„Planung von nachhaltigen Gesundheitsbauten“ – ein steiniger Weg

1. „Planung von nachhaltigen Gesundheitsbauten“ – ein steiniger Weg Dipl.-Ing. Jens Rieksmeier

2. Status Quo - • Energiebedarf von Gesundheitsbauten • Gesundheitsgebäude zählen zu die Gebäude mit den höchsten spezifischen Energieverbräuchen • je Bett übersteigt der Energiebedarf den eines Einfamilienhauses (Heizwärme: ca. 25.000 kWh/a Bett + Strom ca. 8.000 kWh/a Bett) • in vielen Krankenhäusern übersteigen die Energiekosten schon jetzt 1Mio €/a • Anteil der Energiekosten an den Gesamtkosten ca.2-3% mit steigender Tendenz Quote der energetisch optimierten Neubauten im Gesundheitswesen max. 20% Ausgewertete Energieverbräuche Krankenhäuser (Quelle: Energieagentur NRW, 2007)

3. „Planung von nachhaltigen Gesundheitsbauten“ – ein steiniger Weg Brandschutz Hygiene Normen Kompetenz Zeit Motivation Investition

4. Motivation des Bauherrn - am Anfang steht das Wissen • wie hoch ist das Optimierungspotential • welche Energieeinsparungen sind bei gleichen Gesamtkosten möglich • oder um welchen Prozentsatz können die Energiekosten bei welchem Kapitaleinsatz gesenkt werden • welche Maßnahmen können wirtschaftlich umgesetzt werden – oder wie kann die Wirtschaftlichkeit des Gebäudes verbessert werden • Definition der Ziele • welches Optimierungsziel ist vorrangig (Wirtschaftlichkeit, Energiebedarf, Investitionskosten, Nachhaltigkeit) • welcher Zeithorizont steht zur Verfügung und wie umfassend soll optimiert werden • Zertifizierung (DGNB, BNB, Passivhaus) Empfehlung – Vorstudie zur Auslotung der Potentiale und Festlegung der Ziele

5. Potentiale - Das Einsparpotential ist vom Projekt abhängig und muss für jedes Gebäude neu bewertet werden • Bettenstationen • Passivhausstandard ist in der Regel wirtschaftlich realisierbar • Vollversorgungsklinik mit Intensivstationen und OP • Unterschreitung der Anforderungen der EnEV um 30% realistisch • Nachhaltigkeitszertifikate • DGNB – Silber mit moderaten Zusatzinvestitionen Vollkostenberechnung Versorgungsvarianten - berechnetes Einsparpotential eines realisierten Objektes (Quelle: SH-a)

6. Das Planungsteam – noch mehr Planungsbeteiligte • Auswirkung auf den Planungsprozess: • frühzeitige Einbindung zusätzliche Fachdisziplinen für Wirtschaftlichkeitsberechnungen und Gebäudesimulationen, Baubiologie • zusätzlicher Zeitbedarf durch wechselseitige Abstimmung und Optimierungsprozesse • zusätzliche Planungskosten Fördergeber & Prüfbehörden

7. Komplexität – die Suche nach dem geeigneten Spezialisten • Hohe Komplexität von Gesundheitsbauten erfordert fachübergreifendes „know-how“ zu • technischer Gebäudeausrüstung (TGA- Planer) • Energieströmen (TGA-Planer, Bauphysiker) • Gebäudehülle und Bauphysik (Bauphysiker, Architekt) • Krankenhaustechnik und Abläufen (Medizinplaner, BO-Planung, Architekt) • Wirtschaftlichkeitsberechnungen und Lebenszykluskosten „Energiefachplaner“ mit fachlicher Unterstützung des gesamten Planungsteams

8. Motivation - Fachplaner • Innovation: • Marktvorteil gegenüber Wettbewerber • Zeit: • hohe Auslastung der Planungsbüros • Optimieren ist zeitaufwendig • Risiko: • unbekannt nicht standardisierte Planungsvorgänge und Produkte • Wiedersprüche zu technischen Regelwerken (Normen, VDI usw.) • drohende rechtliche Konsequenzen und Schadenersatzforderungen • Honorar: • Optimierung durch Reduzierung der Investitionskosten -> Reduzierung des Honorars? • Grundleistung nach HOAI, LP 2: „… Untersuchen von alternativen Lösungsmöglichkeiten einschließlich Wirtschaftlichkeitsvorbetrachtung…“ • besondere Leistungen nach HOAI:Detaillierter Wirtschaftlichkeitsnachweis, Berechnung von Lebenszykluskosten

9. Der geeignete Zeitpunkt – Einbindung in den Planungsprozess • Umsetzbarkeit, Aufwand und Wirtschaftlichkeit der Umsetzung von Maßnahmen zur Verbesserung der Nachhaltigkeit sind maßgeblich vom Zeitpunkt der Berücksichtigung innerhalb der Planungsprozesses abhängig • frühe Definition der Nachhaltigkeitsziele • frühe Einbindung der entsprechenden Experten • enge Zusammenarbeit mit Fachplanern ab Planungsbeginn Beeinflussbarkeit von Nachhaltigkeitsaspekten im Planungsablauf (Quelle: DGNB)

10. Investitionskosten – wer soll das bezahlen • Fördergeber: • Problem: Trennung Investitionskosten – Betriebskosten • in der Regel werden Zusatzinvestitionen zur energetischen Optimierung nicht durch den Fördergeber getragen • Alternative Mittelbeschaffung • Förderdatenbanken für Energieeffizenz (KFW, Bafa usw.) • Fremdfinanzierung • Contracting • PPP • Eigenmittel • bei gegebener Wirtschaftlichkeit einer Maßnahme, ist die Finanzierung durch Eigenmittel oder Kredite gegenüber Contractingvorzuziehen

11. Zeit – Verzögerung des Planungs- und Bauablaufs • Zusätzlicher Zeitaufwand für: • Vorstudien • Wirtschaftlichkeitsberechnungen • Iterative Optimierungszyklen • eventuell verlängerte Bauzeit Wiederspruch zum oft hohen Zeitdruck im Projekt

12. Viele Faktoren – ein Ziel Energieeffiziente, wirtschaftliche hochwertige Gebäude Oft kann eineinzelner Störfaktor den kompletten optimierungsansatz zerstören • Lösungsansätze und Optimierungsvorschläge

13. Lösungsansätze – Vorschlag Optimierungsablauf

14. Analyse – die Wirtschaftlichkeitspyramide (exemplarische Zusammenstellung) Kurzlebige Komponenten (Technik) Langlebige Bauteile (Konstruktion) Kostenintensiv wirtschaftlich gering investiv kostenreduzierend Optimierung der Haustechnik & „hightech“ -Komponenten Optimierung der Gebäudehülle, Werkplanung Optimierung durch „knowhow“ des Architekten, Entwurfsplanung

15. Optimierung im Entwurf • Kompaktheit der Gebäudehülle: • Optimierung des A/V-Verhältnisses • vermeiden von Vor-und Rücksprüngen in der Gebäudehülle • reduziert Investitionskosten und Energiekosten • => hochwirtschaftlich kompakte Gebäudehülle, Bettenhaus West Tübingen(Quelle: SH-A) • Reduzierung der Verkehrsflächen: • geringerer Anteil an Nebennutzflächen • Optimierung der Betriebsabläufe durch kürzere Wege • reduziert Investitionskosten und Energiekosten • => hochwirtschaftlich optimierter Grundriss (Quelle: SH-a)

16. Optimierung der Gebäudehülle • Dämmstoffstärken: • optimale Dämmstoffstärke hängt von vielen Faktoren ab • in der Regel sind über die Mindestanforderung hinausgehende Dämmstoffdicken fast immer wirtschaftlich • Ausnahmen bei sehr hochwertigen Dämmstoffen oder sehr niedrigen Energiebezugskosten Optimierung der Dämmstoffstärke (exemplarisch) • Fensterflächenanteile optimieren: • Fensterflächen sind inkl. der erforderlichen Verschattungseinrichtungen ca. 3-4 mal teurer als Wandflächen • zu große Fensterflächen haben hohen Kühlenergiebedarf oder unbehagliche Innenraumtemperaturen zur Folge • Fensterflächenanteile über 35% sind nach neuer DIN 4108, Teil 2 kaum noch wirtschaftlich realisierbar wirtschaftlich optimaler Bereich Psychiatrie Neuss

17. Optionen - Lüftung & Kühlung • Bedarfsgerechte Luftmengen ! • Luftmengen nicht höher auslegen als notwendig • reduzierte Investitionskosten für Lüftungsanlagen und Gebäude (Geschosshöhen) • Verringert Lüftungswärmebedarf und Strombedarf für Lüftung • => hochwirtschaftlich • Wärmerückgewinnung mit Kreislauf-verbundsystem (Quelle: SEW) • Optimierte Lüftungsgeräte & Kälteerzeugung • Hocheffiziente Kreislaufverbundsysteme • Multifunktionale Wärme- und Kälterückgewinnung • Adiabate Kühlung • Gegebenenfalls Verzicht auf Kälteanlage möglich • Absorptionskältemaschine • Adiabte Kühlung (Quelle: Menerga)

18. Optionen der Wärmeerzeugung • Alternative Energieerzeuger - Blockheizkraftwerke • Idealer Wärmeerzeuger für Krankenhäuser • durch hohen Warmwasserbedarf gleichmäßige Grundlast • hoher Eigennutzungsanteil des erzeugten Strom durch hohen Strombedarf • => bei sinnvoller Auslegung hohe Wirtschaftlichkeit Blockheizkraftwerk (Quelle: Jenbacher GmbH) • Systemtemperaturen der Wärmeverteilung • Reduzieren der Systemtemperaturen verringert Wärmeverluste und erhöht Anlagenwirkungsgrade • Niedertemperaturheizungen • geringe Vorlauftemperaturen • Decken- oder Wandstrahlungsflächen • Betonkernaktivierung • erhöht gleichzeitig thermischen Komfort Flächenheizung (Quelle: STRABAG Real Estate GmbH)

19. Langfristig denken – die Verantwortung von Bauherren, Planern und Fördergebern • Lebenszyklus Auto • Lebensdauer: im Mittel 10 Jahre • energetische Optimierungpotential je Zyklus ca. 10%

20. Langfristig denken – die Verantwortung von Bauherren, Planern und Fördergebern • Lebenszyklus Gebäude • Lebensdauer: im Mittel ca. 50 Jahre • Wirtschaftlich realisierbares energetisches Optimierungspotential mind. 30% • Im Bettenhaus bis zu 80% EnEV 2009 Passivhausstandard ?

21. Projekte - Energie und Nachhaltigkeit Auswahl • LVR-Klinik Bonn, Neubau Passivhaus • LVR-Klinik Langenfeld, Neubau Passivhaus • GlantalklinikMeisenheim, Neubau DGNB Vorzertifikat Silber • Diakonissenkrankenhaus Speyer, Neubau DGNB Vorzertifikat Bronze • Kreiskrankenhaus Aichach, Neubau Green Hospital • St. Marienwörth Bad Kreuznach, Erweiterung und Umstrukturierung, Niedrigenergie/ KFW • Siloah Hannover, ENEV -44% • Lebenshilfe Bad Dürkheim Wohnheim für Behinderte, Neubau Passivhaus • Gymnasium mit Sporthalle Stahnsdorf, Neubau Passivhaus • Berufliche Schulen Biedenkopf, Passivhausstandard

22. Neubau Glantal-Klinik Meisenheim Planungs- und Bauzeit 2010 - 2014 Kenndaten BRI 64.700 m³ Kosten 42 Mio. Euro

23. Glantal-Klinik Meisenheim Grundriss Ebene -1 Physikalische Therapie Küche Innenhof Innenhof KV Magistrale Labor Kapelle Krankengymnastik Technik

24. Glantal-Klinik Meisenheim Grundriss Ebene 0 Röntgen / CT / MRT IMC Neurologie Innenhof Innenhof Innenhof Magistrale Pforte Ambulanz / Chirurgie Ambulanz / Innere Notfallaufnahme / OP Cafeteria Liegendkrankenvorfahrt

25. Glantal-Klinik Meisenheim Grundriss Ebene +1 / Pflegegeschoss Station 1 Station 2 Innenhof Innenhof Innenhof Magistrale Station 3

26. Glantal-Klinik Meisenheim Grundriss Ebene +2 / Reha Reha Station Verwaltung Innenhof Innenhof Innenhof Magistrale Technik

27. DGNB im Projekt Glantal-Klinik Meisenheim • Optimierung der Gebäudehülle • 3-fach Verglasung • Erhöhung der Dämmstärke der Außenwände um 4cm • Verbesserte Wärmeleitfähigkeit der Dachdämmung • Reduzierung der Wärmebrückeneffekte • Blower-Door Messung • Nachweis der Luftdichtheit eines Gebäudes mit dem • Differenzdruckmessverfahren nach EN 13829 • Messung des Gesamtgebäudes mit • hohem Aufwand verbunden • -> Messung eines Referenzbereichs Wärmebrückenoptimierung im Planungsprozess Blower-Door Messgerät

28. DGNB im Projekt Glantal-Klinik Meisenheim • Varianten Energieerzeuger • Konventionell d.h. Niedertemperatur oder • Gasbrennwertkessel (Spitzenlast und Redundanz) • Zusätzlicher Holzpelletkessel (Grundlast) • Zusätzliches Blockheizkraftwerk (Stromerzeugung) • Ergänzende Wärmepumpe mit Geothermie • Varianten Energieerzeuger • Konventionell d.h. Niedertemperatur oder • Gasbrennwertkessel • Zusätzlicher Holzpelletkessel • Zusätzliches Blockheizkraftwerk • Ergänzende Wärmepumpe mit Geothermie Holzpelletkessel (Quelle: KOB) • Optionen Lüftung & Kühlung • Komplette Lüftung des Gebäudes mit Wärmerückgewinnung • Betonkernaktivierung • Adiabate Kühlung • Kühlung über Ersonden/Geothermie • Optionen Lüftung & Kühlung • Komplette Lüftung des Gebäudes mit Wärmerückgewinnung • Betonkernaktivierung • Adiabate Kühlung • Kühlung über Ersonden/Geothermie Blockheizkraftwerk Wärmerückgewinnung mit Kreislaufverbundsystem (Quelle: SEW)

29. DGNB im Projekt Glantal-Klinik Meisenheim • Zur Ausführung freigegebene Maßnahmen • Ökologische Qualität: • Blockheizkraftwerk • 3-fach Verglasung • Erhöhte Dämmstärke der Außenwände • Verbesserte Dachdämmung • Reduzierung der Wärmebrücken • Luftdichtigkeitsmessung • Adiabate Kühlung • Ökonomische Qualität (Lebenszykluskosten) • Blockheizkraftwerk • Adiabate Kühlung • Ökologische Qualität • Ökonomische Qualität

30. 5.2 Der Weg zur DGNB - Zertifizierung DGNB im Projekt Glantal-Klinik Meisenheim • Zur Ausführung freigegebene Maßnahmen • Soziokulturelle und funktionale Qualität • Adiabate Kühlung • Ausgleichsmaßnahmen Parkplätze (Flächeninanspruchnahme) • Thermische Gebäudesimulation für Winter & Sommerfall • 3-fach Verglasung • Luftdichtigkeitsmessung • Messung der Schadstoffe in der Raumluft • Berechnung der Nachhallzeit • Tageslichtberechnung • Extensive Dachbegrünung • Verbesserte Beleuchtung im Außenraum • Zusätzliche und überdachte Fahrradstellplätze • Ökologische Qualität • Ökonomische Qualität • Soziokulturelle und funktionale • Qualität

31. 5.2 Der Weg zur DGNB - Zertifizierung DGNB im Projekt Glantal-Klinik Meisenheim • Zur Ausführung freigegebene Maßnahmen • Technische Qualität: • Nachweis und Berechnung zum Schallschutz • 3-fach Verglasung • Erhöhte Dämmstärke der Außenwände • Verbesserte Dachdämmung • Reduzierung der Wärmebrücken • Luftdichtigkeitsmessung • Prozessqualität • Erstellung eines Entsorgungskonzeptes • Schallschutzmessungen • Führung eines Ausführungshandbuchs je Gewerk • Erstellung einer Bestandsplanung • Erstellung und Variantenberechnung von Ökobilanzen Prozessqualität • Ökologische Qualität • technische Qualität • Ökonomische Qualität • Soziokulturelle und funktionale • Qualität

32. Glantal-Klinik Meisenheim Visualisierung

33. Glantal-Klinik Meisenheim Visualisierung

34. Glantal-Klinik Meisenheim Visualisierung Patientenzimmer

35. Glantal-Klinik Meisenheim Visualisierung Eingangshalle

36. LVR-Klinik Langenfeld - Passivhausstandard Visualisierung Neubau Stationsgebäude Haus 60

37. LVR-Klinik Langenfeld Lageplan

38. LVR-Klinik Langenfeld Grundriss Untergeschoss

39. LVR-Klinik Langenfeld Grundriss Erdgeschoss

40. LVR-Klinik Langenfeld Grundriss 1. + 2. Obergeschoss

41. LVR-Klinik Langenfeld Visualisierung Innenraumperspektive Wohnbereich

42. LVR-Klinik Langenfeld Visualisierung Fassade

43. Krankenhausneubau Siloah und Oststadt- Heidehaus Hannover Planungs- und Bauzeit 2007 – 2014 Kenndaten BRI 258 000 m³ Kosten 182 Mio. Euro Neubau mit 535 Betten

44. Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus Hannover Lageplan Energetische Konzeption: DGNB-Vorbewertung: „Silber“ ENEV – 44%Nutzung Fernwärme Nutzung Geothermie Bauteilaktivierung in Pat.zimmern Kühldecken in ITS/ IMC/ Weaning

45. Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus Hannover E00

46. Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus Hannover E01

47. Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus Hannover Visualisierung Fassade

48. Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus Hannover Visualisierung Eingangshalle

49. Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus Hannover Visualisierung Cafeteria

50. Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus Hannover Visualisierung Fassade