FINAL-REPORT Projekt Health Länderübergreifende Informationsdrehscheibe: Energie- und Ressourceneffizienz im Gesundheitswesen AP 4, Modul ENERGIE 2

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1 FINAL-REPORT Projekt Health Länderübergreifende Informationsdrehscheibe: Energie- und Ressourceneffizienz im Gesundheitswesen AP 4, Modul ENERGIE 2 Analyse des Energieverbrauchs von Wiener Krankenanstalten Gliederung des Energieverbrauchs nach Energieträgern und Zuteilung zu einzelnen Verbrauchern bzw. Verbrauchergruppen Verfasser: Ing. Mag. Georg Trnka Manuel Mitterndorfer, BSc. DI Dr. Günter Simader Ing. Thomas Barth Auftraggeber: Europäische Kommission Europäischer Fonds für regionale Entwicklung MA 27 EU-Strategie und Wirtschaftsentwicklung Wien, März 2012

2 Impressum Herausgeberin: Österreichische Energieagentur Austrian Energy Agency, Mariahilfer Straße 136, A-1150 Wien; Tel. +43 (1) , Fax +43 (1) ; Internet: Für den Inhalt verantwortlich: DI Peter Traupmann Gesamtleitung: Ing. Mag. Georg Trnka Reviewing: DI Dr. Günter Simader, Manuel Mitterndorfer, BSc. Lektorat: Dr. Margaretha Bannert Layout: Ing. Mag. Georg Trnka Herstellerin: Österreichische Energieagentur Austrian Energy Agency Verlagsort und Herstellungsort: Wien Nachdruck nur auszugsweise und mit genauer Quellenangabe gestattet. Gedruckt auf chlorfrei gebleichtem Papier. Die alleinige Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt bei den AutorInnen. Sie gibt nicht die Meinung der Europäischen Gemeinschaft wieder. Die Europäische Kommission übernimmt keine Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen.

3 Inhalt Einleitung Berechnungsgrundlagen Otto-Wagner-Spital (OWS) Pavillon 11 Neurologische Abteilung Pavillon 13 Internistische Abteilung Pavillon 15 Geriatrische Abteilung Pavillon 21 Psychiatrische Abteilung Pavillon Kurhaus Zentralröntgen, Zentrallabor, interne Lungenabteilung und Konsiliarambulanz Pavillon Felix Orthopädische Abteilung Krankenanstalt Rudolfstiftung (KAR) Krankenhaus Hietzing (KHL) Pavillon II Augenabteilung, Gynäkologisch-geburtshilfliche Abteilung, HNO Abteilung, Urologische Abteilung, Zentralröntgen Schnittbildzentrum (SBZ) Energiekennwerte Zusammenfassung Literatur Anhang Pavillon 11 Neurologische Abteilung Pavillon 13 Internistische Abteilung Pavillon 15 Geriatrische Abteilung Pavillon 21 Psychiatrische Abteilung Pavillon Kurhaus Zentralröntgen, Zentrallabor, interne Lungenabteilung und Konsiliarambulanz Pavillon Felix Orthopädische Abteilung Krankenanstalt Rudolfstiftung (KAR) Hochbau Pavillon II Augenabteilung, Gynäkologische-geburtshilfliche Abteilung, HNO Abteilung, Urologische Abteilung, Zentralröntgen Schnittbildzentrum (SBZ) I

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5 Einleitung Einleitung Der vorliegende Bericht wurde im Rahmen des EFRE 1 -Projekts Health Länderübergreifende Informationsdrehscheibe: Energie- und Ressourceneffizienz im Gesundheitswesen erstellt, das den länderübergreifenden Informationsaustausch im Bereich Energie und Ressourceneffizienz zwischen Österreich und Ungarn unterstützen soll. Ziel des Projektes ist es, eine grenzüberschreitende Informationsdrehscheibe aufzubauen, um Krankenhäuser in Grenzgebieten (Österreich/Ungarn) in den Bereichen Energie, Ressourcenmanagement und Wissensentwicklung zu unterstützen. Durch das Projekt soll die Kompetenzentwicklung im Gesundheitswesen im Allgemeinen und in Krankenhäusern im Speziellen mittels Erfahrungsaustausch, Benchmarking, Benchlearning, Training und Wissenstransfer gesteigert werden. Das Projekt gliedert sich in vier Module 2 : i. Wissens- und Qualitätsmanagement ii. iii. iv. Energie Ressourcenmanagement Transfer und Kommunikation Die Österreichische Energieagentur (AEA) arbeitet zentral im Modul Energie. Das Ziel des Moduls Energie ist es aufzuzeigen, welchen Beitrag Krankenhäuser leisten können, um bei gleich bleibender Qualität der Versorgung den Endenergieeinsatz und die CO 2 -Emissionen zu reduzieren. Konkret werden technische und organisatorische Maßnahmen erarbeitet, durch welche eine Reduktion an CO 2 -Emissionen erreicht werden kann. In enger Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Ressourcen Management Agentur (RMA) werden durch die AEA im Modul Energie die folgenden drei Wiener Krankenhäuser untersucht: SMZ 3 Baumgartner Höhe Otto-Wagner-Spital OWS Krankenanstalt Rudolfstiftung KAR Krankenhaus Hietzing KHL Den Ausgangspunkt für die durchzuführenden Untersuchungen im Rahmen des Moduls Energie bildet die Erhebung des Energieverbrauchs (Ist-Situation) der Krankenhäuser. Derzeit wird lediglich der Gesamtenergieverbrauch der Krankenanstalten regelmäßig erfasst und dokumentiert. Derzeit wird durch die Energieträger Fernwärme und Strom in allen drei untersuchten Krankenhäusern der größte Teil des Energiebe- 1 Siehe: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), siehe Creating the future, Programm zur grenzübergreifenden Kooperation Österreich Ungarn , URL: März Weitere Informationen zu den Projektmodulen, sowie zum Projekt finden sich auf den folgenden Websites: Health Länderübergreifenden Informationsdrehscheibe: Energie- und Ressourceneffizienz im Gesundheitswesen, Projektwebsite, URL: März 2011, Health Länderübergreifenden Informationsdrehscheibe: Energie- und Ressourceneffizienz im Gesundheitswesen, Partnerwebsite der Österreichischen Energieagentur, URL: März Sozialmedizinisches Zentrum (SMZ) 1

6 Analyse des Energieverbrauchs von Wiener Krankenanstalten darfs gedeckt. Der durchschnittliche klimabereinigte Fernwärme- und der durchschnittliche Stromverbrauch in den Jahren 2007 bis 2010 der drei Wiener Krankenanstalten sowie die damit verbundenen CO 2 - Äquivalente können den folgenden Abbildungen (Abbildung 1 und Abbildung 2) entnommen werden. 4 Abbildung 1: Durchschnittlicher klimabereinigter Fernwärmeverbrauch und durchschnittlicher Stromverbrauch in den Jahren 2007 bis 2010 (Quelle: Österreichische Energieagentur) Abbildung 2: Durchschnittliches CO 2 -Äquivalent in Bezug auf den durchschnittlichen klimabereinigten Fernwärmeverbrauch und den durchschnittlichen Stromverbrauch in den Jahren 2007 bis 2010 (Quelle: Österreichische Energieagentur) Aufgrund dieser sehr groben Datenaufzeichnungen müssen fehlende Informationen mittels Literaturrecherchen, Energieaudits und Messungen erhoben werden, um den Energieverbrauch der einzelnen Energiesysteme (z. B. Heizung, Warmwasser, Ventilatoren, Beleuchtung etc.) abbilden zu können. Der durch- 4 Für die Berechnung der Klimabereinigung sowie der CO2 -Äquivalente siehe Kap. 1. 2

7 Einleitung schnittliche Energieverbrauch der einzelnen Energiesysteme bzw. Verbrauchergruppen wird von der AEA auf Basis von Berechnungsmodellen kalkuliert. 5 Ziel ist es, den Energieverbrauch der Krankenhäuser in die eingesetzten Energieträger (z. B. Strom, Fernwärme etc.) und die Art der Verwendung (z. B. Haustechnik, medizinische Geräte, Bürogeräte etc.) einzuteilen und entsprechenden Verbrauchergruppen (z. B. Heizung, Warmwasser, Ventilatoren, Beleuchtung etc.) zuordnen zu können. Schließlich geht es im Modul Energie darum, jene Bereiche mit dem größten Energieverbrauch zu identifizieren, Möglichkeiten zur Reduzierung des Energieverbrauchs aufzuzeigen und Schritte zur Nutzung der erkannten Potentiale zu initiieren und deren Umsetzung einzuleiten. Da es im Rahmen des Projekts nicht möglich ist, alle Gebäude der drei zu untersuchenden Wiener Krankenanstalten einer detaillierten Untersuchung zu unterziehen, wurden zur Erhebung des Ist-Zustands bzw. zur Erarbeitung der Berechnungsmodelle in Zusammenarbeit mit den technischen Direktoren und Referatsleitern die folgenden Referenzgebäude für eine detaillierte Untersuchung ausgewählt (Tabelle 1). Durch diese Referenzgebäude wird die differenzierte Ausstattung und Nutzung der gesamten Krankenanstalt bestmöglich abgebildet. Tabelle 1: Für die Erhebung der Ist-Situation ausgewählte Referenzgebäude (Quelle: Österreichische Energieagentur) Krankenanstalten Otto-Wagner-Spital Krankenanstalt Rudolfstiftung Krankenhaus Hietzing Referenzgebäude Pavillon 11 (Neurologische Abteilung) Pavillon 13 (Internistische Abteilung) Pavillon 15 (Geriatrische Abteilung) Pavillon 21 (Psychiatrische Abteilung) Pavillon Kurhaus (Zentralröntgen, Zentrallabor, interne Lungenabteilung und Konsiliarambulanz) Pavillon Felix (Orthopädische Abteilung) Hauptgebäude der Rudolfstiftung (17-geschoßiger Hochbau) Pavillon II (Augenabteilung, Gynäkologischgeburtshilfliche Abteilung, HNO Abteilung, Urologische Abteilung, Zentralröntgen) SBZ (Schnittbildzentrum) Die durchzuführenden Untersuchungen wurden zwischen der Ressourcen Management Agentur (RMA) und der Österreichischen Energieagentur (AEA) nach Art der Verwendung der eingesetzten Energie bzw. nach Verbrauchergruppen aufgeteilt, um eine effiziente Durchführung der Arbeiten zu ermöglichen. Die Erfassung des Energieverbrauchs der Heizungs-, Lüftungs- und Klima-Systeme (HLK-Systeme) sowie der thermischen Gebäudehüllen wurde von der AEA, die Erfassung des restlichen Energieverbrauchs der Gebäude (Beleuchtung, medizinische Geräte, Bürogeräte etc.) von der RMA übernommen. 5 Die für die Berechnung herangezogenen Modelle werden in Kap. 1 Berechnungsgrundlagen beschrieben. 3

8 Analyse des Energieverbrauchs von Wiener Krankenanstalten Der vorliegende Bericht umfasst die Beschreibung und Berechnung des Energieverbrauchs (Ist-Situation) der Heizungs-, Lüftungs- und Klima-Systeme (HLK-Systeme) der Referenzgebäude. Zur Erreichung dieser Ergebnisse wurden die folgenden Tätigkeiten durchgeführt: Organisation von Meetings mit technischen Referatsleitern und Technikern der Projektkrankenhäuser in Absprache mit der RMA, um die Datenerhebungen bestmöglich voranzutreiben und Unklarheiten zu beseitigen. Sichtung der zur Verfügung gestellten Anlagenschemata, AutoCad Pläne und Energieausweise. Berechnung des durchschnittlichen klimabereinigten Heizwärmeverbrauchs sowie des Warmwasserwärmeverbrauchs der zu untersuchenden Gebäude (hierfür wurde das Softwaretool Gebäudeprofi PLUS der ETU GmbH 6 herangezogen). Erhebung notwendiger Daten (z. B. technische Kenndaten, Regelkonzepte etc.) durch Energieaudits. Modellierung von Lastprofilen zur Berechnung des durchschnittlichen Energieverbrauchs der identifizierten HLK-Systemkomponenten (z. B. Kältemaschinen, Ventilatoren, Pumpen etc.) Erstellung von Energieflussdiagrammen zur Darstellung der Gliederung des Energieverbrauchs nach Energieträgern und Zuteilung zu einzelnen Verbrauchern bzw. Verbrauchergruppen. Auf Basis dieser Tätigkeiten konnten Berechnungsmodelle erarbeitet werden (siehe Kap. 1), mithilfe derer der durchschnittliche klimabereinigte Energieverbrauch der HLK-Verbrauchergruppen der Referenzgebäude kalkuliert werden konnte. Im ersten Kapitel des vorliegenden Berichts werden die Grundlagen der Berechnungsmodelle vorgestellt, auf deren Basis der Energieverbrauch der HLK-Komponenten der ausgewählten Gebäude berechnet wurde. Der modellierte Energieverbrauch der HLK-Systeme entspricht einem durchschnittlichen, d.h. klimabereinigten Energieverbrauch und kann daher vom tatsächlich gemessenen Energieverbrauch einzelner Jahre abweichen. Der Hauptteil des Berichts beinhaltet eine Darstellung der installierten HLK-Systeme (Anlagenbestand 2010/11) der Referenzgebäude, die Berechnung des durchschnittlichen Energieverbrauchs der einzelnen HLK-Systeme bzw. Verbrauchergruppen auf Basis der im ersten Kapitel vorgestellten Berechnungsmodelle sowie damit verbundener CO 2 -Äquivalente. Außerdem wurde für jedes untersuchte Gebäude ein Energieflussdiagramm erstellt, das die Aufteilung der eingesetzten Energie auf die verschiedenen Verbrauchergruppen visualisiert. Im abschließenden Kapitel wurden auf Basis des Energieverbrauchs der HLK-Systeme Energiekennwerte der untersuchten Gebäude gebildet. Durch diese Energiekennwerte wird es möglich, den Energieverbrauch der HLK-Komponenten der untersuchten Gebäude der drei Wiener Krankenhäuser einander gegenüber zu stellen. Im weiteren Projektverlauf wird auf Basis der durchgeführten Ist-Analyse der Referenzgebäude das Energieeinsparungspotenzial der verschiedenen Verbrauchergruppen identifiziert und die damit verbundene Energie- und CO 2 - Einsparung berechnet. Weiters werden Energiebenchmarks pro Kategorie (z.b. Station, Intensivstation, OP-Bereich etc.) für die unterschiedlichen Verbrauchergruppen (z. B. Heizung, Warmwasser, Ventilatoren, Beleuchtung etc.) gebildet. Darauf aufbauend wird es schließlich möglich, Energie- und 6 Siehe: Kap. 1 4

9 Einleitung CO 2 -Einsparungen einzelner Energieeffizienzmaßnahmen auf das gesamte Krankenhaus hochzurechnen. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse wird abschließend noch ein gewichteter Maßnahmenkatalog erarbeitet, mithilfe dessen es für die drei Wiener Krankenanstalten möglich werden soll, ihr Energie- und CO 2 - Einsparungspotenzial bestmöglich auszuschöpfen. 5

10 Analyse des Energieverbrauchs von Wiener Krankenanstalten 1 Berechnungsgrundlagen Das folgende Kapitel gibt einen Überblick über die Berechnungsgrundlagen, die für die Modellierung des derzeitigen Energieverbrauchs (Ist-Situation) der ausgewählten Gebäude der untersuchten Wiener Krankenanstalten herangezogen wurden. Da von den einzelnen Krankenanstalten nur Gesamtenergieverbräuche bekannt sind, musste ein Modell erstellt werden, auf Basis dessen der durchschnittliche Energieverbrauch der HLK-Komponenten der ausgewählten Gebäude berechnet und entsprechenden Verbrauchern bzw. Verbrauchergruppen zugeordnet werden konnte. Folgende Verbrauchergruppen wurden von der AEA im Rahmen der Erhebung des Ist-Zustands untersucht: Heizung Warmwasser Pumpen Kältemaschinen Luftbefeuchter Ventilatoren Zur Berechnung des durchschnittlichen Energieverbrauchs 7 für Heizung und Warmwasser wurde das Softwaretool Gebäudeprofi PLUS der ETU GmbH eingesetzt. Der Gebäudeprofi PLUS der ETU GmbH ist ein Softwaretool zur Berechnung von Energieausweisen für Wohn- und Nichtwohngebäude aufbauend auf der OIB Richtlinie 6 8 bzw. den entsprechenden Ö-Normen. 9 Auf Basis der über Grundriss- und Schnittpläne erfassten Gebäudegeometrie sowie der gebäudespezifischen U-Werte der Gebäudehülle 10 wurde mittels dieser Software der durchschnittliche Heizwärme- und Warmwasserwärmebedarf der zu untersuchenden Gebäude berechnet. Weiters wurden mithilfe des Gebäudeprofi PLUS folgend den Angaben des technischen Personals die Heiz- und Warmwasserbereitungsverluste der spezifischen Anlagentechnik nach ÖNORM H berechnet. Die mithilfe dieses Tools berechneten Ergebnisse werden vom Gebäudeprofi PLUS in Form von Energieausweisen ausgeworfen. Diese Ergebnisprotokolle können dem Anhang des Berichts entnommen werden. Es ist hierbei jedoch darauf hinzuweisen, dass es sich bei diesen Ergebnisprotokollen nicht um offizielle Energieausweise, sondern nur um eine Zusammenfassung der Berechnungsergebnisse handelt. Für die Kalkulation des Stromverbrauchs der drehzahlgeregelten Pumpen wurde auf das Pumpenlastprofil des Deutschen Instituts für Gütesicherung und Kennzeichnung E.V (RAL) zurückgegriffen (Tabelle 2). 7 Es handelt sich hierbei um den klimabereinigten Energieverbrauch basierend auf den Klimamodellen und Nutzungsprofilen der ÖNORM B Siehe: Österreichisches Normungsinstitut: ÖNORM B Wärmeschutz im Hochbau, Teil 5: Klimamodell und Nutzungsprofile, Wien, Siehe: Österreichisches Institut für Bautechnik: OIB Richtlinie 6, Energieeinsparungen und Wärmeschutz, Wien, Vgl. ETU GmbH, URL: März Zur Bestimmung der gebäudespezifischen U-Werte der Gebäudehülle wurde auf die Datenbank des Softwaretools Gebäudeprofi Plus, auf den Leitfaden Energietechnisches Verhalten von Gebäuden (siehe: Österreichisches Institut für Bautechnik: Leitfaden Energietechnisches Verhalten von Gebäuden, Wien 2007) und die OIB Richtlinie 6 (siehe: Österreichisches Institut für Bautechnik: OIB Richtlinie 6, Energieeinsparungen und Wärmeschutz, Wien, 2007) zurückgegriffen. 11 Siehe: Österreichisches Normungsinstitut: ÖNORM 5056 Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden Heiztechnik-Energiebedarf, Wien,

11 Berechnungsgrundlagen Tabelle 2: Pumpenlastprofil (Quelle: RAL Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung E.V.: Heizungsumwälzpumpen RAL-UZ 105, Vergabegrundlage für Umweltzeichen, Sankt Augustin, 2007) Fördervolumenstrom Q in [%] Zeitanteil t [%] bezogen auf die Betriebszeit der Pumpe im Jahr Weiters wurde auf Basis der Klimadaten der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) für die Messstation Wien Hohe Warte anhand der Heiztage die durchschnittliche Betriebszeit der Heizungspumpen in der Heizperiode berechnet. Dieser Ansatz wurde für jene Heizungspumpen herangezogen, von denen angenommen werden kann, dass sie nur innerhalb der Heizperiode in Betrieb sind. Für Hauptpumpen und Warmwasserpumpen wurde ein durchgehender Betrieb übers Jahr angenommen. Zur Bewertung der Effizienz der identifizierten Pumpen bzw. Pumpantriebe wurde auf einschlägige Fachliteratur zurückgegriffen. 12 Zur Berechnung des Strombedarfs der identifizierten Ventilatoren wurde zum einen auf die bei den Audits aufgenommenen Leistungsdaten und zum anderen auf die Angaben des technischen Personals hinsichtlich Betriebszeiten zurückgegriffen. Zur Bewertung der Effizienz der identifizierten Ventilatoren bzw. Ventilatorantriebe wurde auf einschlägige Fachliteratur zurückgegriffen. 12 Auch wurde das Teillastbetriebsverhalten bei der Berechnung des jährlichen Energiebedarfs berücksichtigt. 13 Für die Berechnung des Strombedarfs der Kältemaschinen mit einer Kälteleistung über 12 kw wurde auf das ESEER-Lastprofil (European Seasonal Energy Efficency Ratio) für Kompressionskälteanlagen zurückgegriffen, welches der Eurovent-Messprozedur entspringt (Tabelle 3). Die ESEER-Berechnung stellt eine anerkannte Grundlage für die Errechnung von Jahresarbeitszahlen dar, welche aufgrund umfangreicher Auswertungen realer Lastprofile ermittelt wurde. 14 Durch diese Berechnungsmethode werden der Energieverbrauch des Kompressors, der Ventilatoren, der Pumpen sowie der Kontrolleinrichtungen berücksichtigt. Durch diese Berechnungsmethode wird der zusätzliche Energieaufwand für die Rückkühlpumpen und Kaltwasserpumpen nicht berücksichtigt. 15 Der Energieaufwand für Rückkühlpumpen und Kaltwasserpumpen wurde daher extra berechnet und der Verbrauchergruppe Pumpen zugerechnet. 12 Siehe: Hoffmann, M. et al.: Leitfaden für Pumpenaudits, Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Wien, Vgl. Informationszentrum Energie, Energieeffiziente Lüftungsanlagen in Betrieben, Baden-Württemberg, Vgl. Eurovent Certification Company, URL: Februar Vgl. Zach, F.; G. Simader: Primärenergiefaktoren und Treibhausgasemissionen der Fernkälteerzeugung, Endbericht, Wien,

12 Analyse des Energieverbrauchs von Wiener Krankenanstalten Tabelle 3: ESEER-Lastprofil, Betriebspunkte und Gewichtungsfaktoren (Quelle: Eurovent Certification Company, URL: ) Last [%] Umgebungslufttemperatur [ C] Wassertemperatur [ C] Gewichtungsfaktor [%] Die Berechnung des Strombedarfs der Kältemaschinen mit einer Kälteleistung unter 12 kw erfolgt auf Basis der Kälteleistung und den entsprechenden EER-Werten (Energy Efficiency Ratio) sowie einer durchschnittlichen Volllaststundenzahl von 997 Stunden 16. Zur Bewertung der Effizienz des identifizierten Kältemaschinenbestands wurden aus einschlägiger Fachliteratur 17 entsprechende durchschnittliche EER- bzw. ESEER-Werte abgeleitet. Auf Basis der Klimadaten der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) für die Messstation Wien Hohe Warte wurde anhand der Kühltage die durchschnittliche Betriebszeit der Kältemaschinen, Rückkühlpumpen und Kaltwasserpumpen in der Kühlperiode berechnet. Dieser Ansatz wurde für jene Kältemaschinen herangezogen, von denen ausgegangen werden kann, dass sie nur innerhalb der Kühlperiode in Betrieb sind. Die Berechnung des Strombedarfs der Dampfbefeuchter wurde auf den Betriebsstunden der Dampfbefeuchter aufgebaut, die den vorhandenen Wartungsbüchern entnommen werden konnten. Um eine Aussage bezüglich des Teillastverhaltens der Dampfbefeuchter treffen zu können, wurde ein von der Firma WinCool GmbH Deutschland 18 erarbeitetes Lastprofil herangezogen und von der AEA mithilfe der Klimadaten der DIN 4710: adaptiert (Tabelle 4). 20 Weiters wurde die benötigte Befeuchterleistung im Auslegungspunkt berechnet und dem Lastprofil hinterlegt. Somit konnte schließlich ein durchschnittlicher Energieverbrauch der Dampfbefeuchter pro Jahr berechnet werden. 16 Vgl. Simader, G.; Ch. Rakos: Klimatisierung, Kühlung und Klimaschutz: Technologien, Wirtschaftlichkeit und CO2 Reduktionspotenziale, Materialband, 2005; Kranzl L. et al.: Kühlen und Heizen 2050: Klimawandel und andere Einflussfaktoren, Wien, 2011; Uli J., Solare Klimatisierung und Kälteerzeugung aus Sicht eines Systemanbieters, Osnabrück, Siehe: Zach F.; G. Simader: Primärenergiefaktoren und Treibhausgasemissionen der Fernkälteerzeugung, Endbericht, Wien, 2010; Krawinkler R., Methodenvorschlag Kühlung bei Nichtwohngebäuden, Wien, Juli 2008; Jakob M. et al.:grenzkosten bei forcierten Energie-Effizienz-Maßnahmen und optimierter Gebäudetechnik bei Wirtschaftsbauten, November 2006; Wellig B. et al.:verdopplung der Jahresarbeitszahl von Klimakälteanlagen durch Ausnützung eines kleinen Temperaturhubes, Schlussbericht, Zürich, Mai 2006; Trogisch, A.: Planungshilfen Lüftungstechnik, C.F. Müller Verlag, Heidelberg, Siehe: WinCool GmbH Deutschland, URL: März Siehe: Deutsches Institut für Normung: DIN 4710: Statistiken meteorologischer Daten zur Berechnung des Energiebedarfs von heiz- und raumlufttechnischen Anlagen in Deutschland, Berlin, Es wurde jener Klimadatensatz herangezogen, der am besten mit den Temperaturen und Niederschlagsmengen der Messstation Wien Hohe Warte übereinstimmt. 8

13 Berechnungsgrundlagen Tabelle 4: Lastprofil Dampfbefeuchter (Quelle: Österreichische Energieagentur) Absolute Feuchte der Außenluft [g/kg.tr] Benötigte Bef. Leistung [%] Zeitanteil in [%] , ,5 3, , ,5 19, , ,5 17, , ,2 14,18 Da die Art der Luftbefeuchtung auf den Energiebedarf der Befeuchtung keinen Einfluss hat, wurde das in Tabelle 4 angeführte Lastprofil auch für die Berechnung der benötigten Nachheizenergie der identifizierten Wabenbefeuchter herangezogen. 21 Die für Wabenbefeuchter zusätzlich notwendige Heizenergie ist auf die Temperaturabnahme der Zuluft durch die isenthalpe Luftbefeuchtung zurückzuführen (Abbildung 3). Abbildung 3: Links, Isenthalpe Zustandsänderung durch Befeuchtung der Luft mittels Wabenbefeuchter und daraus resultierende Temperaturabnahme; Rechts, Isotherme Zustandsänderung durch Befeuchtung der Luft mittels Dampfbefeuchter (Quelle: Österreichische Energieagentur). Auf Basis dieser Grundlagen, Lastprofile, den Informationen des technischen Personals, den erhobenen technischen Unterlagen sowie den von der AEA durchgeführten Energieaudits konnte ein durchschnittlicher 21 Vgl. Recknagel H.; E. Sprenger; E. Schramek: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, Oldenburg Industrieverlag, München, 2007/08 9

14 Analyse des Energieverbrauchs von Wiener Krankenanstalten Energieverbrauch der HLK-Verbraucherguppen der untersuchten Gebäude (Anlagenbestand 2010/11) berechnet und den angeführten Verbrauchergruppen zugeordnet werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass der mithilfe der angeführten Berechungsgrundlagen kalkulierte Energieverbrauch der HLK-Systeme einem durchschnittlichen, d.h. klimabereinigten Energieverbrauch entspricht und daher von dem tatsächlichen gemessenen Energieverbrauch einzelner Jahre abweichen kann. Wie bereits erwähnt, sind von den einzelnen untersuchten Krankenanstalten lediglich Gesamtenergieverbräuche bekannt. Um den modellierten Energieverbrauch jedoch in weiterer Folge mit dem tatsächlichen Energieverbrauch vergleichen zu können, wurde aus dem tatsächlichen Fernwärmeverbrauch 2007 bis 2010 ein durchschnittlicher klimabereinigter Fernwärmeverbrauch gebildet. Die Bereinigung klimabedingter Schwankungen durch wärmere oder kältere Winter erfolgte durch die Normierung des Verbrauchs anhand der Heizgradtage 22 (HGT) des jeweiligen Verbrauchsjahres. Für die Bereinigung wurden die Heizgradtage der jeweiligen Verbrauchsjahre sowie der Mittelwert der letzten 30 Jahre der Messstation Wien Hohe Warte herangezogen (Tabelle 5). Tabelle 5: Heizgradtage, Standort Wien Hohe Warte (Quelle: ZAMG) Standort Wien Hohe Warte 30-jähriges Mittel Heizgradtage 3.173, , , , ,2 Für die Bewertung der Emissionen des Fernwärme- und des Stromverbrauchs der Krankenanstalten wurden entsprechende CO 2 -Äquivalente herangezogen (Tabelle 6). Das CO 2 -Äquivalent für Strom wurde der Stromkennzeichnung der Wien Energie 2010/2011 entnommen. Da die Nutzwärme im Wiener Fernwärmenetz vielen verschiedenen Quellen zuzuschreiben ist (Kraft Wärme-Kopplung, Abfallverbrennung, industrielle Abwärme, Biomasse etc) und sich die Anteile der Aufbringungsarten von Jahr zu Jahr ändern, wurden entsprechende jährliche Emissionen für 2007, 2008 und 2009 berechnet und ein Schnitt über diese Jahre gebildet. Die Methode zur Berechnung der CO 2 -Äquivalente basiert auf der ÖNORM EN , die Werte für die Primärenergiefaktoren und Emissionen wurden jedoch nicht auf Basis des Einzelnachweisverfahrens 24 gebildet, sondern die Defaultwerte der OIB 6 25 herangezogen. Tabelle 6: CO 2 -Äquivalente für Strom und Fernwärme in g/kwh (Quelle: Österreichische Energieagentur) CO 2 -Äquivalent [g/kwh] Strom 198 Fernwärme Wien (Ø ) Heizgradtag (HGT) An Tagen, an denen die mittlere Tagesaußentemperatur kleiner 12 C ist, wird die Differenz von Raumlufttemperatur (20 C) und mittlerer Tagesaußentemperatur gebildet. Diese Differenzen werden in weiterer Folge aufsummiert. 23 ÖNORM EN : Heizungsanlagen in Gebäuden Verfahren zur Berechnung der Energieanforderungen und Nutzungsgrade der Anlagen; Teil 4-5: Wärmeerzeugungssysteme, Leistungsfähigkeit und Effizienz von Fernwärme- und großvolumigen Systemen, Wien, In der Studie Primärenergiefaktoren und Treibhausgasemissionen der Fernwärmeerzeugung der Fernwärme Wien GmbH wurde für die Berechung der CO 2 -Äquivanlente der Fernwärme Wien das Einzelnachweisverfahren herangezogen. Siehe: Zach, F., Primärenergiefaktoren und Treibhausgasemissionen der Fernwärmeerzeugung der Fernwärme Wien GmbH, Berechnungen für die Jahre basierend auf der ÖNORM EN , Endbericht, Wien, Siehe: Österreichisches Institut für Bautechnik: OIB Richtlinie 6, Energieeinsparungen und Wärmeschutz, Wien,

15 Otto-Wagner-Spital (OWS) 2 Otto-Wagner-Spital (OWS) Das Sozialmedizinische Zentrum Baumgartner Höhe Otto-Wagner-Spital mit Pflegezentrum nutzt eine Anlage, die vom berühmten österreichischen Architekten Otto Wagner in den Jahren 1904 bis 1907 als Pavillon-System errichtet wurde. 26 Das Otto-Wagner-Spital mit Pflegezentrum wurde in seiner heutigen Form am 1. August 2000 durch die Zusammenlegung von den folgenden fünf bis dahin selbständigen Einrichtungen gegründet: i. Förderpflegeheim (jetzt Sozialpädagogisches Zentrum) Baumgartner Höhe ii. Neurologisches Krankenhaus der Stadt Wien, Maria Theresien-Schlössl iii. Pflegeheim Sanatoriumstrasse iv.psychiatrisches Krankenhaus Baumgartner Höhe v. Pulmologisches Zentrum Baumgartner Höhe 27 Die in diesen Anstalten vorhandenen Abteilungen sind unverändert bestehen geblieben, jedoch zu Fachbereichen bzw. Zentren zusammengefasst worden. Der eine Teil dieser Zentren stellt die Krankenanstalt Otto-Wagner-Spital dar, der andere Teil hat den Charakter eines Pflegezentrums. 28 Folgend den erhobenen Daten umfasst das Otto-Wagner-Spital derzeit 50 Gebäude mit einer Nettogeschoßfläche von m 2, in denen Betten untergebracht sind (Abbildung 4). 26 Vgl. Steiner Bau GmbH: Referenzprojekt Otto-Wagner-Spital, Best-Practice Folder, Wien, Vgl. Stadt Wien Wiener Krankenanstaltenverbund, URL: 8. Februar Vgl. Ebd. 11

16 Analyse des Energieverbrauchs von Wiener Krankenanstalten Abbildung 4: Lageplan des Otto-Wagner-Spitals mit Pflegezentrum (Quelle: Stadt Wien Wiener Krankenanstaltenverbund, URL: 7. März 2011) In diesen 50 Gebäuden ist in den Jahren 2007 bis 2010 ein durchschnittlicher klimabereinigter Fernwärmeverbrauch von MWh/a und ein durchschnittlicher Stromverbrauch von MWh/a angefallen. Dieser Energieverbrauch geht mit durchschnittlichen CO 2 -Äquivalenten von t/a für Fernwärme und t/a für Strom einher. Der Energieverbrauch und die entsprechenden CO 2 -Äquivalente der einzelnen Jahre können den folgenden Tabellen (Tabelle 7 und Tabelle 8) entnommen werden. Tabelle 7: Fernwärme und Stromverbrauch, Otto-Wagner-Spital (Quelle: Ressourcen Management Agentur) Energieverbrauch [MWh/a] Ø Fernwärme Fernwärme (HGT bereinigt) Strom Tabelle 8: CO 2 -Äquivalent für Fernwärme und Strom, Otto-Wagner-Spital (Quelle: Österreichische Energieagentur) CO 2 -Aquivalent [t/a] Ø Fernwärme Fernwärme (HGT bereinigt) Strom

17 Otto-Wagner-Spital (OWS) Da es im Rahmen des Projekts Health nicht möglich ist, alle 50 Gebäude bzw. Pavillons im Detail zu betrachten, wurden in Zusammenarbeit mit dem technischen Direktor sowie den zuständigen technischen Referatsleitern sechs Pavillons des Otto-Wagner-Spitals für eine detaillierte Untersuchung ausgewählt (Tabelle 9). Durch diese sechs Pavillons wird die differenzierte Ausstattung und Nutzung der Pavillons der Krankenanstalt bestmöglich abgebildet. Auf Basis dieser sechs Pavillons werden im Rahmen der weiteren Projekttätigkeiten Energiebenchmarks für die unterschiedlichen Verbrauchergruppen gebildet, wodurch es möglich wird, Energie- und CO 2 -Einsparungen einzelner Energieeffizienzmaßnahmen auf das gesamte Spital hochzurechnen. Tabelle 9: Für eine detaillierte Untersuchung ausgewählte Pavillons des Otto-Wagner-Spitals (Quelle: Österreichische Energieagentur) Nr. Bezeichnung Abteilung 1 Pavillon 11 Neurologische Abteilung 2 Pavillon 13 Internistische Abteilung 3 Pavillon 15 Geriatrische Abteilung 4 Pavillon 21 Psychiatrische Abteilung 5 Pavillon Kurhaus Zentralröntgen, Zentrallabor, interne Lungenabteilung und Konsiliarambulanz 6 Pavillon Felix Orthopädische Abteilung Im Folgenden werden nun die unterschiedlichen HLK-Komponenten der untersuchten sechs Pavillons (Anlagenbestand 2010/2011) dargestellt, sowie der mit Hilfe der vorgestellten Lastprofile (siehe Kap. 1) und erhobenen Daten berechnete durchschnittliche Energieverbrauch der identifizierten HLK-Verbrauchergruppen. Mithilfe der erstellten Energieflussdiagramme wird schließlich für jeden untersuchten Pavillon der berechnete durchschnittliche Gesamtenergieverbrauch sowie die Aufteilung der eingesetzten Energie auf die einzelnen Verbrauchergruppen visualisiert. Wie bereits erwähnt, musste der Energieverbrauch der Pavillons sowie der installierten Verbraucher auf Basis der in Kap. 1 vorgestellten Berechnungsgrundlagen, der durch Gespräche mit dem technischen Personal sowie der durchgeführten Audits erhobenen Informationen modelliert werden, da weder verifizierbare mehrjährige Energieaufzeichnungen des Energieverbrauchs der installierten Energiesysteme noch der gesamten Pavillons zur Verfügung stehen. Der im Folgenden ausgewiesene berechnete Energieverbrauch stellt daher einen durchschnittlichen klimabereinigten Jahresenergieverbrauch dar, der vom gemessenen Energieverbrauch einzelner Jahre abweichen kann. 13

18 Analyse des Energieverbrauchs von Wiener Krankenanstalten 2.1 Pavillon 11 Neurologische Abteilung Abbildung 5: Pavillon 11 Neurologische Abteilung (Foto: Österreichische Energieagentur) Die Neurologische Abteilung des Otto-Wagner-Spitals gliedert sich in die Pavillons 3, 5 und 11 (Abbildung 5) auf. Die konditionierte Bruttogrundfläche von Pavillon 11 wurde mit 2.934,0 m² berechnet, wobei sich auf dieser Fläche derzeit 44 Betten befinden. Im Jahr 2001 wurde Pavillon 11 mit einem neuen HLK-System ausgestattet. Seitdem wird das Gebäude über Radiatorenheizungen, Fußbodenheizungen und eine zentrale Klimaanlage konditioniert. Die zentrale Klimaanlage ist mit einem Heizregister, sowie einem Kreislaufverbund-Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung ausgestattet. Für die Warmwasserbereitstellung sind im Gebäude zwei Warmwasserspeicher (Baujahr 2001) mit einem jeweiligen Volumen von 800 l installiert. Von diesen Warmwasserspeichern ist immer nur einer in Betrieb, der andere dient der Versorgungssicherheit. Für die Berechnung des Energieverbrauchs für Heizung und Warmwasser von Pavillon 11 wurde das Softwaretool Gebäudeprofi PLUS der ETU GmbH herangezogen. Für die Außenbauteile wurden die folgenden U-Werte angesetzt (Tabelle 10). 29 Tabelle 10: Außenbauteile Pavillon 11 (Quelle: Österreichische Energieagentur) Bauteil U-Wert [W/m²K] Außenwand 1,5 Oberste Geschoßdecke 0,2 Fenster/Türen 2,5 Innenwand zu unbeheizt 1,7 Kellerdecke 1,2 Kellerwand 1,7 Boden erdberührt 1,4 29 Zur Bestimmung der gebäudespezifischen U-Werte der Gebäudehülle der untersuchten Pavillons im Otto-Wagner-Spital wurde auf die Datenbank des Softwaretools Gebäudeprofi Plus, auf den Leitfaden Energietechnisches Verhalten von Gebäuden (siehe: Österreichisches Institut für Bautechnik: Leitfaden Energietechnisches Verhalten von Gebäuden, Wien 2007) und die OIB Richtlinie 6 (siehe: Österreichisches Institut für Bautechnik: OIB Richtlinie 6, Energieeinsparungen und Wärmeschutz, Wien, 2007) zurückgegriffen. 14

19 Otto-Wagner-Spital (OWS) Auf Basis der Grundriss- und Schnittpläne des Gebäudes, der obigen U-Werte und der erhobenen Anlagendaten der Heizungs- und Warmwasserinstallationen (Wärmebereitstellung, Rohrleitungsdämmung, benötigte Temperaturniveaus etc.) wurde unter Zuhilfenahme des Softwaretools Gebäudeprofi PLUS für das Gebäude ein Heizwärmebedarf von kwh/a und ein Warmwasserwärmebedarf von kwh/a berechnet. Da die Beheizung und Bereitung von Warmwasser des Otto-Wagner-Spitals über Fernwärme gewährleistet wird, kann der Berechnung folgend Pavillon 11 ein Energieverbrauch von kwh Fernwärme pro Jahr für die Beheizung des Gebäudes und ein Energieverbrauch von kwh Fernwärme pro Jahr für die Warmwasserbereitung zugerechnet werden. Für die Heizungs- und Warmwasserversorgung konnten in Pavillon 11 die folgenden Pumpen identifiziert werden (Tabelle 11). Tabelle 11: Erhobene Pumpen in Pavillon 11 (Quelle: Österreichische Energieagentur) Verwendung Typ Leistungsbezug [W] Regelung Hauptpumpe Grundfos UPE 50-60/F 450 W max. Drehzahlgeregelt Radiatorenpumpe Grundfos UPE /F 500 W max. Drehzahlgeregelt Fußbodenheizung Grundfos UPS W Dreistufig, auf Stufe 2 Speicherladepumpe Wilo TOP-Z 40/7 320 W Dreistufig, auf Stufe 1 Zwischenkreispumpe Wilo TOP-S 30/ W Dreistufig, auf Stufe 3 Klimasystem, Heizregister Klimasystem, Wärmerückgewinnung Beheizung Therapiebecken Grundfos UPS W Dreistufig, auf Stufe 3 Grundfos UPS /F 280 W Dreistufig, auf Stufe 2 Wilo TOP Z 30/7 153 W Dreistufig, auf Stufe 1 Diese Pumpen sind, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, immer in doppelter Ausführung vorhanden und werden ca. einmal pro Woche umgeschaltet, um eine ausgeglichene Laufzeit zu garantieren. Aufbauend auf der in Kap. 1 vorgestellten Berechnungsgrundlage sowie den Angaben des technischen Personals konnte für die in Pavillon 11 erhobenen Pumpen ein Stromverbrauch von ,7 kwh/a berechnet werden. Einen weiteren großen Stromverbraucher des HLK-Systems stellen die riemengetriebenen Zu- und Abluftventilatoren der zentralen Klimaanlage (Baujahr 2001) dar. Diese sind in der Lage, ein Luftvolumen von bis zu 6300 m³/h umzuwälzen, und können auf zwei Leistungsstufen (3,9/1,2 kw el ) betrieben werden. Folgend den Angaben des technischen Personals ist die zentrale Klimaanlage pro Tag 10 Stunden auf der Maximalstufe und 14 Stunden auf der geringeren Leistungsstufe in Betrieb. Basierend auf diesen Angaben konnte für den Zu- und Abluftventilator der zentralen Klimaanlage ein Stromverbrauch von ,5 kwh/a berechnet werden. Die Aufteilung der durch Fernwärme bereitgestellten Energie auf Warmwasser und Heizung, sowie die Aufgliederung des Stromverbrauchs auf Pumpen und Ventilatoren wird durch das folgende Energieflussdiagramm verdeutlicht (Abbildung 6). 15

20 Analyse des Energieverbrauchs von Wiener Krankenanstalten Abbildung 6: Energieflussdiagramm der HLK-Komponenten in Pavillon 11 (Quelle: Österreichische Energieagentur) Klar ersichtlich ist, dass der größte Energieverbrauch des HLK-Systems durch die Beheizung des Gebäudes verursacht wird. Hierbei ist jedoch darauf hinzuweisen, dass Fernwärmeverbrauch nicht mit Stromverbrauch gleichgesetzt werden darf, da der Stromproduktion immer ein höherer Primärenergiefaktor hinterlegt werden muss. Weiters ist zu erwähnen, dass in Pavillon 11 zur Reduzierung des Heizenergiebedarfs bereits eine Dämmung der obersten Geschoßdecke durchgeführt wurde, wodurch eine Reduktion des U-Werts der Dachdämmung auf 0,2 W/m²K angesetzt werden konnte. 30 Für die Warmwasserbereitstellung werden 15,4 % des berechneten Fernwärmeverbrauchs eingesetzt. Der Stromverbrauch des HLK-Systems ist zu 72,6 % auf den Energieverbrauch der Zu- und Abluftventilatoren zurückzuführen. Die restlichen 27,4 % des Stromverbrauchs des HLK-Systems können den eingesetzten Pumpen zugeschrieben werden. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass unter den angeführten Prämissen der derzeitig durchschnittliche klimabereinigte Energieverbrauch der HLK-Komponenten in Pavillon 11 mit kwh Fernwärme und ,2 kwh Strom angesetzt werden kann. Dieser Energieverbrauch geht mit einem CO 2 -Äquivalent von insgesamt 72,8 t für Fernwärme 10,0 t für Strom pro Jahr einher (Abbildung 7). 30 Vgl. Österreichisches Institut für Bautechnik: OIB Richtlinie 6, Energieeinsparungen und Wärmeschutz, Wien, April

21 Otto-Wagner-Spital (OWS) Energieverbrauch [kwh/a] CO2-Emissionen [kg/a] Fernwärme Strom Abbildung 7: Durchschnittlicher Energieverbrauch [kwh/a] und CO 2 -Äquivalent [t/a] von Pavillon 11 [Quelle: Österreichische Energieagentur] Der berechnete durchschnittliche Energieverbrauch des HLK-Systems von Pavillon 11 entspricht 1,57 % des durchschnittlichen klimabereinigten Fernwärme- und 0,49 % des durchschnittlichen Stromverbrauchs des gesamten Otto-Wagner-Spitals. 2.2 Pavillon 13 Internistische Abteilung Abbildung 8: Pavillon 13 Internistische Abteilung (Foto: Österreichische Energieagentur) Die Internistische Abteilung des Otto-Wagner-Spitals befindet sich im 2005 neu renovierten Pavillon 13 (Abbildung 8). Die konditionierte Bruttogrundfläche von Pavillon 13 wurde mit 3.306,0 m² berechnet. Das Gebäude beinhaltet mehrere Ambulanzen, eine Interne Station mit 20 Betten, eine Akut-Geriatrie mit 24 Betten sowie weitere therapeutische Einrichtungen. Im Zuge der Renovierungsarbeiten 2005 wurde auch das gesamte HLK-System erneuert. Das Gebäude wird derzeit mithilfe von Radiatoren, zwei Klimaanlagen sowie einer Kältemaschine konditioniert. Eine dieser zwei Klimaanlagen dient zur Konditionierung der Nass- und Nebenräume und ist mit einem Vor- und einem Nachheizregister ausgestattet. Die zweite Klimaanlage dient zur Konditionierung der Behandlungsräume und wurde daher zusätzlich zu Vor- und Nachheizregister noch mit einem Kühlregister und einem 17

22 Analyse des Energieverbrauchs von Wiener Krankenanstalten Dampfbefeuchter ausgeführt. Beide Klimaanlagen sind mit Kreuzstromwärmetauscher zur Wärmerückgewinnung ausgestattet. Für die Warmwasserbereitstellung sind im Gebäude zwei Warmwasserspeicher (Baujahr 2004) mit einem jeweiligen Volumen von 800 l installiert. Von diesen zwei Warmwasserspeichern ist immer nur einer in Betrieb, der zweite dient der Versorgungssicherheit. Die im Garten aufgestellte Kältemaschine mit einer Kälteleistung von 37,6 kw (Abbildung 9) bedient einen 500 l Kaltwasserspeicher, das Kühlregister der Klimaanlage zur Konditionierung der Behandlungsräume sowie 15 im Gebäude installierte Fan Coils 31 zur dezentralen Raumkühlung. Abbildung 9: Kältemaschine Rhoss TCAES 235 (Kälteleistung 36,6 kw) (Foto: Österreichische Energieagentur) Die Berechnung des Energieverbrauchs für Heizung und Warmwasser des Pavillons wurde mithilfe des Softwaretools Gebäudeprofi PLUS der ETU GmbH durchgeführt. Die folgenden U-Werte wurden für die Außenbauteile angesetzt (Tabelle 12). Tabelle 12: Außenbauteile Pavillon 13 (Quelle: Österreichische Energieagentur) Bauteil U-Wert [W/m²K] Außenwand 1,5 Oberste Geschoßdecke 0,2 Fenster/Türen 2,5 Glasfassade 1,5 Innenwand zu unbeheizt 1,7 Kellerdecke 1,2 Kellerwand 1,7 Boden erdberührt 1,4 Auf Basis der Grundriss- und Schnittpläne des Gebäudes, der obigen U-Werte und der erhobenen Anlagendaten der Heizungs- und Warmwasserinstallationen (Wärmebereitstellung, Rohrleitungsdämmung, benötigte Temperaturniveaus etc.) wurde unter Zuhilfenahme des Softwaretools Gebäudeprofi PLUS für das Gebäude ein Heizwärmebedarf von kwh/a und ein Warmwasserwärmebedarf von kwh/a berechnet. Da die Beheizung und Bereitung von Warmwasser über Fernwärme gewähr- 31 Ein Fan Coil (auch Ventilator- oder Gebläsekonvektor genannt) besteht im Wesentlichen aus einem Ventilator, einem Wärmetauscher (der zum Kühlen oder auch zum Heizen genutzt werden kann), einem Filter und einem Ansaug- und Ausblasgitter. Vgl. Recknagel H.; E. Sprenger; E. Schramek: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, Oldenburg Industrieverlag, München,

23 Otto-Wagner-Spital (OWS) leistet wird, kann der Berechnung folgend Pavillon 13 ein Energieverbrauch von kwh Fernwärme pro Jahr für die Beheizung des Gebäudes und ein Energieverbrauch von kwh Fernwärme pro Jahr für die Warmwasserbereitung zugeschrieben werden. Um den Transport des Heizmediums bzw. Kühlmediums zu gewährleisten, wurden in Pavillon 13 die folgenden Pumpen identifiziert (Tabelle 13). Tabelle 13: Erhobene Pumpen in Pavillon 13 (Quelle: Österreichische Energieagentur) Verwendung Typ Leistungsbezug [W] Regelung Hauptpumpe Wilo Stratos 65/ W max. Drehzahlgeregelt Radiatorpumpe KSB Riotec W Drehzahlgeregelt Speicherladepumpe Grundfos UPS W Dreistufige, auf Stufe 3 Zwischenkreispumpe Grundfos UP W Einstufig Klima 1, Vorheizregister KSB Riotec W max. Drehzahlgeregelt Klima 1, Nachheizregister KSB Riotec W max. Drehzahlgeregelt Klima 2, Vorheizregister KSB Riotec W max. Drehzahlgeregelt Klima 2, Nachheizregister Kältemaschine, Kaltwasserpumpe Kältemaschine, Rückkühlpumpe KSB Riotec W max. Drehzahlgeregelt KSB RIO ECO W max. Drehzahlgeregelt Vogel Lowara CEA 210/4/A 1900 W Einstufig Diese sind, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, immer in doppelter Ausführung vorhanden und werden ca. einmal pro Woche umgeschaltet, damit eine ausgeglichene Laufzeit garantiert werden kann. Aufbauend auf den in Kap. 1 vorgestellten Berechnungsgrundlagen wurde für die in Pavillon 13 identifizierten Pumpen ein durchschnittlicher Stromverbrauch von ,2 kwh/a berechnet. Einen weiteren großen Stromverbraucher des HLK-Systems in Pavillon 13 stellen die riemengetriebenen Zu- und Abluftventilatoren der zwei Klimaanlagen, sowie der in der Klimaanlage zur Konditionierung der Behandlungsräume installierte Dampfbefeuchter dar. Die Zu- und Abluftventilatoren der Klimaanlage zur Konditionierung der Nass- und Nebenräume (Klimaanlage 1) sind in der Lage, ein Luftvolumen von bis zu m³/h umzuwälzen, und können auf zwei Leistungsstufen (8,2/2,2 kw el bzw. 5,5/1,5 kw el ) betrieben werden. Folgend den Angaben des technischen Personals, fährt diese Klimaanlage pro Tag 16 Stunden auf der maximalen und 8 Stunden auf der geringeren Leistungsstufe. Basierend auf diesen Angaben konnte für die Zu- und Abluftventilatoren von Klimaanlage 1 ein Stromverbrauch von ,1 kwh/a berechnet werden. Die Zu- und Abluftventilatoren der Klimaanlage zur Konditionierung der Behandlungsräume (Klimaanlage 2) sind in der Lage, ein Luftvolumen von bis zu m³/h umzuwälzen, und werden über einen Frequenzumrichter drehzahlgeregelt. Folgend den Angaben des technischen Personals und den abgelesenen Einstellungs- und Verbrauchswerten bei der Begehung, konnte ein durchschnittlicher Leistungsbezug der Ventilatoren von Klimaanlage 2 angesetzt und damit ein durchschnittlicher Stromverbrauch von 4.233,5 kwh/a berechnet werden. 19

24 Analyse des Energieverbrauchs von Wiener Krankenanstalten Wie bereits erwähnt, ist Klimaanlage 2 zusätzlich mit einem elektrisch betriebenen Dampfbefeuchter ausgestattet. Dieser Dampfbefeuchter ist in der Lage, bis zu 24 kg Dampf pro Stunde bereitzustellen. Auf Basis der in Kap. 1 vorgestellten Berechnungsgrundlage für Dampfbefeuchter, den Angaben des technischen Personals sowie den Wartungsunterlagen des Dampfbefeuchter konnte ein durchschnittlicher Energieverbrauch des eingesetzten Dampfbefeuchters von ,4 kwh/a berechnet werden. Schließlich wurde für die vorhandene Kältemaschine Rhoss TCAES 235 (Kälteleistung 37,6 kw) auf Basis der in Kap. 1 angeführten Berechnungsgrundlage für Kältemaschinen ein durchschnittlicher Energieverbrauch von ,9 kwh/a berechnet. Für die 15 Fan Coils, die zur zusätzlichen Kühlung einzelner Räume des Gebäudes eingesetzt werden, wurde auf Basis der Begehung eine durchschnittliche Leistungsaufnahme angesetzt und folglich ein Stromverbrauch von 1.620,0 kwh/a berechnet. Dieser Stromverbrauch wird im Energieflussdiagramm der Verbrauchergruppe Ventilatoren zugerechnet. Die Aufteilung der durch Fernwärme bereitgestellten Energie auf Warmwasser und Heizung, sowie die Aufteilung des Stromverbrauchs auf Pumpen, Ventilatoren, Kältemaschine und Dampfbefeuchter wird durch das folgende Energieflussdiagramm verdeutlicht (Abbildung 10). Abbildung 10: Energieflussdiagramm der HLK-Komponenten in Pavillon 13 (Quelle: Österreichische Energieagentur) Das Energieflussdiagramm zeigt auf, dass ebenso wie in Pavillon 11 der größte Energieverbrauch des HLK-Systems durch die Beheizung des Gebäudes bedingt ist. Auch in Pavillon 13 wurde zur Reduzierung des Heizenergiebedarfs die oberste Geschoßdecke gedämmt, wodurch eine Reduktion des U-Werts auf 0,2 W/m²K angenommen werden konnte. Für die Warmwasserbereitstellung werden 16,9 % der durch Fernwärme bereitgestellten Energie eingesetzt. Der Stromverbrauch des HLK-Systems geht wiederum wesentlich auf den Energieverbrauch der Ventilatoren (56,8 %) zurück. Wichtig zu erwähnen ist, dass dem eingesetzten Dampfbefeuchter (Dampfleistung 24 kg/h) 16,4 % des Stromverbrauchs des HLK-Systems 20

25 Otto-Wagner-Spital (OWS) zugerechnet werden können. 14,3 % des Stromverbrauchs des HLK-Systems fallen durch die vorhandenen Pumpen und schließlich nur 12,5 % durch die installierte Kältemaschine an. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass unter den angeführten Prämissen der derzeitig durchschnittliche klimabereinigte Energieverbrauch der HLK-Komponenten in Pavillon 13 mit kwh Fernwärme und ,1 kwh Strom angesetzt werden kann. Dieser Energieverbrauch geht mit einem CO 2 -Äquivalent von insgesamt 74,5 t für Fernwärme und 29,8 t für Strom pro Jahr einher (Abbildung 11) Energieverbrauch [kwh/a] CO2-Emissionen [kg/a] Fernwärme Strom Abbildung 11: Durchschnittlicher Energieverbrauch [kwh/a] und CO 2 -Äquivalent [t/a] von Pavillon 13 [Quelle: Österreichische Energieagentur] Der berechnete durchschnittliche Energieverbrauch des HLK-Systems von Pavillon 13 entspricht somit 1,61 % des durchschnittlichen klimabereinigten Fernwärme- und 1,46 % des durchschnittlichen Stromverbrauchs des gesamten Otto-Wagner-Spitals. 2.3 Pavillon 15 Geriatrische Abteilung Abbildung 12: Pavillon 15 Geriatrische Abteilung (Foto: Österreichische Energieagentur) Die Geriatrische Abteilung des Otto-Wagner-Spitals gliedert sich in Pavillon 9 und 15 (Abbildung 15) auf. Die konditionierte Bruttogrundfläche von Pavillon 15 wurde mit 3.614,5 m² berechnet, wobei sich auf dieser Fläche derzeit 52 Betten befinden. Das HLK-System wurde 1994/95 installiert, wobei das Gebäude über Fußbodenheizungen und zwei Klimaanlagen konditioniert wird. Die zwei installierten Klimaanlagen (Baujahr 21

26 Analyse des Energieverbrauchs von Wiener Krankenanstalten 1995) wurden mit jeweils einem Heizregister, sowie einem Kreuzstromwärmetauscher zur Wärmerückgewinnung ausgeführt. Für die Warmwasserbereitstellung sind im Gebäude zwei Warmwasserspeicher (Baujahr 1994) mit einem jeweiligen Volumen von l installiert. Von diesen Warmwasserspeichern ist immer nur einer in Betrieb, der andere dient der Versorgungssicherheit. Die Berechnung des Energieverbrauchs für Heizung und Warmwasser erfolgte mit dem Softwaretool Gebäudeprofi PLUS der ETU GmbH. Für die Außenbauteile wurden die folgenden U-Werte angesetzt (Tabelle 14). Tabelle 14: Außenbauteile Pavillon 15 (Quelle: Österreichische Energieagentur) Bauteil U-Wert [W/m²K] Außenwand 1,5 Oberste Geschoßdecke 0,2 Fenster/Türen 2,5 Innenwand zu unbeheizt 1,7 Kellerdecke 0,4 Kellerwand 1,7 Boden erdberührt 1,4 Auf Basis der Grundriss- und Schnittpläne des Gebäudes, der obigen U-Werte und der erhobenen Anlagendaten der Heizungs- und Warmwasserinstallationen (Wärmebereitstellung, Rohrleitungsdämmung, benötigte Temperaturniveaus etc.) wurde unter Zuhilfenahme des Softwaretools Gebäudeprofi PLUS für das Gebäude ein Heizwärmebedarf von kwh/a und ein Warmwasserwärmebedarf von kwh/a berechnet. Da die Beheizung und Bereitung von Warmwasser über Fernwärme gewährleistet wird, kann Pavillon 15 ein Energieverbrauch von kwh Fernwärme pro Jahr für die Beheizung des Gebäudes und ein Energieverbrauch von kwh Fernwärme pro Jahr für die Warmwasserbereitung zugeschrieben werden. Um die Heizungs- und Warmwasserversorgung zu gewährleisten, wurden in Pavillon 15 die folgenden Pumpen identifiziert (Tabelle 15). Tabelle 15 Erhobene Pumpen in Pavillon 15 (Quelle: Österreichische Energieagentur) Verwendung Typ Leistungsbezug [W] Regelung Radiatorenpumpe Wilo S-DOS 50/100r 605 W max. Dreistufige, auf Stufe 3 Fußbodenheizung Wilo RS 30/100r 450 W Vierstufige, auf Stufe 4 Speicherladepumpe Wilo Z 40/7 R 320 W Dreistufige, auf Stufe 1 Zwischenkreispumpe Wilo TOP-S 30/7 200 W Dreistufige, auf Stufe 1 Zirkulationspumpe Grundfos UPS B W Dreistufige, auf Stufe 2 Hauptpumpe, Klimaanlagen Wilo S-DOS 40/90r 370 W Dreistufige, auf Stufe 1 Klimaanlage 1, Heizregister Wilo Top RS 30/ W Dreistufige, auf Stufe 3 Klimaanlage 2, Heizregister Wilo RS 30/100r 270 W Dreistufige, auf Stufe 2 22