Kurzgutachten Energiekonzept PKI 2008

Kurzzusammenfassung
Prüfung und Optimierung Energiekonzept und dynamische Gebäudesimulationen
Krankenhausneubau Siloah / Ostst
Oststadt
stadtadt-Heidehaus
Pfeil & Koch ingenieurgesellschaft
Die Pfeil & Koch ingenieurgesellschaft (PKi) wurde von der Klinikum Region Hannover GmbH mit der
Begutachtung eines Energiekonzeptes für den Krankenhausneubau beauftragt.
Die Pfeil & Koch ingenieurgesellschaft ist spezialisiert auf die Konzeption nachhaltiger Energiekonzepte, wobei
ein Schwerpunkt des Unternehmens auf dem innovativen Einsatz erneuerbarer Energien liegt. Durch die
ganzheitliche Betrachtung, bei der die Hülle des Gebäudes und ihr technischer Inhalt optimal aufeinander
abgestimmt werden, erstellen wir nachhaltige und wirtschaftliche Energiekonzepte, die den Bedürfnissen von
Mensch und Umwelt gerecht werden.
Mit einem Team aus erfahrenen Ingenieuren verschiedener Fachdisziplinen entwickeln wir in einem integralen
Ansatz mit Bauherren, Architekten und dem gesamten Planungsteam maßgeschneiderte Lösungen. Dass
Ökonomie und Ökologie dabei Hand in Hand gehen, haben wir seit der Gründung unseres Unternehmens im
Jahr 1997 in zahlreichen Projekten bewiesen.
Herr Pfeil ist Mitglied im Verband der Beratenden Ingenieure und arbeitet in einer Arbeitsgruppe „Kühlung von
Patientenzimmer“ des AKG (Architekten für Krankenhausbau und Gesundheitswesen im BDA e.V.) mit. Neben
zahlreichen Veröffentlichungen erfolgreicher eigener Projekte zum Thema Nachhaltigkeit und innovativer
Energiekonzepte, unterrichtet Herr Pfeil im Rahmen eines Lehrauftrages an der Hochschule für Technik in
Stuttgart das Fach „Nachhaltigkeit und Technische Systeme im Gebäude“.
Kurzzusammenfassung der Begutachtung
In den Planungsvorgaben des Bauherrn sind Ansätze eines Energiekonzeptes formuliert. Aufgabe der Pfeil &
Koch ingenieurgesellschaft ist die Überprüfung dieser Unterlagen auf ein ganzheitliches Energiekonzept und die
Herausarbeitung von Optimierungspotentialen.
Es wurde von PKi bestätigt, dass der Ansatz einer wasserdurchströmten Betonkernaktivierung für die
Patientenzimmer eine richtige und wesentliche Komponente in einem ganzheitlichen Gebäudeklimatikkonzept
ist. Bei diesem System werden wasserführende Rohrschlangen in die Geschoßdecken einbetoniert und z.B. im
Sommer mit 18-grädigem Wasser durchströmt. Dieses Kühlungskonzept sorgt im Zusammenspiel mit einer
energetisch optimierten Fassade für behagliche Raumtemperaturen in den Patientenzimmern. Im Winter kann die
Betonkernaktivierung zur Beheizung der Räume herangezogen werden, indem die Rohrleitungen mit 28grädigem Wasser beschickt werden. Da die Betonkernaktivierung ein sehr träges System ist, ist es richtig, dass
weiterhin konventionelle Heizkörper, die schnell und individuell regulierbar sind, zum Einsatz kommen.
Im Energiekonzept wird vorgeschlagen, die bis in 10m Tiefe reichenden Gründungspfähle des Gebäudes mittels
Rohrschlangen als Energiepfähle auszubauen und so Kälte aus dem Erdreich für die Gebäudekühlung zu nutzen.
Die Überprüfung dieses Vorschlages ergibt, dass es ökologisch und ökonomisch sinnvoller ist, auf ein System
von Erdsonden zu setzen und dies mit einer reversiblen Wärmepumpe zu kombinieren. Damit wäre sowohl eine
regenerative Kältenutzung aus Erdsonden im Sommer aber auch eine regenerative Wärmenutzung im Winter
möglich.
Großes Optimierungspotential liegt insbesondere bei der hydraulischen Einbindung einer geothermischen
Anlage und des Systems zur Betonkernaktivierung in die gesamte Wärme- und Kälteerzeugung. Als richtig wird
der Ansatz der Fernwärmenutzung angesehen um damit Spitzenwärmelasten abzudecken. Ebenso wird die
Kompressionskälteerzeugung zur Deckung von Spitzenkühllasten mit Einsatz der Option „freie Kühlung“ für
Kurzzusammenfassung, Klinikum Region Hannover
geeignet befunden. Bei der weiteren Optimierung muß allerdings beachtet werden, dass die Temperaturniveaus
für die Betonkernaktivierung den optimalen Einsatz der Geothermie und der freien Kühlung ermöglichen und
diese im Betriebsfall nicht durch konventionelle Wärme- und Kälteerzeuger verdrängt werden.
Für die Patientenzimmer wird eine kontrollierte Be- und Entlüftung vorgeschlagen. Dies ist aus hygienischen
und auch aus energetischen (Wärmerückgewinnung aus der Abluft) Gründen zu befürworten. Die geförderten
Luftmengen sind in der weiteren Planung zu optimieren. Weiteres Optimierungspotential besteht in der
Zuluftkühlung bei sehr hohen Außentemperaturen.
Ein ganzheitlicher Ansatz für die Gebäudehülle ist wichtig, damit ein weiches Konzept, wie es hier
vorgeschlagen wird, zur Kühlung der Patientenzimmer funktionieren kann.
Zur Optimierung und Überprüfung des Zusammenspiels der Fassade mit der Bauteilaktivierung wurden
dynamische Gebäudesimulationen durchgeführt. Dadurch war es möglich das gebäudeklimatische Konzept der
Patienten- und Arztzimmer detailliert zu untersuchen. Mit Hilfe der dynamischen Gebäudesimulation konnten
die sich einstellenden Temperaturverläufe in den Räumen unter unterschiedlichen Randbedingungen (mit/ohne
Sonnenschutz, Bauteilaktivierung an/aus) zeitlich dargestellt und daraus Optimierungsmaßnahmen abgeleitet
werden.
Als Ergebnis der Simulationen konnte festgestellt werden, dass das Fassadenkonzept mit auskragenden
Brüstungsbalkonen und außen liegendem, von oben herunterfahrendem 2-stufigem Sonnenschutz mit
Screengewebe in Verbindung mit der Bauteilaktivierung zu thermisch behaglichen Raumtemperaturen auch
während extremer Hitzeperioden führt. Bei Fehlbedienung der Sonnenschutzelemente kann es während einer
Hitzeperiode zu einem Anstieg der Raumtemperatur über den thermisch behaglichen Bereich hinaus kommen.
Die U-Werte der Gebäudehülle liegen wie in der HU-Bau beschrieben unter den gesetzlichen Anforderungen der
EnEV 2007 und auch unter den Forderungen der zukünftigen EnEV 2009. Wichtig für eine energieeffiziente
Ausbildung der Fassade ist ein ausgewogenes Verhältnis von opakem und transparentem Fassadenanteil. Dies
wird mit dem vorhandenen Verhältnis von 40% opakem und 60% transparentem Anteil erreicht.
Für das Vorhaben ist in der weiteren Planung eine primärenergetische Optimierung unter Berücksichtigung der
Anlagentechnik und der Gebäudehülle durchzuführen, um ein nachhaltiges Gesamtenergiekonzept zu
gewährleisten.
aufgestellt, Stuttgart 23.10.2008
Pfeil & Koch ingenieurgesellschaft
Beratende Ingenieure VBI
Marienstraße 37 • 70178 Stuttgart
Tel. 0711/674474-0 • Fax 0711/674474-10
e-mail: [email protected] • net: www.pk-i.de
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