Luft-/Luft-Wärmepumpen
heizen Lungen-Sanatorium

Internationale Kooperation ermöglicht beispielhafte Gebäudesanierung: In Ungarn ist jetzt ein Sanatorium von Grund auf renoviert und in diesem Zuge mit einer neuen energieeffizienten Heizungsanlage ausgestattet worden. 34 Luft-/Luft-Wärmepumpen und 568 Umluft-Innengeräte versorgen das 17 000 m² große Gebäude ganzjährig mit Wärme. Im Verbund mit weiteren Sanierungsmaßnahmen konnte der Energieverbrauch für Heizen und Warmwasserbereitung dabei deutlich gesenkt werden.

Im ungarischen Mátra-Gebirge zwischen altem Mischwaldbestand und Traminer-Wein-Rebstöcken, bei klarer Luft, trockenen Sommern und langen Wintern, erhebt sich ein Gebäude, dessen architektonischer Grundriss auf Wunsch des Erbauers einem überdimensionalen Flugzeug nachempfunden ist. Das Gebäude wurde Mitte der zwanziger Jahre des vorigen Jahrhunderts erbaut. Die exponierte Lage bot sich als Heilanstalt für Lungenerkrankungen aufgrund des subalpinen Klimas und der überdurchschnittlich vielen warmen Sonnentage in dieser Gegend an.

„Bei der Errichtung des Gebäudes zu Beginn der zwanziger Jahre wurde auf eine weitestgehende autarke Versorgung geachtet. Da das Gelände noch unerschlossen war, wurde auf Versorgungsleitungen verzichtet. Es gab lediglich einen Elektrizitätsanschluss, der damals schon auf eine Kapazität von 10 kW ausgelegt war“, erklärt Ervin Homolka, Regionalleiter in Ungarn für Mitsubishi Electric (www.mitsubishi-les.de). Alle übrigen Güter des täglichen Bedarfs wurden größtenteils vor Ort produziert. Im Laufe der Jahre folgten weitere Gebäude als Lagerhäuser und Wohnungen für die Angestellten und das Personal auf dem weitläufigen Gelände.

Hoher Energieverbrauch gehört der Vergangenheit an

In den frühen 1960er Jahren fand eine erste große Renovierungsaktion statt, bei der die Wärmeversorgung von vormals Kohle auf Schweröl umgestellt wurde. Das Schweröl wurde in drei jeweils 1 Million Liter fassenden Erdtanks eingelagert. In einem Kesselhaus erzeugte der Brennstoff Heißdampf, der über Nahwärmeleitungen in das Wärmeverteilungssystem zu den Gebäudeteilen geführt wurde. Über eine Zentralheizung mit Radiatoren wurden die Räume beheizt. Um das Schweröl pumpfähig zu machen, musste es auf einer Lagertemperatur von etwa 40 °C gehalten werden. Hierzu war einer der vier Heizkessel ganzjährig in Betrieb. Die überschüssige Wärme wurde so auch in den Sommermonaten in die Wärmeverteilung abgegeben und das Gebäude ständig geheizt.

„Das war eine große Energieverschwendung und ökologisch nicht zu verantworten. Zumal die Kühlung im Sommer über die Fenster erfolgte“, so Homolka. Im Jahre 2010 stand dann wieder eine Sanierung des 17 000 m² Gebäudekomplexes an – unter streng energetischen Gesichtspunkten und der klaren Vorgabe den Energiebedarf zum Heizen und für die Brauchwasserbereitung effizient zu gestalten. Mit der finanziellen Unterstützung eines norwegischen Fonds sollte in einem ersten Schritt das Hauptgebäude renoviert werden. Vor dem Hintergrund dieser Ausgangssituation wurde auf einem Rundgang und der anschließenden Auswertung beschlossen, welche Maßnahmen hierfür sinnvoller Weise zu ergreifen waren.

Zwei Kriterien waren bei der Ausschreibung dieses Projektes ausschlaggebend. Zum einen der Wunsch des Eigentümers den energetischen Standard des Gebäudes spürbar zu verbessern, ohne den Anblick des Gebäudes sowie den historischen Ursprung zu beeinträchtigen. Das hieß, unabhängig davon, welche Maßnahmen hier ergriffen werden sollten, durfte das Erscheinungsbild des Komplexes nicht verändert werden. Das zweite Kriterium war, dass alle Arbeiten im laufenden Betrieb störungsfrei durchgeführt werden mussten; was für alle Beteiligten eine große Herausforderung darstellte, da hier ca. 400 Patienten von ca. 300 Personen medizinischem und anderem Fachpersonal im Jahresdurchschnitt betreut werden. Aufgrund der Größe des Projektes wurden die unterschiedlichen Gewerke an Unternehmen aus der Region vergeben.

Dämmung und Fenstertausch

Die umfangreichen Modernisierungsarbeiten umfassten drei Maßnahmen: Zum einen wurden die 15 000 m² Außenfassade des Haupttraktes erneuert. Dabei wurde die Gebäudehülle mit einer 10 cm starken Dämmschicht versehen. Gleichzeitig wurden die Kellerdecke sowie die oberste Geschossdecke mit einer 20 cm dicken Dämmung verkleidet, um Wärmeverluste umfassend zu verringern. Ein weiterer Renovierungsschritt sah den Austausch der alten Fenster vor. Während die ursprünglichen Fenster noch Eisenkreuze hatten, in die die Glasscheiben mit Kitt eingefügt waren, sind die neuen Fenster mit doppeltverglasten und wärmedämmenden Scheiben ausgestattet. „Optisch unterscheiden sich die neuen Fenster nicht von den alten, nur in ihrer spezifischen Wärmedurchlässigkeit. Damit war eine Vorgabe der Ausschreibung erfüllt, dass der architektonische Stil des Gebäudes erhalten bleiben sollte“, so Homolka.

Als dritter Teil der Renovierungsmaßnahmen wurde mit der kompletten Neuinstallation der Heizungsanlage begonnen. Statt mit der alten Zentralheizung auf Heißdampfbasis wird das Gebäude nun mit modernen „Zubadan“-Wärmepumpen von Mitsubishi Electric vom Typ „PUHY- HP VRF“ beheizt. Im Gebäudeinneren sorgen Umluftgeräte als Wand-, Decken- oder Kanaleinbaugeräte für eine angenehme Wärmeverteilung. Die Installation der Heiztechnik wurde dabei von dem kältetechnischen Fachbetrieb Budatech GmbH aus Budapest durchgeführt. Entsprechend ihrer Grundphilosophie übernahm das Unternehmen sowohl die Planung, d. h. Auslegung, als auch die Gerätelieferung und Installation der Anlage. „Später kommen dann noch Service und Wartung hinzu“, wie Tamás Kiss, einer der beiden Geschäftsführer von Budatech, bemerkt. Die Auslegung des neuen Heizungssystems erfolgte erst, nachdem die Ermittlung des energetischen Bedarfs abgeschlossen war. Hierfür waren die k-Werte des Außenputzes und der Fenster ausschlaggebend. Es wurde dafür eigens der Wärmebedarf für jeden Raum einzeln berechnet. Das war notwendig, da jeder Raum unterschiedliche Bedingungen aufweist.

Verringerter Wärmebedarf schafft optimale Voraussetzung

Beispielsweise unterscheidet sich der Wärmeeintrag in Räume mit Nord- oder Südlage erheblich. Um einen optimalen Energieeinsatz zu erzielen, war eine Einzelraumberechnung notwendig. Die genaue Auswahl der Innengeräte nach benötigter Leistung war auch deshalb erforderlich, da sich der Wärmebedarf durch die beiden zuvor beschriebenen Maßnahmen erheblich verringert hatte. Lag der Heizwärmebedarf vor der Renovierung ungefähr bei 2 MW pro Jahr, so konnte dieser durch die energetischen Einsparmaßnahmen auf etwa 840 kW im Jahr reduziert werden. Das heißt, der Energiebedarf wurde um rund 60 % verringert.

Ähnlich wie für die Fenster war bei der Aufstellung der Wärmepumpen  ausschreibungsbedingt vorgegeben, dass das äußere Erscheinungsbild des Gebäudes nicht beeinträchtigt werden durfte. Hierfür ergab sich aus der Gebäudestruktur eine praktikable Lösung. Die Mehrzahl der Außengeräte wurde etagenweise in die turmähnlichen Gebäudeabschnitte platziert, die komplett geschützt sind. Die Türme befinden sich links und rechts des Haupttraktes und sind mit diesem durch Lauben- bzw. Terrassengängen verbunden. Die Geräte auf einer Etage versorgen jeweils die Innengeräte auf demselben Stockwerk. So wurden Druck- und Leistungsverluste durch lange Kältemittelleitungen vermieden. Die Türme sind so ausgerichtet, dass eine Seite nach Süden und die andere nach Norden zeigt. Der Lufteinzug erfolgt über die wärmere Südseite und der Luftauslass entsprechend über die Nordseite nach draußen. Das wurde in die Planung miteinbezogen – ebenso die Sonneneinstrahlung und auch die Sonnenstunden, die in Ungarn zu jeder Jahreszeit relativ hoch sind.

Zwei weitere Punkte begünstigen den Einsatz der modernen Luft-/Luft-Wärmepumpentechnologie. Zum einen ist die Luftfeuchtigkeit hier vor Ort verhältnismäßig niedrig, so dass die Abtauverluste im Winter geringer als durchschnittlich ausfallen und den Wirkungsgrad erhöhen können. Zum anderen war die „Zubadan“-Technologie zum Zeitpunkt der Ausschreibung die einzige am Markt, mit der ein Luft-/Luftsystem angeboten werden konnte, das eine hundertprozentige Heizleistung auch bei sehr tiefen Außentemperaturen gewährleistet. Die Auslegung von Heizungsanlagen ist in Ungarn bei -15 °C vorgeschrieben.

Zentrale Steuerung

Die Einbindung der einzelnen Geräte in die Regelstrategie sah vor, dass die Einzelraumnutzer, also die Patienten, keine Zugriffsmöglichkeiten auf das Gerät haben sollten, sondern die Zimmertemperatur nur durch den Betreiber bzw. das Krankenhauspersonal eingestellt werden können. Der Zugriff auf die insgesamt 34 Außen- und 568 Innengeräte erfolgt über die Zentralfernbedienungen „G(B)-50A“, die zu einem Gesamtsystem verbunden wurden, um die Innengeräte zu steuern und zu überwachen. Dazu wurde zusätzlich die Bediensoftware „TG2000“ installiert. Die einzelnen Zentralfernbedienungen, die über das Gebäude verteilt sind, laufen auf dem Netzwerk zusammen, das sich auf einem PC in der Rezeption befindet.

Das ausführende Fachhandwerksunternehmen verfügt darüber hinaus auch über eine spezielle Wartungssoftware, das „Maintenance-Tool“, um die gesamte Anlage auch von der Ferne überwachen zu können. Auf diese Weise können z. B. Feineinstellungen über das Internet umgesetzt werden, ohne dass Kosten für Vor-Ort-Termine anfallen. Auf der anderen Seite können entsprechende Werkzeuge oder Ersatzteile gleich mitgenommen werden, sollten routinemäßige Wartungsarbeiten erforderlich sein. Über einen Remote-Zugriff wäre rein theoretisch sogar der Zugriff von der Mitsubishi-Unternehmenszentrale aus Ratingen in Deutschland möglich gewesen. Insgesamt wurden bei diesem ersten von drei Projektabschnitten rund 18 000 m Kupferrohr verlegt. Alle technischen Bauteile wurden mit Bus-Leitungen verbunden, die insgesamt gesehen auf eine Länge von gut 25 000 m kommen. Darüber hinaus wurden ungefähr 20 t in Form von Befestigungsmaterial und Rohrleitungsdämmung verbaut.

Fazit / Ausblick

Mit der Sanierung des ersten Abschnitts des Sanatoriums wurde ein großer Schritt in Richtung Energieeinsparung und effizientes Heizen vollzogen. Die Dämmung der Gebäudehülle sowie der Fenstertausch reduzierten den Wärmebedarf des Hauptgebäudes um über 60 % von 2 MW auf rund 840 kW. Diese werden statt wie bisher von einer alten, umweltverschmutzenden Schwerölheizung mit 34 dezentral angeordneten und umweltfreundlichen Luft-/Luft-Wärmepumpensystemen abgedeckt. Die zentrale Steuerung und Überwachung der Anlage über Zentralfernbedienungen und das Internet erhöhen die Energieeffizienz und die Betriebssicherheit signifikant.

Als nächster Schritt ist vorgesehen, die Gebäude, die um das eigentliche Hauptgebäude herum gruppiert sind, nach dem gleichen Muster zu renovieren. Denn ca. 200 bis 300 m oberhalb des Sanatoriums gibt es noch ein Kurhotel, das ebenfalls zu dieser Institution gehört und vom Betreiber stärker einer touristischen Nutzung zugeführt werden soll. Hinzu kommen Mitarbeiter-Wohnblocks sowie einige weitere kleine Gebäude. Das Basiskonzept aus wärmedämmenden Maßnahmen und Ersatz der kompletten Heizungsanlage durch ein regeneratives System wird auch hier wie bereits beim Hauptgebäude durchgeführt werden.