Sanierungsansätze beim Anlagenbestand und aktuelle Trends

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1 Sanierungsansätze beim Anlagenbestand und aktuelle Trends Referent: Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Külpmann Gliederung: Optimierungspotential nach neuen Richtlinien Aktuelle Trends: Forschungsergebnisse Aktuelle Trends: Gestaltung OP-Abteilung 1

2 Kostenverteilung im Krankenhaus TFH Berlin Wasser- und Energiekosten im Krankenhaus: - anteilig klein (ca.6 %) Aber: - absolut groß: Energiekennzahl-Hzg: (z.b: VDI 3807): ca. 250 kwh/m²a (Vergleich: Vollklima-Bürohaus: ca. 120 kwh/m²a) 2 Quelle:

3 Optimierungsansätze bei OP-Abteilungen, ambulanten Kliniken Kleine Lösungen: Überprüfungen, Nachstellungen Mittlere Lösungen: Umsetzung neuer Regelwerke: OP-Abteilung OP-Raum: TAV-Ausströmfeld, OP-Leuchte Große Lösung: OP-Abteilung erneuern 3

4 Kleine Optimierungsansätze: Überprüfungen, Nachstellungen Wärmerückgewinnungssystem: Prüfung: Übertragungsgrad, speziell bei KV-Systemen UML-AUL-Klappen-Einstellungen: Volumenstromanteile/freie Kühlung: auch zu wenig AUL möglich Regelungs-, Messtechnik: Sollwerte (Anforderungen), Istwerte (Messwerte) Sequenz: WRG - Heizen/Kühlen - Nacherhitzen Be-, Entfeuchtung: Wertebereich anpassen Nachtabsenkbetrieb ausprobieren. 4

5 Mittlerer Optimierungsansatz: Umsetzung neuer Regelwerke - bei den Auslegungsvolumenströmen - bei den endständigen 3. Filterstufen (RK II) - bei den Betriebszeiten (Druckhaltung sichern) Beispiel: Kinder- und Frauenklinik Karlsruhe Fertigstellung: 2003, Fokus auf OP-Abteilung TGA-Planung: Dittmann, Eser, Nehring und Partner, Stuttgart 5

6 Richtlinienvergleich: DIN 1946 Teil 4 (3/1999); DIN 1946 Teil 4 E 4/2005 Auslegungs- Außenluftvolumenströme: 1999: RK II: mind. 15 m³/(m²*h) 2005: 40 m³/(pers.*h) bzw.150 m³/(patient *h) 3. Filterstufe, endständig: 1999:...in allen Räumen einer OP- Abteilung 2005:... nur in den OP-Räumen und in den Sterilräumen einer OP- Abteilung Wie viel %-Volumenstrom bei Ruhebetrieb?: Hygieniker 6

7 7 Beispiel: Aufbau, Auslegungswerte, Anpassungen, Vergleich

8 Ergebnisse: ca. 20 % Auslegungsreduktion, 50 % weniger H13-Filter + Ruhebetrieb 8

9 schon länger veröffentlicht: TAV-Gesamt-Kostenvergleich: KI 03/2001 Vergleich von zwei RLT-Grundkonzepten mit Variation des Außen- und Umluftvolumenstromes (DIN/CH). Kostenberechnung für die Geometrie einer üblichen OP- Einheit: OP-Raum mit Ein-/Ausleitung und Waschraum. Energiekostenermittlung mit stündlichen Wetterdaten. Investitionskostenberechnung mit marktüblichen Sätzen. 9

10 Kostenvergleich Basiswerte und Bilanzraum: Nebenräume für Personal u. Geräte Patientenflur Ein- Ausleitung Waschraum Mindestaußenluftvolumenströme nach DIN 1946/4 (03/99): : 15 m³/h m² OP-Raum : 30 m³/h m² Versorgungsflur (steril) OP-Einheit: 40 m² + 27 m² 10

11 Anlagenschema nach DIN 1946/4 (03/99) Beispiel: Volumenströme, ohne Umluftbetrieb AU t AU, x AU Außenluftgerät OP-N 2800 m³/h ZU t ZU,LAF, x ZU M 2400 m³/h ZU t ZU,LAF, x ZU 400 m³/h ZU t ZU, x ZU H 13 H 13 OP 1 Ein-Ausleitung Waschraum FO Abluftgerät < 2400 m³/h AB t AB < 800 m³/h AB t AB OP-N 11

12 Anlagenschema nach neuem Konzept (CH) Beispiel: Volumenströme, mit Umluftbetrieb AU Außenluftgerät OP-N t AU, x AU M Umluftgerät OP m³/h AU t AU, x ZU 4000 m³/h ZU t ZU,LAF, x ZU 2800 m³/h UM t AB OP 1 H 13 Überströmung 1200 m³/h Einleitung/Ausleitung Waschraum FO Abluftgerät 1200 m³/h AB t AB OP-N 12

13 Kostenvergleich Kostenarten: Jahreskosten für eine OP-Raum-Klimatisierung Kapitalkosten Betriebskosten Energiekosten Nach der Annuitätsmethode: K K = I * a I: Investitionskosten a: Annuitätsfaktor = f (Lebensdauer, Zinssatz) Aufwendungen für Bedienung, Wartung, Instandhaltung K B = I * b b: Faktor nach Richtwerten z.b. VDI für Strom, Wärme, Wasser K E = f ( Art der Anlage, Volumenströme, Laufzeiten, Kühllast, Witterung, Energiepreise) 13

14 Kostenvergleich: Ergebnisse Gesamtkostenunterschiede Einfluß des Grundkonzeptes auf die Jahreskosten Jahreskosten [DM/a] % 88 % 100 % 104 % 97 % 96 % 83% CH 1 CH 2 DIN 1 DIN 2 DGKH 1 DGKH 2 DGKH-OPT Energiekosten Betriebskosten Kapitalk. (20 a) Strompreis: 0,20 DM/kWh Wärmepreis: 0,08 DM /kwh Merkmale CH 1 CH 2 DIN 1 DIN 2 DGKH 1 DGKH 2 DGKH-OPT Einheit V AU (OP + EIN/AUS) m³/h V ZU (OP-LAF) m³/h Überströmung mit mit ohne mit mit mit mit 14

15 Kostenvergleich Erkenntnisse (Fazit) Eine Senkung vom Außenluftstrom auf 1000 m³/h und Anhebung vom Umluftstrom auf m³/h (OP-Zuluftstrom: 4000 m³/h) ändert die Energiekosten praktisch nicht. Bei 7000 m³/h Umluftstrom sind die Energiekosten noch niedriger als beim DIN-Fall mit Außenluftstrom: 2800 m³/h. Die Energiekosten machen nur ca. 5 8 % der Jahreskosten für die OP-Raumklimatisierung aus. Bei Optimierung der TAV/Umluftkonzepte können die Jahreskosten gegenüber den DIN-Fällen noch gesenkt werden (siehe DGKH-OPT-Fall). 15

16 Vergleich von Klimakonzepten: Ganze OP-Abteilung, Größenordnungen Bezeichnung Jahreskosten Bezeichnung Jahreskosten Wert DM/a Wert DM/a OP-Konzept: DIN 2 CH 2 OP-Einheit-Größe (m²): NebenRaumgröße (m²): NR-AU-Rate (m³/m²a): Summe: A: B: Differenz A - B: DM/a relativer Unterschied (DIN 2 - CH 2) / DIN 2: 36 % Basis: DIN 2: OP-Zuluftstrom: 2800 m³/h, CH 2: 4000 m³/h Lineare Kostenansätze, gleiches Heizungskonzept Lit: KI 03/

17 Große Lösung für OP-Raum: Zuluftdecke, Abströmung, Schutzbereich Ausführungsmerkmale bei Zuluftdecken Einfluss: Lage Umluft- und Abluftöffnungen Schutzwirkung für Instrumententische 17

18 Merkmale von neuen OP-Decken Allgemein: Der ganze Raum wirkt sich aus! Differenziertes Abströmprofil Homogenes Temperaturfeld 18 Nicht ohne Schürze Werksbild: ADMECO AG

19 Versuchsraum und -basis 1:1 OP-Raum: HTA Luzern Musterlasten-Anordnung nach SWKI 99-3 / VDI 2167/1, DIN Bild: SWKI 99-3 Bild: SWKI Bild: OP-Prüfstand HTA Luzern

20 Schutzwirkung TFH Berlin 5,6 5,4 5,2 5,0 4,8 4,6 4,4 4,2 4,0 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-0,4 20 Versuchsergebnisse: Zuluftströmung Homogenes Profil V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10 Variation der Überströmöffnungen Bild: Hengesbach SG mit OP-Lampen, UML-Öffnungen Decke SG ohne OP-Lampen, UML-Öffnungen Decke SG mit OP-Lampen, UML-Öffnungen Wand 2 und 4 oben SG ohne OP-Lampen, UML-Öffnungen Wand 2 und 4 oben SG mit OP-Lampen, UML-Öffnungen Wand 2 und 4 unten SG ohne OP-Lampen, UML-Öffnungen Wand 2 und 4 unten V 1: 1x Überströmöffnung oben: W1 V 2: 1x Überströmöffnung oben je: W1 und W3 V 3: 2x Überströmöffnung oben: W1 V 4: 2x Überströmöffnung oben: W3 V 5: 2x Überströmöffnung oben je: W1 und W3 V 6: 2x Überströmöffnung unten: W1 V 7: 2x Überströmöffnung unten: W 3 V 8: 2x Überströmöffnung unten je: W1 und W3 V 9: 4x Überströmöffnung: W1 V 10: 4x Überströmöffnung: W3 Schutzwirkung 5,6 5,4 5,2 5,0 4,8 4,6 4,4 4,2 4,0 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Differentialflow V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V 8 V 9 V 10 Variation der Überströmöffnungen Bild: DA Bunge/ Weber

21 Versuchsergebnisse: Schutzgrad auf den Instrumententischen Versuche mit Variation der Position von OP-Tisch und Anästhesietuch 21

22 22 Versuchsergebnisse: Schutzgrad auf den Instrumententischen Versuchsreihe 1.4 Versuch-Nr. Position Dummies Messergebnisse Versuchsreihe 1.5 Unterschiedliche Anordnung mit Anästhesietuch Alle Versuche mit Differentzialflow 2x1 4 x Umluft unten, 4 x Overflow unten, Volumenstrom m³/h Innenlasteintrag nach SWKI 99-3 OP-Tischende aus Schutzbereich verschoben optimierte Leuchten Position Anästhesietuch in Verlängerung der Schürze Anästhesie OP-Team Anzahl Instrumententisch Messpunkt Instrumententisch SWKI SWKI oben und unten bündig 0-5,0 5,0 5, SWKI SWKI oben ca 35cm offen, unten bündig 0-5,0 5,0 5, SWKI SWKI oben ca 35cm offen, unten bündig 1 4,7 5,0 5,0 4,7 SWKI, 1 Dummy an Tischende innerhalb Schutzbereich oben ca 35cm offen, SWKI verschoben, unten bündig 2 5,0 5,0 5,0 5,0 alle Dummies mit Tischberührung Quelle: DA Brzezinski, Mai (2007), GiG Messpunkt 2 Messpunkt 3 Schutzwirkung

23 Schlussfolgerungen Lage der Abströmöffnungen (UML/ABL) ist einflussreich bei grossen OP-Lampen Öffnungen unten sind insgesamt besser als oben Differentialflow-Profil führt zu besserer Schutzwirkung gegenüber gleichmäßigem Austritt der Zuluft aus TAV Wenn Schutzgrade auf OP-Tisch gut, dann auch auf den Instrumententischen im Schutzbereich 23

24 Sanierung von OP-Abteilungen Beispiel: Spital Wetzikon, Schweiz Planer HLS: Brunner Haustechnik AG, Wallisellen - Zürich 6 Notfall 5 4 Aufwac hen Tageskli nik 3 2 OP- Abteilung 1 24

25 Zusammenfassung Neue Richtlinien für heiz- und raumlufttechnische Anlagen in Krankenhäusern: ermöglichen verbesserte lufthygienische und behagliche Verhältnisse, ermöglichen bedarfsgerechtere, effizientere und kostengünstigere Anlagen. Die noch unbefriedigende Richtliniensituation eröffnet auch Freiräume für Diskussion/Festlegung von Lösungen. Sie arbeiten in einem Fachgebiet zum unmittelbaren Wohl ihrer Mitmenschen. Der Referent wollte Sie informieren, motivieren und stärken für Ihr Tagesgeschäft. 25