttechnische Anlagen) sowie VDI 2067-1 (Wirtschaftlichkeitsberechnung für raumlufttechnische Anlagen – Life-Cycle-Costs-Berechnung) für den Fall „Krankenhaus“. Die Berechnung stammt von einem realen Projekt, einem großen Krankenhaus in Norden Deutschlands, wo es ebenfalls um die Sanierung der Lüftungs- und Klimaanlagen ging. Sehr schnell wird deutlich, dass ein Klimazentralgerät (60 000 m³/h Luftvolumenstrom) innerhalb von fünf Jahren Betrachtungszeitraum mehr oder auch weniger effizient konstruiert werden kann. Es handelt sich bei allen drei möglichen Gerätekonfigurationen um Klimazentralgeräte, die dieselbe Performance in der Klimatisierung liefern, doch der große Unterschied zwischen RLT1, RLT2 und RLT3 (RLT = Raumlufttechnik) liegt vor allem in der Art und Weise der Energierückgewinnung sowie der Druckverlustminimierung. RLT1 wurde ohne Energierückgewinnung konzipiert. RLT2 enthält eine Energierückgewinnung mit einer Rückwärmzahl von 50 %. RLT3 zeichnet sich durch eine Energierückgewinnungskomponente mit einer Rückwärmezahl von 70 % aus. Die „Life-Cycle-Costs“ ohne kapitalgebundene Kosten (Investitionsbetrag sowie Wartung und Instandhaltung) betragen für RLT1 über 1,1 Mio. € in fünf Jahren und für RLT3 lediglich die Hälfte, also ca. 580 000 €. Und dies bei äußerst moderaten Annahmen von Energiepreissteigerungen (Preisindizes des statistischen Bundesamtes). Bereits innerhalb von fünf Jahren Betrachtungszeitraum wird deutlich: Die Komplettsanierung eines zentralen Klimagerätes amortisiert sich in weniger als fünf Jahren und arbeitet energetisch nachhaltig. Klinik-Betreibern ist zu raten, sich vom Planungsbüro oder auch von Herstellern von Raumlufttechnik wie AL-KO (www.al-ko.de) zur Sanierungsbewertung eine Wirtschaftlichkeitsberechnung (Life-Cycle-Costs-Berechnung) vorlegen zu lassen. Kosteneinsparpotentiale in Höhe von 500 000 € innerhalb der ersten fünf Jahre sind keine Seltenheit.

Kleinere Eingriffe mit großen Wir­kungen | Am Anfang steht immer der Bedarf in der Sanierung. Nicht jeder zentralen Lüftungs- und Klimaanlage droht der Komplettaustausch der zentralen Einheit. In einigen Fällen ist es durchaus sinnvoll (auch im Sinne einer durchgeführten Wirtschaftlichkeitsberechnung / Life-Cycle-Costs-Berechnung), zur schnellen Reduzierung der Energiekosten im Betrieb lediglich die Ventilatoreinheit auszutauschen.

Durch den Ersatz eines älteren Gehäuseventilators durch einen Ventilator mit frei laufendem Rad und EFF1-Antriebsmotor spart der Krankenhausbetreiber bei minimalen Investitionskosten einiges an Energiekosten ein. Diese Sanierungsmaßnahme ist jedoch auch durch eine „Life-Cycle-Costs“-Berechnung zu belegen. Die Amortisationszeit liegt im Allgemeinen bei ehrgeizigen ein bis zwei Jahren. Tendenziell wird eine „Life-Cycle-Costs“-Berechnung sehr schnell Aufschluss darüber liefern, ob nicht weitere Sanierungsmaßnahmen an den Funktionseinheiten des Zentralgerätes weit höhere Einsparungen in den Folgejahren brächten.

Potentiale in der Sanierung von dezentralen Klimageräten | In den Anwendungsfällen von dezentralen raumlufttechnischen Geräten lassen sich im Allgemeinen folgende Mängel im Krankenhausbetrieb skizzieren:

n hygienische Defizite einzelner Komponenten,

n zu geringe Volumenströme für zeitgemäße Klimatisierungskonzepte,

n fehlende Einrichtungen für Umluftbetrieb,

n ungenügende Energierückgewinnung in der Lüftung.

Die Sanierung/Austausch derartiger raumlufttechnischer Geräte ist anzuraten, muss jedoch schlüssig mit dem jeweiligen raumlufttechnischen Konzept abgestimmt sein. Insbesondere bei OP-Räumen ist die pa­rallele Sanierung der Zuluftdecken / -auslässe anzuraten.

Raumlufttechnik / Hygienekonzept im OP-Raum | Die Belüftung und Klimatisierung der OP-Räume ist eine der sensibelsten Bereiche in der Raumlufttechnik. Hier ist der Patientenschutz das oberste Gebot. Vielfach entspricht die raumlufttechnische Ausführung im OP (und teilweise in der gesamten Klinik) in keinster Weise den heutigen Anforderungen, welche ein Chirurg, Hygieniker und auch Fachingenieur manifes­tieren würde. Die häufigsten Mängel:

n Klimatisierungskonzept entspricht nicht der hygienisch geforderten Raumklasse,

n Größe der Zuluftfelder nicht im Einklang mit den medizinischen Eingriffsarten,

n falsche Randbedingungen des Raums führen zu unzureichenden Schutzfeldern,

n mangelhaftes Betriebs- und Regelkonzept,

n zu geringe Energieeffizienz.

Mit Veröffentlichung der DIN 1946-4 im Dezember 2008 wurden die lufthygienischen Anforderungen für OP-Räume verbindlich neu definiert. Im Zusammenwirken mit dem zuständigen Hygieniker muss auf Grund der vorgesehenen medizinischen Eingriffsarten die Raumklasse festgelegt und entschieden werden, ob und welche Sanie­rungsmaßnahmen durchgeführt werden. Derartige Sanierungen können aufwendig sein und erfordern eine sorgfältige Analyse und Planung. Dabei sind neben den Investitionen der erforderliche Raumbedarf und die Nutzungsausfälle zu berücksichtigen. Eine kurzfristige Umsetzung ist nur selten möglich.

Fazit | Für die Verbesserung der Energie­effizienz sowie der Hygiene in Bestands­anlagen bietet sich im Wesentlichen die Erneuerung des Bereiches der zentralen Außenluftaufbereitung an. Hier ist es möglich, kurzfristig mit einem überschaubaren Aufwand einen großen Nutzen zu erzielen.

In jedem Falle aber ist die Effizienz der bestehenden Ventilator­ein­heit(en) zu prüfen, um evtl. zumindest dieses Potential der Betriebskosteneinsparung auszuloten. Grundsätzlich ist für das Sanierungskonzept von raumlufttechnischen Anlagen in Kliniken eine „Life-Cycle-Costs“-Berechnung erforderlich, da nur diese eine auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmte Wirtschaftlichkeitsberechnung liefern kann – die Energiekos­teneinsparpotentiale sind gerade in einem Dauerbetrieb in Kliniken überaus hoch. Im Sinne des Konjunkturpaketes II ist jedem Klinikbetreiber anzuraten, eine energetische Überprüfung der raumlufttechnischen Anlagen durchführen zu lassen. Es besteht gerade für die Initialbewertung und auch für eine folgende Detailbewertung des Sanierungspotentials der Lüftungs- und Klimatechnik eines Fachingenieurbüros oder Klimageräteherstellers die Möglichkeit, einen Großteil dieser Beratungskosten von der KfW-Bank erstattet zu bekommen (Zuschuss zur Energieeffizienzberatung; Sonderfonds Energieeffizienz in KMU), sowie einen günstigen Investitionskredit (ERP – Umwelt- und Energieeffizienzprogramm) zu erhalten.