Simulationsbasierte Nutzenergiebedarfsberechnung komplexer Krankenhausgebäude

Das von der Bundesregierung vorgegebene Ziel eines nahezu klimaneutralen Gebäudebestandes bis zum Jahr 2050 macht umfangreiche Maßnahmen notwendig, um (1) den Einsatz erneuerbarer Energien und (2) die effizientere Energienutzung in Gebäuden zu fördern. Derzeit beträgt deren Anteil am gesamten Endenergieverbrauch in Deutschland je nach Berechnungsmethodik noch rund ein Drittel. Davon entfallen wiederum ca. zwei Drittel auf Wohn- und ein Drittel auf Nichtwohngebäude.

Krankenhäuser gehören aufgrund der hohen Anforderungen an die Konditionierung der Räume und der Ausstattung mit einer großen Zahl an medizintechnischen Geräten zu den energieintensivsten Nichtwohngebäuden. Unter anderem durch den gestiegenen Kostendruck im Gesundheitswesen haben in den vergangenen 10 bis 15 Jahren die Bemühungen zur Verringerung des Energieverbrauchs deutlich zugenommen. Bislang sind jedoch die energetisch relevanten Vorgänge in Krankenhäusern nur unzureichend untersucht.

Für die Steigerung der Energieeffizienz unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit ist ein vertieftes Verständnis der Energieflüsse in Krankenhausgebäuden notwendig. Um detaillierte Analysen des Energieverbrauchs zu erstellen und dadurch Effizienzpotenziale aufzuzeigen, werden u. a. Computersimulationen genutzt. Diese sind jedoch in Bezug auf ihre Bedienbarkeit für die Nutzung in der betrieblichen Praxis häufig zu komplex und werden nur selten genutzt.

In dieser Studie wird deshalb ein Vorgehen entwickelt, mit dem die energetisch relevanten Vorgänge in Krankenhausgebäuden detailliert untersucht und Effizienzmaßnahmen energetisch bewertet werden können. Als Implementierung des Vorgehens wurde die Simulationssoftware „HospiTool“ erstellt. Sie ermöglicht detaillierte Energiebedarfsberechnungen von Gebäuden bei vereinfachter Bedienung, geringem Aufwand für die Datenerhebung und niedrigen Anforderungen an die Hard- und Softwareausstattung des Nutzers.

Die modellbasierte Verifizierung des Tools zeigt, dass für unterschiedliche Arten von Gebäuden mit etablierten Berechnungsmethoden vergleichbare Ergebnisse erzielt werden. Bei der praktischen Verifizierung am Beispiel eines modernen Laborgebäudes des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf werden hohe Effizienzpotenziale insbesondere durch anlagen- und betriebstechnische Maßnahmen nachgewiesen. Die dafür notwendige Kalibrierung des Simulationsmodells mit den gemessenen Verbrauchswerten ist in wenigen Schritten möglich und liefert insbesondere für Wärme und Strom hohe Übereinstimmungen.