Energiemanagement in Krankenhäusern und Pflegeheimen: Betriebskontinuität, Komfort und geringerer Energieverbrauch

Krankenhäuser und Pflegeeinrichtungen gehören zu den energieintensivsten Gebäuden des Dienstleistungssektors: Sie sind an jedem Tag des Jahres rund um die Uhr in Betrieb, verfügen über Anlagen, die nicht abgeschaltet werden können, und unterliegen strengeren Komfort- und Hygieneanforderungen als jeder andere Sektor.

Das ist auch der Grund, warum Energieeffizienz hier anders umgesetzt wird. Es geht nicht darum, weniger zu verbrauchen und dafür gewisse Beeinträchtigungen in Kauf zu nehmen, sondern unnötigen Verbrauch zu beseitigen und alles andere unverändert zu lassen.

Kurz zusammengefasst:

• Der durchgehende Betrieb erhöht den Grundverbrauch: Hier liegt das Einsparpotenzial.
• Betriebskontinuität und klinischer Komfort sind verbindliche Anforderungen und keine Stellgrößen für Einsparungen.
• Laut ENEA macht die Beleuchtung etwa 30 % des Energieverbrauchs von Krankenhäusern aus, während der Warmwasserverbrauch ungefähr dreimal so hoch ist wie im Wohnbereich.
• Pflegeheime haben im kleineren Maßstab dieselben Probleme wie Krankenhäuser, verfügen jedoch nicht über die technische Struktur, um sie zu bewältigen.

Wo Gesundheitseinrichtungen Energie verbrauchen

Das Verbrauchsprofil unterscheidet sich aus drei Gründen von dem anderer Gebäude des Dienstleistungssektors: Der Betrieb wird nie unterbrochen, die Lüftung in kritischen Bereichen arbeitet mit hohen Luftvolumenströmen und Warmwasser wird für Patientenzimmer, Küchen und Wäschereien benötigt.
Einige Richtwerte aus den ENEA-Empfehlungen für Krankenhäuser und öffentliche Verwaltungen: Die Beleuchtung macht etwa 30 % des Energieverbrauchs eines Krankenhauses aus, und der Warmwasserverbrauch ist ungefähr dreimal so hoch wie in einem Wohngebäude.
Laut ENEA können intelligente Steuerungssysteme den Heizenergieverbrauch um 7 bis 20 % und den Kühlenergieverbrauch um 2 bis 4 % senken.
Hinzu kommen medizinische Geräte, die auch im Stand-by-Modus Energie verbrauchen, sowie Notstromsysteme (Generatoren und USV-Anlagen), die jederzeit einsatzbereit sein müssen.

Die doppelte Anforderung: Kontinuität und klinischer Komfort

In einem Krankenhaus besteht das Risiko nicht in einer schlechten Bewertung, sondern in der Unterbrechung einer medizinischen Leistung. Jeder Eingriff an technischen Anlagen muss zwei unverhandelbare Grenzen berücksichtigen.
Die Betriebskontinuität. Operationssäle, Intensivstationen, Labore sowie die Lagerung von Medikamenten und Proben dürfen nicht unterbrochen werden. Jede Regelungsstrategie muss die erforderlichen Sicherheitsreserven vorsehen und mit der Krankenhausleitung sowie den technischen Teams der jeweiligen Abteilungen abgestimmt werden.
Der klinische Komfort. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftwechsel und Differenzdruck in kritischen Bereichen müssen genau festgelegte technische, hygienische und gesundheitliche Anforderungen erfüllen. Diese Parameter dürfen nicht zugunsten von Energieeinsparungen beeinträchtigt werden. Vielmehr müssen sie kontinuierlich gemessen werden, um nachzuweisen, dass Einsparungen in anderen Bereichen sie nicht beeinflusst haben.
In Pflegeheimen ist die Anforderung anders, aber nicht weniger wichtig: Die Bewohner sind besonders empfindlich gegenüber Temperaturschwankungen, und die erforderlichen Temperaturen sind höher und stabiler als in einem Büro.

Die vier wiederkehrenden Energieverschwendungen

• Lüftung mit voller Leistung in ungenutzten Bereichen. Operationssäle, Ambulanzen und Diagnostikbereiche außerhalb der Betriebszeiten: Wenn interne Protokolle und technische Normen es erlauben, gehört die reduzierte Betriebsweise während der Nichtnutzung zu den wirksamsten Einsparmaßnahmen.
• Warmwasserzirkulation und -bereitung ohne Leistungsanpassung. Sie sind aus hygienischen Gründen notwendig, werden aber oft auch bei minimaler Nutzung mit konstanten Einstellungen betrieben.
• Dauerbeleuchtung in Verkehrsbereichen. Flure, Treppenhäuser, Parkplätze und Technikbereiche sind rund um die Uhr beleuchtet. LED-Leuchten und Sensoren sind hier die einfachste Maßnahme bei einem Verbrauchsposten, der fast ein Drittel des Gesamtverbrauchs ausmacht.
• Lokale Regelung deaktiviert oder umgangen. Blockierte Ventile, verdeckte Fan-Coil-Geräte oder offene Fenster bei eingeschalteter Anlage: Solche Verhaltensweisen entstehen fast immer durch ungelöste Komfortprobleme und werden erst sichtbar, wenn Verbrauchsdaten mit gemessenen Temperaturen abgeglichen werden.

Was gemessen werden sollte

Die Werkzeuge entsprechen den Empfehlungen im Leitfaden zu Smart Metern und IoT-Sensoren, mit einer zusätzlichen Vorsichtsmaßnahme: Installationen in kritischen Bereichen müssen mit den jeweiligen Abteilungen abgestimmt werden. Drahtlose Sensoren verringern die Beeinträchtigungen durch Installationsarbeiten erheblich.

Maßnahmen mit schneller Wirkung

• Reduzierte Betriebsprofile während der Nichtnutzung, soweit zulässig, für Lüftung und Klimatisierung nicht kritischer Bereiche: Ambulanzen, Verwaltungsbüros, Besprechungsräume und planmäßige Diagnostikbereiche.
• LED-Beleuchtung mit Sensoren in Verkehrsbereichen und Technikräumen.
• Regelung von Heiz- und Kältezentralen anhand der Außenwetterbedingungen statt anhand fester, nie aktualisierter Kennlinien.
• Datengestützte Instandhaltung. In einer Einrichtung, die nie stillsteht, bietet die vorausschauende Wartung einen doppelten Nutzen: Sie erkennt Verschleiß vor einem Ausfall und vermeidet Notfalleinsätze an kritischen Anlagen.
• Wärmerückgewinnung an Lüftungsgeräten, bei denen hohe Luftvolumenströme eine schnellere Amortisation ermöglichen als in anderen Bereichen.

Für die Priorisierung gilt weiterhin die im Leitfaden zur Energieeffizienz von Gebäuden beschriebene Methode: zuerst die Betriebsführung optimieren, dann die technischen Anlagen und schließlich die Gebäudehülle verbessern.

Pflegeheime: dieselben Probleme, eine andere Struktur

Ein Pflegeheim vereint das Verbrauchsprofil eines kleinen Krankenhauses mit dem einer Beherbergungseinrichtung: durchgehende Betreuung, hoher Warmwasserbedarf, eigene Küche und Wäscherei sowie ein hoher und konstanter thermischer Komfort.
Der Unterschied liegt in der Organisation. Pflegeheime verfügen selten über eine eigene technische Abteilung, fast nie über ein BMS, und die Wartung wird häufig externen Dienstleistern übertragen, die bei Bedarf gerufen werden. Dadurch werden Probleme oft erst erkannt, wenn sie zu Betriebsstörungen führen.
In diesem Umfeld kann eine Cloud-Plattform mit drahtlosen Sensoren besonders viel bewirken: automatische Warnmeldungen, Fernregelung und historische Daten, mit denen sich eine Verschlechterung des Anlagenzustands erkennen lässt. Die Wartungsmaßnahmen entsprechen den Inhalten zu Krankenhäusern und Pflegeheimen, werden jedoch anhand von Daten statt nach einem festen Kalender gesteuert.

Die Werkzeuge

Die Energiemanagement-Software von UTwin wurde für diese Umgebungen entwickelt: Smart Meter und IoT-Sensoren für Strom, Wasser, Gas, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und CO2. Die Daten werden in der Cloud erfasst und auf dem Grundriss oder Modell der Einrichtung verortet. Warnmeldungen werden ausgelöst, wenn ein Messwert die für den jeweiligen Bereich festgelegten Grenzwerte überschreitet. Der Gesamtansatz von der Messung bis zur Überprüfung wird im Leitfaden zum Energiemanagement erläutert.
Die integrierte KI regelt Anlagen aus der Ferne anhand der Außenwetterbedingungen und der Raumnutzung, soweit es die Protokolle der Einrichtung erlauben. Die Instandhaltungssoftware (CMMS) ist nativ integriert, sodass aus einer Anomalie ein zugewiesener und nachverfolgbarer Wartungsauftrag wird. Die Historie ist auch bei Audits hilfreich.
Ist ein BMS vorhanden, integriert sich die Plattform und erweitert dessen Automatisierungsfunktionen. Fehlt es, wie in den meisten Pflegeheimen, arbeitet die Plattform als Light-BMS mit bis zu 70 % geringeren Investitionskosten (CAPEX) als ein herkömmliches System.

Häufig gestellte Fragen

• Lässt sich in einem Krankenhaus Energie sparen, ohne kritische Abteilungen zu beeinträchtigen?

  Ja, und genau dort sollte man beginnen. Büros, Ambulanzen, planmäßige Diagnostikbereiche, Flure, Parkplätze und Technikräume machen einen erheblichen Anteil des Verbrauchs aus und unterliegen nicht denselben Einschränkungen wie Operationssäle oder Intensivstationen.

• Welcher Verbrauchsposten ist in einer Gesundheitseinrichtung am größten?

  Heizung, Lüftung und Klimatisierung, gefolgt von der Beleuchtung, die laut ENEA etwa 30 % des gesamten Krankenhausverbrauchs ausmacht, sowie Warmwasser, dessen Verbrauch ungefähr dreimal so hoch ist wie in Wohngebäuden.

• Wie lässt sich die Überwachung mit dem Schutz der Patientendaten vereinbaren?

  Für das Energiemanagement relevante Sensoren messen physikalische und umweltbezogene Größen (Verbrauch, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, CO2 und aggregierte Anwesenheit pro Bereich) und identifizieren keine Personen. Patientenzimmer lassen sich anhand aggregierter Zonendaten verwalten, ganz ohne Kameras.

• Benötigen Pflegeheime ein anderes System als Krankenhäuser?

  Die technischen Anforderungen sind ähnlich, Umfang und Organisation jedoch nicht. In einem Pflegeheim empfiehlt sich eine Cloud-Lösung mit drahtlosen Sensoren, automatischen Warnmeldungen und Fernverwaltung, da dort selten eigenes technisches Personal vorhanden ist.

So beginnen Sie

In einer Gesundheitseinrichtung ist der erste hilfreiche Messwert der Vergleich zwischen den Betriebsstunden der technischen Anlagen und den tatsächlichen Nutzungsstunden der versorgten Bereiche. Die Abweichung ist fast immer erheblich, betrifft nicht kritische Bereiche und lässt sich korrigieren, ohne klinisch relevante Abläufe zu beeinträchtigen.