Power Building 2015 FFM15/08_N. Ferstl... · 2018. 10. 29. · Power Building 2015 Seite 17...

Power Building 2015Sanierung von Krankenhaus-Bestandsbauten unter

Berücksichtigung möglicher Energieeinsparungen

Am 06.05.2015 in Frankfurt

Nikolaus Ferstl, Dipl.-Ing. (FH)

Technischer Leiter der Universität und Universitätsklinikum Regensburg

Themenübersicht

1. Begrüßung / Vorstellung

2. Darstellung der Liegenschaften Universität / Universitätsklinikum

3. Bestandserfassung, Ist-Analyse der technischen Anlagen

4. Definition und Steuerung der Umbau- und/oder

Sanierungsmaßnahmen bei laufendem Betrieb

5. Integration Energiemanagement – Was und wieviel macht Sinn ?

Was sind wirksame Erfolgskontrollen ?

6. Exkurs: Energiesparende Wasserkühlung von Großrechnern im

Rechenzentrum der Universität

Power Building 2015 Seite 4 06.05.2015 in Frankfurt, NFE Sanierung von Krankenhaus- Bestandsbauten

Darstellung der Liegenschaft

Universitätsklinikum

Universitätsklinikum

Universität


Darstellung der Liegenschaft Universität

Hochschule

Technische

Zentrale

Staatl. Bauamt

Biopark

Campus der

Universität


► Allgemeines zur Liegenschaft der Universität


Gründung im Jahr 1962, Beginn Lehrbetrieb 1967

Bauphase der wesentlichen Liegenschaften von 1966 – 1978

Nutzfläche ca. 185.000 m² (309.000 m² NGF)

Ca. 20.200 Studenten

Ca. 4.000 Mitarbeiter

Anzahl der Fakultäten: 11 - Katholische Theologie

- Rechtswissenschaften

- Wirtschaftwissenschaften

- Medizin

- Philosophie, Kunst-, Geschichts-, und Gesellschaftswissenschaften

- Psychologie, Pädagogik und Sportwissenschaften

- Sprach-, Literatur- und Kulturwissenschaften

- Mathematik

- Physik

- Biologie und Vorklinische Medizin

- Chemie und Pharmazie


► Primärenergieverbrauch Universität im Jahr 2014


Elektrische Energie

- Verbrauch ca. 33.775.894 kWh

- elektrische Leistungsspitze 5.508 kVA

- Kosten ca. 4,96 Mio €

- spezifischer Verbrauch ca. 179 kWh/m² NF

Erdgas

- Verbrauch Gesamt ca. 60.619 MWh


- spezifische Verbrauch ca. 322 kWh/m² NF

Trinkwasser

- Verbrauch ca. 154.560 m³

- Kosten ca. 413.424 €

- spezifische Verbrauch ca. 0,82 m³/m² NF

Summe der Primärenergiekosten für Strom, Erdgas, Trinkwasser

- Gesamtkosten Universität ca. 7,33 Mio €


► Übersicht und Struktur

Darstellung der Liegenschaft Universitätsklinik


► Allgemeines zur Liegenschaft des Universitätsklinikums


Gründung im Jahr 1984 Zahnklinik

Bauphase der wesentlichen Liegenschaften von 1992 – 2006

Erweiterungen 2010 Kinderklinik und Forschungsgebäude

Nutzfläche ca. 85.000 m² (175.000 m² NGF)

Ca. 1.900 Studenten der Human- und Zahnmedizin

Ca. 4.040 Mitarbeiter

833 Betten der Maximalversorgung (Stufe 3)

52 tagesklinische Behandlungsplätze

23 Kliniken bzw. Abteilungen, 6 klinisch-theoretische Institute

Leistungsdaten 2013: - ca. 125.531 ambulante und ca. 31.523 stationäre Patienten

- durchschnittliche Verweildauer 7,89 Tage, Auslastung 80,34%

- Case-Mix-Index (Schweregrad) 1,96

- Umsatz ca. 335 Mio. €, Ergebnis ca. -4,2 Mio. €


► Primärenergieverbrauch Universitätsklinik im Jahr 2014


Elektrische Energie

- Verbrauch ca. 26.903.287 kWh

- elektrische Leistungsspitze 4.997 kVA


- spezifischer Verbrauch ca. 337 kWh/m² NF

Erdgas

- Verbrauch Gesamt ca. 32.783 MWh


- spezifische Verbrauch ca. 410 kWh/m² NF

Trinkwasser

- Verbrauch ca. 120.652 m³

- Kosten ca. 337.494 €

- spezifische Verbrauch ca. 1,51 m³/m² NF

Summe der Primärenergiekosten für Strom, Erdgas, Trinkwasser

- Gesamtkosten Universitätsklinik ca. 5,67 Mio €

Themenübersicht











Bestandserfassung, Ist-Analyse der technischen Anlagen

► Allgemein – Einflussfaktoren auf technische Anlagen

Betriebssicherheit, Störanfälligkeit

Redundanzen, Ersatzteilversorgung

Gesetzte (MPG, AMG, ArbSchG,

EEG, EEWärmeG, EnEG)

Richtlinien (GMP, DIN, VDI)

Verordnungen (BetrSVo, EnEV)

Stand der Technik

Energiemanagement

Instandhaltungs-,

Wartungsmanagement

Hygieneanforderungen

Qualitätsmanagement

Nutzer-, Raumanforderungen

Funktionsänderungen

Master-, Strukturplanung

Strukturänderungen

Kapazitäts-, Leistungs-

anforderungen

Auflagen durch Behörden

Gesundheitsamt

Regierungspräsidium

Gewerbeaufsichtsamt

Bauordnungsamt

Bildung einer interdisziplinären Arbeitsgruppe erforderlich

Technische Anlage



1.1. Dampferzeugungsanlagen

1.2. Gasversorgung

1.3. Fernwärme (Übergabestationen)

1.4. Dezentrale Wärmeerzeugungsanlagen

1.5. Raumlufttechnische Anlagen

1.6. Sanitärtechnische Anlagen / Trinkwasserverteilnetz

1.7. Wasserbehandlungsanlagen (Aufbereitungsanlagen VE- und E-Wasser)

1.8. Abwasserbehandlungsanlagen (Neutralisationsanlagen)

1.9. Abklinganlagen

1.10.1. Kältetechnische Anlagen – Kälteerzeugungsanlagen

1.10.2. Kältetechnische Anlagen – Rückkühlwerke

1.10.3. Kältetechnische Anlagen – Kälteverteilnetz

1.11. Vakuumanlagen – Vakuumerzeugungsanlagen

1.12. Druckluftanlagen – Drucklufterzeugungsanlagen

1.13. Sauerstoffversorgung

13

► Sanierungsbedarf technische Anlagen – 1. Bereich Maschinentechnik



► Sanierungsbedarf technische Anlagen – Beispiel Raumlufttechnik


Legende Zustand RLT-Anlagen

22,2%

33,3%11,1%

33,3%

15,4% 1,5%

47,7%

35,4%

20,0%

60,0%

20,0%

Bestandserfassung, Ist-Analyse der technischen Anlagen1.5. Zustand Raumlufttechnische Anlagen – Energetischer Zustand


Legende Zustand RLT-Anlagen

80%

9%

11%

40%

35%

25% 19%

21%60%

ohne Bewertung

Anlagen i. O.

Anlagen nicht i. O.

Bestandserfassung, Ist-Analyse der technischen Anlagen1.5. Zustand Raumlufttechnische Anlagen – Hygienischer Zustand


41%

19%

40%

Hygienischer ZustandRLT-Anlagen UKR

Hygieneinspektion ausstehendAnlagen i. O.Anlagen nicht i. O.

16,5%

8,9%

40,5%

34,2%

Energetischer Zustand RLT-Anlagen am UKR(geprüfte Anlagen)

Sehr Gut

Gut

Zufriendenstellend

Kritisch

1. Bauabschnitt (Bauteil ZMK)

RLT-Anlagen wurden 2009 energetisch optimiert.

2. Bauabschnitt

83% der geprüften Anlagen sind energetisch in einem nur zufriedenstellenden

bis kritischen Zustand. Es besteht starker Sanierungsbedarf.

3. Bauabschnitt, 1. Unterabschnitt

68% der geprüften Anlagen sind energetisch in einem nur zufriedenstellenden

bis kritischen Zustand. Es besteht Sanierungsbedarf.


20% der geprüften Anlagen sind energetisch in einem kritischen Zustand. Es

besteht mittelfristiger Sanierungsbedarf.

RLT-Anlagen ab dem Jahr 2007

Bei den RLT-Anlagen der Bauteile C5, D4 und H1-JCC ist besteht derzeit kein

Handlungsbedarf.

1. Bauabschnitt (Bauteil ZMK)

Modernisierung der RLT-Anlagen 2009.

2. Bauabschnitt

47% der geprüften Anlagen sind in einem hygienisch mangelhaften Zustand. Es

besteht starker Sanierungsbedarf.


50% der geprüften Anlagen sind in einem mangelhaften Zustand. Es besteht

Sanierungsbedarf.


20% der geprüften Anlagen sind in einem hygienisch mangelhaften Zustand. Es

besteht mittelfristiger Sanierungsbedarf.

RLT-Anlagen ab dem Jahr 2007

40% der RLT-Anlagen im Bauteil C5 sind in einem hygienischen mangelhaften

Zustand. Für die Bauteile D4 und H1-JCC steht die Hygieneinspektion noch aus.

Bestandserfassung, Ist-Analyse der technischen Anlagen1.5. Zusammenfassung - Zustand Raumlufttechnische Anlagen



► Sanierungsbedarf technische Anlagen – Beispiel Kältetechnik


Großkältezentrale Bauteil ZMK

- Baujahr 2009

- Versorgungsbereich: Bauteil H1,

H1-JCC und ZMK

- Notverbundleitung zu den

Bauteilen A0, C-Bauten, B-

Bauten, D-Bauten und V-Bauten

vorhanden

Derzeit kein Handlungsbedarf

Großkältezentrale Bauteil A0

- Baujahr 2013

- Versorgungsbereich: Bauteil A0,

C1-C3, D1/D2, B1-B2 und P0

(Ph.Th.)


Bauteilen B3, B4, V-Bauten und

ZMK vorhanden


Großkältezentrale Bauteil D3

- Baujahr 2011

- Versorgungsbereich: Bauteil

A2/D3, C4, C5, D4 u. H4


Bauteilen A0, C1-C3, B-

Bauten, V-Bauten und ZMK

vorhanden


Großkältezentrale Bauteil B3

- Anlagenalter > 15 Jahre

- Versorgungsbereich: Bauteil B3, B4 und V2

- Notverbundleitung zu den A-Bauten, B-

Bauten, C-Bauten, D-Bauten, V-Bauten und

ZMK vorhanden

- Anlage sehr störanfällig

Anlagen sind stark sanierungsbedürftig

Kälteanlage Bauteil H1-JCC

- Baujahr 2013

- Versorgungsbereich: Bauteil

H1-JCC


Bestandserfassung, Ist-Analyse der technischen Anlagen1.10.1. Kältetechnische Anlagen - Großkältezentralen


Rückkühlwerke Bauteil ZMK

- Baujahr 2009


Rückkühlwerke Bauteil D3

- Baujahr 2011


Rückkühlwerke Bauteil B3


- Anlagen sehr energieintensiv!


Kälteanlage Bauteil H1-JCC

- Baujahr 2013


Rückkühlwerke Bauteil B1

- Rückkühlwerke für Großkälteanlage

Bauteil A0



Bestandserfassung, Ist-Analyse der technischen Anlagen1.10.2. Kältetechnische Anlagen - Rückkühlwerke


2.1. Gebäudeautomation

2.2. Mittelspannungsnetz (20kV-Netz)

2.3. Sicherheitsstromversorgung

2.4. Aufzugsanlagen

2.5. Transportanlagen - Kastenförderanlage

2.6. Fernmelde- und Informationstechnische Anlagen

► Sanierungsbedarf technische Anlagen – 2. Bereich Elektrotechnik



Notstromaggregat Bauteil D4

- Baujahr 2004

- Versorgungsbereich: Bauteil D4


Notstromaggregat Bauteil A2

- Baujahr 1998

- Versorgungsbereich: Bauteil A2, C5 und D3

Anlage ist mittelfristig sanierungsbedürftig

Notstromaggregat Bauteil C4

- Baujahr 1997

- Versorgungsbereich: Bauteil C4, H3 und H4

Anlage ist mittelfristig sanierungsbedürftig

Notstromaggregate Bauteil A0

Notstromaggregat A01NV02.AED

- Baujahr 1983

- Versorgungsbereich: Bauteil D1/D2

Anlage ist stark sanierungsbedürftig

Notstromaggregat A01NV02.AEC

- Baujahr 1990

- Versorgungsbereich: Bauteil C1, C2, C3 und P0 (Ph.Th.)

Anlage ist sanierungsbedürftig

Notstromaggregat A01NV02.AEB

- Baujahr 1990

- Versorgungsbereich: Bauteil B1, B2, MR, A0 (Ebene 1), V0 (Hangar),

V1, V2 und V3


Notstromaggregat Bauteil B4

- Baujahr 2004

- Versorgungsbereich: Bauteil B3, B4

und NM


Notstromaggregat Bauteil ZMK

- Baujahr 1999

- Versorgungsbereich: Bauteil A0

(Ebene 2 bis 6), H1 und ZMK


Notstromaggregat Bauteil SO

(Tiefgarage)

- Baujahr 1987

- Versorgungsbereich: Bauteil S0

(Tiefgarage)

Anlage ist stark sanierungsbedürftig

Bestandserfassung, Ist-Analyse der technischen Anlagen2.3. Sicherheitsstromversorgung (Notstromaggregate)


► Übersichtsmatrix Sanierungsbedarf technische Anlagen –Bereich Maschinentechnik



► Übersichtsmatrix Sanierungsbedarf technische Anlagen –Bereich Elektrotechnik


Themenübersicht











► Integriertes Projektteam für Umbau- und/oder Sanierungsmaßnahmen

Medizintechnik, -equipment, -layout

Gutachter für

Brand-, Schallschutz, Boden

Hygienebeauftragter

Technische

Gebäudeausrüstung

Reinraumtechnik

Validierung &

Qualifizierung

Architektur, Bau

und Erschließung

Logistik, Lagerung

Fördertechnik

Frei-, Außenanlagen

Behörden, wie Bauamt,

Gewerbeaufsichtsamt, RP,

Gesundheitsamt

Bildung eines integrierten Projektteams bestehend aus- Projektleitung

- Fachplanern und Bauherrn-, Nutzervertretern- Gutachtern und Sonderfachleuten- Zusammenarbeit mit Behörden und Ämtern

Definition und Steuerung der Umbau- und/oder Sanierungs-

maßnahmen bei laufendem Betrieb

Patient, Nutzer


► Projektmanagement - Klare Definition der Projektziele – (1)

Erfüllen der gültigen Gesetze, Richtlinien, technischen Anforderungen

-> z.B. AMG, MPG, EEG, DIN-Normen, VDI-Richtlinien, Arbeitsstättenrichtlinie, TA-Luft

-> Verletzung der Betreiberpflicht !!

Erfüllen der relevanten Anforderungen an die Hygiene

-> Hygiene -> Gesundheitsamt -> Betriebserlaubnis !!

Erfüllen der gültigen relevanten Anforderungen für Patienten, Mitarbeiter, Produkt

-> Arbeitsschutz -> Gewerbeaufsichtsamt, Landesunfallkasse -> Betriebserlaubnis !!

Erfüllen der gültigen relevanten Anforderungen für Produkt (Arzneimittel)

-> Pharma z.B. cGMP- Richtlinien, AMG

-> pharmazeutischen Aufsichtsbehörden Deutschland (RP) -> Produktionserlaubnis !!

Absicherung der Gesamtkonzeption über alle Maßnahmen im Rahmen eines

Bau- und Behördengenehmigungsverfahren

-> Bau-, Gewerbe-, Umweltamt, etc.

-> Betriebserlaubnis !




► Projektmanagement - Klare Definition der Projektziele – (2)

Steigerung der Leistungskapazitäten

-> Erweiterung der Hauptnutz- und Nebenflächen

-> Umnutzung vorhandener Flächen

-> Anschaffung neuer Medizintechnischer Geräte

-> Vermeiden bzw. Eliminierung von Schwachstellen -> z.B. Logistik, Stellflächen

Definierten Raumbedingungen (Patienten, Personal, Produkt)

-> Klares Hygiene-, Druckstufen-, Schleusenkonzept

-> Druckhaltung -> gesicherte Strömungsrichtung

-> Vermeidung von Kreuzkontamination

-> Partikeln, Mikroorganismen, Temperatur, Feuchte

-> Schadstoffe, Lärm, Licht

Umbau bei laufendem Betrieb bzw. Minimierung der Stillstandszeiten

-> Leistungsausfall berücksichtigen

-> Nutzung einer teilweisen Betriebsruhe (z.B. OP Nachts, Wochenende, etc.)

-> Schaffen von Interimslösungen

-> Umbau und/oder Sanierung in Bauabschnitten

-> Staubschutz / Auslagern von Funktionsbereichen




Versorgungssicherheit

Ausfallrisiken

Redundanzen

Ersatzsysteme

Reserven

Autarkizität

Unabhängige Versorgung der Produktionsbereiche

Autarker Betrieb der Anlagen und Systeme

Aufrechterhaltung der Raumkonditionen

Flexibilität

Nachrüstbarkeit Endausbau

Modulare Anlagenkonzepte

Anlagenerweiterung

Umbaumaßnahmen

Freiflächen

TERMINE

KOSTEN

QUALITÄT

► Projektmanagement - Einhaltung Kosten, Termine, Qualität






► Projektmanagement - Einhaltung Kosten, Termine, Qualität

Übergreifendes Verfahrens- / Projekthandbuch

Eindeutige Definition des Projektumfangs durch eineabgestimmte und vereinbarte Leistungsbeschreibung

Schnittstellendefinition innerhalb der Projektbeteiligten

Terminplan -> So viele Aktivitäten wie nötig, so wenig wie möglich

Terminplan -> ausreichend Zeitpuffer vorsehen

Einführung von Regelterminen, Besprechungen

Konsequentes Kostcontrolling / Change Control

Budget für Unvorhergesehenes – Bauen im Bestand

Verwendung von einheitlichen Projekttools – Raumbuch, etc.


► Beispiel – Interimslösung Erneuerung Kältezentrale






► Beispiel – Sanierung in Baustufen bei laufendem Betrieb




► Beispiel – Definition Einzelmaßnahmen / Sanierungsstrategie

1

3

4

5 56 6

4

2 7 Gesamte Station

8

6

Einzelmaßnahmen Umbau Station 90

1. Teilung der 4-Bettzimmer

2. Netzwerkerweiterung für neues Monitoring

3. Austausch der DVE

4. Umbauten in Nebenräumen und Stützpunkt

5. Erneuerung der Möbel und Böden in den

Patientenzimmern

6. Steckbeckenspüler in den 1-Bettzimmern

7. Brandschutzmaßnahmen

8. Klimatisierung des Erkerbereichs

Themenübersicht







Was sind wirksamer Erfolgskontrollen ?




► Modell eines Energiemanagements nach DIN EN ISO 50001

Integration Energiemanagement – Was und wieviel macht Sinn ?



Das Top-Management (Vorstand) muss seine Verpflichtung zur Unterstützung des

Energiemanagementsystems (EnMS) sowie zur kontinuierlichen Verbesserung seiner Wirksamkeit darlegen

durch:

a) Bestimmung, Festlegung, Einführung und Aufrechterhaltung einer Energiepolitik;

b) Ernennung eines Managementbeauftragten sowie der Zustimmung zur Bildung eines

Energiemanagement-Teams;

c) Bereitstellung der erforderlichen Ressourcen für die Einführung, Verwirklichung, Aufrechterhaltung und

Verbesserung des EnMS und der resultierenden energiebezogenen Leistung;

Anmerkung: Ressourcen umfasst Mitarbeiter, Fachkompetenzen, technologische und finanzielle Resourcen

d) Festlegung des durch das EnMS erfassten Anwendungsbereiches und dessen Grenzen;

e) Kommunikation der Bedeutung des EnMS innerhalb der Organisation;

f) Sicherstellung, dass strategische und operative Energieziele festgelegt weden;

g) Sicherstellung, dass Energieleistungskennzahlen (EnPI´s) für die Organisation angemessen sind;

h) Berücksichtigung der energiebezogenen Leistung in der Langfristplanung;

i) Sicherstellung, dass die Ergebnisse in festgelegten Zeitabständen gemessen und berichtet werden;

j) Durchführung von Management-Reviews.

► Anforderungen der DIN EN ISO 50001 an das Management






► Organisation innerhalb der Technik


Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3

- Kickoff

- Projektplanung (Methodik,

Werkzeuge, Zeitplan)

- Organisatorische

Voraussetzungen

(Benennung der EM-

Personen etc.)

- Bestandsaufnahme mit

Screening, Maßnahmen-

planung

- Prozesslandschaft

- Festlegungen zur Aufbau-

organisation

- Einsparpotenzial ermitteln

- Energieziele / Programm

- Aufbau des Systems zur

Verbrauchsdatenerfassung

- Darlegung vorhandener und

neuer Prozesse mit

Dokumentation

- Abstimmung und

Implementierung der Prozesse

- Coaching und Schulungen zum

EnMS

- Arbeiten nach dem neuen

System

- Internes Audit

- Erstes Benchmark

- Verbesserungen einleiten

- Arbeiten nach dem neuen

System

- Training

- Beantragung Externes

Zertifizierungsaudit

Übersicht

Prozesse

Basisdaten

Dokumentation

EnMS

Messdaten-

Erfassungssystem

Einführung,

Schulung und

Überprüfung der

Prozesse

Zertifizierung

12/2013

Abgeschlossen!06/2015 12/2015

01/2015

70%

abgeschlossen!

►Status zur Einführung eines Energiemanagementsystems




►Energieverbräuche / Energiekosten UKR ohne Verbrauchsanteile UR




(1) Strom für Kälteerzeugung Bauteil ZMK und Bauteil H1-JCC in „Strom allg.“ enthalten - Keine separate Messeinrichtung vorhanden!(2) Strom für Sonstige Prozesse Bauteil ZMK in „Strom allg.“ enthalten - Keine separate Messeinrichtung vorhanden!

►Energieverbräuche / Energiekosten UKR - Flussdiagramm




►Energieverbräuche / -kosten Stromversorgung




►Maßnahmen zur Energieeinsparung – Übersicht / Priorisierung




VISA FM -

Server

VISA FM -

Datenbank

Trinkwasser-

zähler

Wärmemengen-

zähler

Gaszähler

Kältemengen-

zähler

Stromzähler

Mengenzähler

Druckluft

Mengenzähler

Sauerstoff

SQL-Datenbank *

CAD-Pläne

SAP-Raumbuch

VISA FM -

Raumbuch

VISA FM -

web-Client

VISA FM -

CAD-Modul

VISA FM –

mobile Clients

(optional)

(* MySQL Workbench + Insight Ficilities)

GLT-N

etz

►Zählerkonzept – Anwendungsarchitektur




1. Erfassung des Wärme-, Kälte-, Gas- und Trinkwasserverbrauchs -> Priorität 1

2. Erfassung des Gesamt-Stromverbrauchs -> Priorität 1

3. Erfassung des Stromverbrauchs der zentralen Kälte- und Dampferzeugung -> Priorität 1

4. Erfassung des Stromverbrauchs Vakuum- und Drucklufterzeugungsanlagen -> Priorität 2

5. Erfassung des Wärme-, Kälte-, Gas- und Trinkwasserverbrauchs einzelner Bauteile -> Priorität 3

6. Erfassung des Stromverbrauchs einzelner Bauteile -> Priorität 3

►Erfassung Mengenzähler – Ausbau nach Prioritäten



Themenübersicht











►iDataCool: HPC with Hot-Water Cooling and Energy Reuse

Exkurs: Energiesparende Wasserkühlung von Großrechnern im


der Link zu dem Artikel über iDataCool:

http://arxiv.org/pdf/1309.4887

http://arxiv.org/pdf/1309.4887


Noch Fragen ????

Nikolaus Ferstl, Dipl.-Ing. (FH)

Technischer Leiter

Universität und Universitätsklinikum

Franz-Josef-Strauß-Allee 11

93053 Regensburg

Tel.: 0941-944-4500

Fax: 0941-944-4502

[email protected]

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

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