Innovation als Lösung
Nach Jahren des Wachstums kam das HLK-System des Krankenhauses Ludmillenstift an seine Grenzen. Mithilfe der Belimo Energy Valves™ wurde die Wasserdurchflussmenge im Heizungsnetz erheblich reduziert, wodurch intelligente, transparente und energieeffiziente sowie lastabhängige Heiz- und Kühlsysteme möglich wurden – und das bei gesteigertem Komfort und unverändertem Energieverbrauch.
Das Krankenhaus Ludmillenstift befindet sich in der Stadt Meppen in Niedersachsen (Deutschland). Dieses grosse multidisziplinäre Krankenhaus ist die tragende Säule eines umfassenden Gesundheitssystems und kann auf eine über 160-jährige Geschichte als Gesundheitsversorger für das Emsland zurückblicken. Dort ist man stolz auf die aussergewöhnliche Qualität der Patientenbetreuung, die durch eine moderne Infrastruktur und medizinische Technologie, die sich auf dem neuesten Stand der Technik befindet, unterstützt wird, einschliesslich fortschrittlicher diagnostischer und therapeutischer Expertise und anderer spezialisierter Dienstleistungen.
| Einrichtung: Krankenhaus Ludmillenstift | Stationäre Patienten: 20.000 pro Jahr |
| Standort: Meppen (Deutschland) | Ambulante Patienten: 150.000 pro Jahr |
| Eröffnung: 1851 | Betten: 420 |
Kalte Räume und gewagte Versuche
Technologie spielt auch eine entscheidende Rolle dabei, Funktionalität, Komfort, Sicherheit und Effizienz der Gebäude sicherzustellen, die die Infrastruktur des Krankenhauses ausmachen. Die Kapazitäten der Spezialeinrichtungen konnten dem steigenden Patientenaufkommen im Laufe der Jahre allerdings nicht mehr gerecht werden, und wiederholte Erweiterungs- und Renovierungsmassnahmen führten zu grossen Schwierigkeiten bei der Steuerung und Instandhaltung des hydraulischen Verteilungssystems.
Ein ausgeglichenes HLK-System instand zu halten, kann bei Gebäudekomplexen wie Krankenhäusern eine echte Herausforderung darstellen. In diesem Fall beschwerten sich die Mitarbeitenden in den Wintermonaten über kalte Räume und Zonen. Das Haustechnikteam des Ludmillenstifts erkannte, dass bestimmte Teile der Anlage nicht immer mit genügend Heisswasser versorgt wurden und dass die Hydraulik der Heizungsanlage Schwierigkeiten hatte, das Komfortniveau zu steuern und zu überwachen.
Das Team unternahm gewagte Versuche, die Situation zu verbessern, indem die Heizkesseltemperatur deutlich erhöht und alle Pumpen auf Volllast gestellt wurden. Doch damit hatte man nur sehr bescheidenen Erfolg. Die Beschwerden hörten nicht auf, und durch das übermässige Pumpen sowie die Erzeugung von zusätzlicher Dampfenergie kam es zu einem enormen Kostenanstieg, der das Budget des Krankenhauses stark belastete. An diesem Punkt entschied sich das Ludmillenstift, Experten zu Rate zu ziehen – nämlich die Firma G.U.T. August Brötje KG – um dem Problem auf den Grund zu gehen und eine geeignete Lösung zu finden.
Schwankende Wärmezufuhr
Die Ingenieure der August Brötje KG sahen sich die vorhandenen Pläne der Heizungsanlage an und kamen zu dem Schluss, dass die hydraulischen Probleme nur über einen zentralen Abgleich der Unterverteiler zu lösen wären. Anschliessend untersuchten sie das HLK-System des Gebäudes eingehend, wobei sich verschiedene Schwachstellen und Engpässe offenbarten. So lagen beispielsweise die am Hydraulikschalter gemessenen Temperaturen bei 90/86°C, und die Wärmezufuhr der einzelnen Stationen schwankte, sodass die Wärme nach dem Zufallsprinzip zugeführt wurde. Da zu wenig Heisswasser die Heizregister erreichte, wurde immer wieder das Frostschutzsystem ausgelöst und somit im Winter die Lüftungsanlage abgeschaltet, was vor allem in den Operationssälen ein Problem darstellte. Insgesamt war die Heizungsanlage einfach nicht im gleichen Masse modernisiert worden wie der Rest des Krankenhauses.
Um die ganzjährig enorm hohen Durchflussmengen im Heizkessel und Rücklauftemperaturen in der Anlage in den Griff zu bekommen, musste Peter Meier, Steuerungsexperte der August Brötje KG, den langfristigen Umfang des Verbesserungsprojektes mit folgenden Vorgaben definieren:
– Alle Heizungsverteiler sollten auf ihren nominalen Durchfluss eingestellt werden, damit nur genau die Wassermenge zugeführt wird, die für den hydraulischen Abgleich notwendig ist.
– Die aktuell benötigte thermische Energie sollte an den jeweiligen Verteilereinspeisungen erfasst und quantifiziert werden.
– Die Rücklauftemperatur der Anlage sollte gesenkt werden, um bei der Wärmerückgewinnung in Richtung Heizkessel für die Energieumwandlung einen besseren Wirkungsgrad zu erzielen (und Vorbereitungen für den
später geplanten Einsatz eines Blockheizkraftwerks zu treffen);
– Die Durchflussmenge durch die gesamte Einrichtung sollte lastabhängig sein, damit das System effizient betrieben werden kann und nicht ununterbrochen die maximale Wassermenge durch die Gebäude gepumpt wird.
Innovation als Lösung
Belimo hatte Peter Meier bereits ihre neueste Innovation vorgestellt – das Belimo Energy Valve™ –, und das war offensichtlich die ideale Lösung für das Krankenhaus Ludmillenstift. Dieser elektronische Regelkugelhahn vereint die druckunabhängige Steuerung, Durchfluss- und Energiemessung, den automatischen hydraulischen Abgleich und die Datenüberwachung in nur einem Gerät. Durch kontinuierliches Messen des Wasserdurchflusses und der Temperatur von Vor- und Rücklauf (Delta T) ermittelt das Belimo Energy Valve™ die verbrauchte thermische Energie. Mithilfe der automatischen Durchflussregelung wird dann sichergestellt, dass nur die wirklich erforderliche Energiemenge zugeführt wird, unabhängig von möglichen Schwankungen beim Differenzdruck.
Die Belimo Energy Valves™ wurden von Februar bis März auf die Probe gestellt und erwiesen sich bei den vorherrschenden Wetterbedingungen mit Temperaturen von bis zu -12°C als voller Erfolg. Sie steuerten und überwachten auf dynamische Weise alle hydraulischen Verteilerkreise durch kontinuierliches Messen des Durchflusses und der Wassertemperaturen ab dem Moment der ersten Inbetriebnahme. Die Probleme mit der Wärmezufuhr waren endlich lokalisiert und gelöst. Ab diesem Zeitpunkt erfolgte die Zufuhr für alle Räume und Zonen, die an Verteilerkreis 1 angeschlossen waren, mit genau der für Heizzwecke wirklich benötigten Menge an Wasser und dem richtigen Durchfluss. Dadurch verringerte sich der Wasserbedarf des Krankenhauses erheblich. Die von den Belimo Energy Valves™ gemessenen und aufgezeichneten Daten gaben auch einen detaillierten Einblick in die tatsächlichen Vorgänge in der Anlage, woraus sich Empfehlungen für weitere potenzielle Verbesserungen der Energieeffizienz ableiten liessen.
Weitere Schritte für mehr Einsparungen
Die von den Belimo Energy Valves™ automatisch erstellten Energieberichte werden vom Ludmillenstift sehr geschätzt, da sie einen direkten Blick auf den Durchfluss, die Temperatur und die Gesamtleistung des Wärmetauschers ermöglichen. Als zusätzlichen Vorteil nutzt das Krankenhaus nun die Daten aus der Heisswasseraufbereitung für die amtlich vorgeschriebene Meldung an das Gesundheitsamt.
Das Krankenhaus Ludmillenstift hat den Komfort und den Energieverbrauch im Jahr 2020 auf dem Niveau von 2013/2014 gehalten, obwohl die Nutzfläche in der Zwischenzeit um 40 Prozent erweitert wurde.
Die erfolgreiche Durchführung, die aussagekräftigen Ergebnisse und die Transparenz der Daten in der Testphase zeigten, dass die Belimo Energy Valves™ perfekt für das gesamte HLK-System des Krankenhauses geeignet sind, auch für andere Anwendungsbereiche, bei denen thermische Energie und Volumenstrom überwacht und aufgezeichnet werden müssen.
Energiemessung und -regelung mit zertifizierter Messung und Abrechnung von thermischer Energie kombinieren
Das Belimo Energy Valve™ bündelt Energiemessung, Regelung, Delta-T-Management und gegebenenfalls die IoT-fähige Abrechnung in einem Gerät. Dies ermöglicht die nahtlose und direkte Integration in das Gebäudeleitsystem oder in IoT-basierte Überwachungsplattformen und bietet IoT-basierte Überwachung, Tools zur Leistungsverbesserung sowie Abrechnungsdaten. Energieregelung und zertifizierte Messung und Abrechnung von thermischer Energie werden in einem einzigen Gerät vereint. Wir haben diese Leistungsmerkmale zusammengebracht, damit Sie Zeit und Geld sparen.
Auszeichnung mit dem Solar Impulse Efficient Solution Label
Die Solar Impulse Foundation zeichnete eine Auswahl von 1000 innovativen Lösungen aus, die hohe Standards sowohl bei der Nachhaltigkeit als auch bei der Rentabilität erfüllen. Wir sind stolz darauf, dass das Belimo Energy Valve™ als eine der 1000 Lösungen ausgewählt und mit dem Solar Impulse Efficient Solution Label ausgezeichnet wurde.
Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Einstellen des Belimo Energy Valve™
Das Belimo Energy Valve™ kann auf mehreren Wegen konfiguriert werden. In dieser Videoreihe erfahren Sie Schritt für Schritt, wie Sie das Energy Valve anhand der Ihnen zur Verfügung stehenden Informationen einstellen können. Diese interaktiven Videos bieten eine Entscheidungshilfe. Sie decken alle Einstellungs- und Konfigurationsoptionen ab und berücksichtigen dabei mögliche Variablen wie die vorgesehene Durchflussmenge oder das erforderliche Mindest-Delta T.
Belimo gewinnt den bedeutendsten Schweizer Technologiepreis 2021
Eine einmalige Erfahrung: Am Swiss Innovation Forum vom 18. November in Basel pitchten wir um den Swiss Technology Award 2021 in der Kategorie «Innovation Leaders». Wir sind stolz, dass wir die hochkarätige Jury überzeugen und die begehrte Auszeichnung vor zahlreichen Entscheidungstragenden aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft entgegennehmen konnten. Die Trophäe würdigt nicht nur unsere Arbeit – sie bringt ausserdem eine hohe mediale Ausstrahlung mit sich und hilft uns massgeblich dabei, unser Projekt weiter in die Zukunft zu tragen.
Der Swiss Technology Award ist die wichtigste Auszeichnung für Innovation und Technologietransfer der Schweiz. Mit dem Preis werden jedes Jahr die herausragendsten technologiebasierten Innovationen und Entwicklungen in den Kategorien «Inventors», «Start-ups (Rising Stars)» und «Innovation Leaders» prämiert. Dieses Jahr wurde er zum 33. Mal verliehen.
Modulare Bauweise für schnellen Zähleraustausch
Der thermische Energiezähler des Energy Valve besteht aus einem Sensormodul mit angeschlossenen Temperatursensoren und enthält die Mess- und Logikfunktionen. Datenkommunikation über Bus und NFC.Das Sensormodul ist als Ersatzteil erhältlich. In gewissen Ländern muss es gemäss nationalen Bestimmungen periodisch zur Nacheichung ausgetauscht werden.Das Logikmodul kann vom Sensormodul abgenommen werden (alle Kabel bleiben angeschlossen), sodass sich das untere Sensormodul leicht austauschen lässt.