Wärmepumpen im Krankenhaus

Übersicht

>> Energiebedarf und -versorgung von Krankenhäusern

>> Allgemeine Einsparmaßnahmen im Krankenhaus

>> Einsatzmöglichkeiten von Wärmepumpen in Krankenhäusern

>> Kontaktformular zur Energieeffizienzberatung

Energiebedarf und -versorgung von Krankenhäusern

: Klinikum Aachen

In Krankenhäusern beträgt der Anteil der Energiekosten an den Gesamtkosten häufig weniger als 5%. Der rationelle Energieeinsatz hingegen weist große Einsparpotenziale auf, die in verschiedensten Pilotprojekten nachweislich erreicht worden sind. Sowohl im Bereich Wärme als auch im Bereich Strom sind signifikante Potenziale vorzufinden. Gleiches gilt für die Bereiche Wasser und Abwasser.

Werden hier Energiesparmaßnahmen vorgenommen, so muss berücksichtigt werden, dass sich in Krankenhäusern durch Umstrukturierungen, Stilllegungen und Zubau von Betriebseinheiten die Auslastung der haustechnischen Anlagen und damit die Anforderungen an ihre Leistungsgrößen ebenso ändern. Daher ist von entscheidender Bedeutung, dass bei allen Veränderungen der Haustechnik die Auswirkungen auf die angeschlossenen Funktionsbereiche berücksichtigt werden. Entsprechend der vielfältigen Energiebedarfsansprüche gibt es ebenso vielfältige Einsparmassnahmen und Einsatzmöglichkeiten für Wärmepumpen bis hin zur direkten Nutzung der Geothermie.

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Allgemeine Einsparmaßnahmen im Krankenhaus

hydraulische Entkopplung der Kessel (Pufferspeicher)
Bedarfsabhängige Regelung der Umwälzpumpen
Isolierung von Leitungen und Armaturen
automatische Thermostatregelungssysteme
außentemperaturabhängige Steuerung der Vorlauftemperatur
Einbau von Durchflussbegrenzern oder selbstschließende Armaturen
bedarfsorientierte Dampferzeugung (u. U. Dezentralisierung der Dampferzeugung)
zentrale Steuerung der Kälteversorgung
Kältespeicherung durch Eisspeicher
Optimierung der Strombezugskonditionen (Blindstromkompensation)
Vermeidung extremer Lastspitzen durch Lastmanagementsystem
Einsatz energiesparender Großgeräte für Küche und Wäscherei
Optimierung elektrisch betriebender Lüftungsanlagen, Umwälzpumpen etc.
Optimierung der Beleuchtung
energiesparende Außenhülle
organisatorische Änderungen und Verhaltensänderungen der Mitarbeiter

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Einsatzmöglichkeiten von Wärmepumpen in Krankenhäusern

Tiefe Erdwärmesonde mit Groß-Wärmepumpe

: Schematische Darstellung einer Tiefe Erdwärmesonde (Quelle: Stoltenberg Energie GmbH)

Die Tiefe Erdwärmesonde ist eine wirtschaftliche und klimafreundliche Alternative zur fossilen Grundlastwärmeerzeugung und wegen des 100%igen Einsatzes der Geothermie als einziger Inputfaktor unabhängig von Preissteigerungen anderer Ressourcen. Die Kombination mit einer Wärmepumpe realisiert dann die aus hygienischen Gründen in Krankenhäusern geforderten hohen Brauchwassertemperaturen. Tiefen Erdwärmesonde sind grundsätzlich Standort unabhängig und damit abnehmernah und ohne weiträumige Verteilungsnetze in vielen Krankenhäusern einsetzbar. Sie zeichnen sich durch ihr einfaches Konstruktionsprinzip und außerordentliche Langlebigkeit aus. Mit einer thermischen Leistung von 750 kW bis etwa 1 MW eignen sich Tiefe Erdwärmesonden hervorragend für die ganzjährige Grundlastwärmeversorgung eines Krankenhauses.

Erdwärmesonden bestehen aus lediglich einer Bohrung und einem koaxialen Steigrohr. Das Funktionsprinzip einer Erdwärmesonde beruht auf dem konduktiven Wärmetransport aus dem Gestein in die Bohrung. Dadurch erwärmt sich das Wasser innerhalb der Bohrung auf dessen Weg in die Tiefe. Am tiefsten Punkt der Bohrung angekommen, kehrt sich die Fließrichtung um, so dass nun das erhitzte Wasser durch ein zentral in der Bohrung installiertes Förderrohr wieder an die Oberfläche gelangt. Bei einer Erdwärmesonde handelt es sich somit um einen geschlossenen Wasserkreislauf, der keinerlei Umweltbeeinträchtigungen befürchten lässt. An der Oberfläche sorgt nun eine Groß-Wärmepumpe zur Realisierung der im Krankenhaus notwendigen Heiz- und Brauchwassertemperaturen.

Die Wirtschaftlichkeit der Tiefe Erdwärmesonde hängt im Wesentlichen von der Leistung und der Betriebsstundenzahl ab. Da die Tiefe Erdwärmesonde verschwindend geringe Betriebskosten aufweist, sinken die Kosten pro erzeugter kWh mit zunehmender Nutzungsdauer, sodass die Grundlastwärmeversorgung eines Krankenhauses äußerst wirtschaftlich und ökologisch geschehen kann. Von besonderer Bedeutung ist zudem die hohe Stabilität der erzeugten kWh-Preise und somit Unabhängigkeit von der in letzter Zeit hohen Volatilität sämtlicher Inputpreise zur Energieerzeugung.

Abluftwärme aus Kälteanlagen

: Abluftwärmenutzung aus Kühlräumen in Krankenhäusern

Die in Krankenhäusern oftmals anfallende niedertemperierte Abluftwärme aus Kälteanlagen lässt sich oft mit geringem Aufwand zur Heiz- und Brauchwasserbereitung nutzbar machen und kann so zusätzliche Kesselanlagen unterstützen und den Brennstoffverbrauch oder auch die Anlagengröße selbst reduzieren helfen. Um die Wärme vollständig zu nutzen und somit eine optimale Wirtschaftlichkeit zu erreichen, sollte der zu ladende Warmwasserspeicher in die zentrale Warmwasserversorgung eingebunden werden. Dieser kann in Kaskade mit einem weiteren Warmwasserspeicher geschaltet werden. Die Wärmerückgewinnung speist dann in den ersten Speicher ein und wärmt so Kaltwasser vor, das aufgrund seiner niedrigen Temperatur eine gute Wärmeübertragung gewährleistet. Ein zweiter Speicher stellt dann die bedarfsgerechte Versorgung mit Warmwasser sicher, indem ein Heizkessel oder ein BHKW situativ nachheizt. Auf Grund langer Laufzeiten der Kältemaschinen ist die Rückgewinnung großer Wärmemengen möglich und führt so zu kurzen Amortisationszeiten.

Abwärmenutzung von Kompressoranlagen

Bei der Drucklufterzeugung verbleibt physikalisch bedingt nur ein sehr geringer Teil der aufgewendeten Energie in der Druckluft. Der Großteil der elektrischen Leistung eines Kompressors wird in Wärme umgesetzt, die bei einem voll gekapselten Schraubenkompressor zu über 90% der zugeführten elektrischen Leistung als Wärme zurück gewonnen werden kann. Als Übertragungsmedium kann Luft oder Wasser dienen. Mit dieser Wärme können zum Beispiel in der Nähe gelegene Räume des Krankenhauses geheizt, Brauchwasser erwärmt oder betriebsinterne Prozesse unterstützt werden, die Wärme im gegebenen Temperaturbereich benötigen. Natürlich ist hier auch die Speisung von Wärmepumpen sinnvoll, um das Temperaturniveau hoch zu „pumpen“ und somit weiteren Verwendungsmöglichkeiten im Krankenhaus zukommen zu lassen. Bei luftgekühlten Kompressoren wird die erwärmte Kühlluft über möglichst kurze Luftkanäle zur Luftwärmepumpe transportiert. Bei wassergekühlten Kompressoren kann durch Einbau eines Wärmetauschers in den Fluidkreislauf oder eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe die Abwärme ebenfalls zu Heizzwecken im Krankenhaus verwandt werden.

Abwasserwärmenutzung durch eine Wärmepumpe

: Abwasserwärmerückgewinnung im Krankenhaus

Das in Krankenhäusern in großem Umfang anfallende Abwasser kann über einen Wärmetauscher und eine Wärmepumpe zurück gewonnen und energetisch nutzbar gemacht werden. Ein Wärmetauscher entzieht einem Zwischenspeicherbecken, die Energie der gesammelten Abwässer, die sich sinnvoll zusammenführen lassen. Eine Schmutzwasserpumpe fördert nun dieses Wasser zum Gegenstromwärmetauscher bevor die Abwässer der Kanalisation zugeführt werden. Eine Wärmepumpe nutzt nun diese Wärme "der kalten Seite", um z. B. die im Krankenhaus nötigen Brauchwassertemperaturen zu erreichen. Aufgrund der ganzjährig verfügbaren hohen Abwassertemperatur und der langen Anlagenlaufzeiten ergeben sich relevante Kosten- und CO2-Einsparungen. Zudem wird das Abwasser gekühlt und kommt den Auflagen zur Abwasserrückführung entgegen.

Weitere Ansatzpunkte

>> Einbau von Abgas-Wärmerückgewinnungsgeräten hinter Heißwasser- oder Dampfkesseln

>> Wärmerückgewinnung aus Abschlämmwasser bei Dampfkesselanlagen

>> Installation von Abgaswärmetauschern

>> Latentwärmenutzung eines Eisspeichers

>> Einbau von Wärmerückgewinnungsanlagen in Lüftungs- und Klimaanlagen

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Energieeffizienzberatung Krankenhaus

Innerhalb unserer Energieeffizienzberatung analysieren wir die Wärmeversorgung Ihres Krankenhauses (Initialberatung). Darauf aufbauend werden Wärmeversorgungskonzepte entwickelt, die eine mögliche Wärmepumpennutzung fokussieren (Detailberatung). In dieser ermitteln wir unterschiedliche Anlagenszenarien und bewerten diese in einer Energie-, Gesamtkosten- und CO2-Bilanz. Dies versetzt Sie in die Lage, das von Ihnen präferierte Konzept weiter zu verfolgen.

Eine Energieeffizienzberatung ist immer bei komplexeren Prozessen zu empfehlen, die nicht durch „Standardlösungen“ bedient werden können bzw. die genaue Analyse mehrerer Möglichkeiten häufig zu besseren Lösungen führen kann. Die Energieeffizienzberatung wird von der KfW bezuschusst. Eine eintägige Initialberatung kostet für Sie dann nur 160€. Einzige Voraussetzung ist, dass zunächst die Anträge mit Projektbeschreibung bei der KfW eingereicht werden. Diese würden wir selbstverständlich für Sie vorbereiten.

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Kontaktformular zur Energieeffizienzberatung

Vielen Dank für Ihre Mühe. Ihre Angaben werden selbstverständlich vertraulich behandelt und nicht an Dritte weitergegeben. Sie dienen ausschließlich der von Ihnen gewünschten Kontaktaufnahme und werden anschließend gelöscht.

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Hier finden Sie weitere Informationen zu Wärmepumpen im Gewerbe

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