Luftheizung im Lungensanatorium

Mitten im ungarischen Mátra-Gebirge zwischen altem Mischwaldbestand und Traminer-Wein-Rebstöcken, bei klarer Luft, trockenen Sommern und langen Wintern erhebt sich ein Gebäude, dessen architektonischer Grundriss auf Wunsch des Erbauers einem überdimensionalen Flugzeug nachempfunden ist. Das Gebäude wurde Mitte der 1920er-Jahre erbaut. Die Lage bot sich als Heilanstalt für Lungenerkrankungen aufgrund des subalpinen Klimas und der überdurchschnittlich vielen warmen Sonnentage in dieser Gegend an. Das Ensemble liegt in einem Nationalpark nur wenig unterhalb der höchsten Erhebung Ungarns in ungefähr 900m Höhe.

„Bei der Errichtung des Gebäudes wurde damals auf eine weitestgehend autarke Versorgung geachtet. Es gab lediglich einen Elektrizitätsanschluss, der auf eine Kapazität von 10kW ausgelegt war“, erklärt Ervin Homolka, Regionalleiter in Ungarn für Mitsubishi Electric. Alle übrigen Güter des täglichen Bedarfs wurden größtenteils vor Ort produziert. Das heißt, es gab einen großen Garten, eigene Viehzucht und sogar die Wasserversorgung erfolgte aus eigenen Quellen. Dies hatte den Hintergrund, die Versorgung insbesondere im Winter und bei hohem Schnee sicherzustellen, da der Zugang zum Sanato­rium dann zum Teil unmöglich war. Im Laufe der Jahre wurden weitere Gebäude als Lagerhäuser und Wohnungen für die Angestellten und das Personal auf dem weitläufigen Gelände errichtet.

Extreme Energieverschwendung in der Ausgangslage

Erst in den frühen 1960er-Jahren fand mit der Umstellung der Wärmeversorgung von Kohle auf Schweröl eine erste große Renovierungsaktion statt. Für das Schweröl gab es drei ­jeweils 1 Million Liter fassende Erdtanks. In einem Kesselhaus erzeugte der Brennstoff Heißdampf, der über Nahwärmeleitungen in das Wärmeverteilungssystem zu den Gebäudeteilen geführt wurde. Zentralheizungen mit klassischen Radiatoren heizten dann die Räume. Um das Schweröl überhaupt pumpfähig zu machen, musste es auf einer Lagertemperatur von etwa 40°C gehalten werden. Hierzu war einer der vier Heizkessel ganzjährig in Betrieb. Die Entsorgung der überschüssigen Wärme erfolgte dann über das Verteilnetz und heizte das Gebäude ständig auf.

„Das war eine große Energieverschwendung und ökologisch nicht zu verantworten. Zumal die Kühlung im Sommer über die Fenster erfolgte“, so Homolka. Im Jahre 2010 stand dann wieder eine Sanierung des Gebäudekomplexes mit 17000 m² Innenraumfläche an – unter streng energetischen Gesichtspunkten und der klaren Vorgabe, den Energiebedarf zum Heizen und für die Brauchwasserbereitung effizient zu gestalten. Mit der finanziellen Unterstützung eines norwegischen Fonds sollte in einem ersten Schritt das Hauptgebäude renoviert werden. Vor dem Hintergrund dieser Ausgangssitua­tion wurde bei einem Rundgang und der anschließenden Auswertung beschlossen, welche Maßnahmen hierfür sinnvollerweise zu ergreifen waren.

Zwei Kriterien waren bei der Ausschreibung dieses Projektes ausschlaggebend. Zum einen der Wunsch des Eigentümers, den energetischen Standard des Gebäudes spürbar zu verbessern, ohne den Anblick des Gebäudes sowie den historischen Ursprung zu beeinträchtigen. Das Erscheinungsbild des Komplexes durfte also nicht verändert werden. Das zweite Kriterium war, dass alle Arbeiten im laufenden Betrieb störungsfrei durchgeführt werden mussten. Was für alle Beteiligten eine große Herausforderung darstellte, da hier im Durchschnitt etwa 400 Patienten von medizinischem und anderem Fachpersonal, insgesamt 300 Leute, betreut werden. Die Vergabe der unterschiedlichen Gewerke erfolgte an Unternehmen aus der Region.

Dämmung und Fenstertausch standen am Anfang

Die umfangreichen Modernisierungsarbeiten umfassten drei Maßnahmen: Am Beginn stand die Erneuerung der 15000 m² großen Außenfassade des Haupttraktes. Dabei wurde die Gebäudehülle mit einer 10 cm starken Dämmschicht versehen. Gleichzeitig erfolgte die Isolation der Kellerdecke sowie der obersten Geschossdecke mit einer 20cm dicken Dämmung, um Wärmeverluste umfassend zu verringern. Ein weiterer Renovierungsschritt sah den Austausch der alten Fenster vor. Während die ursprünglichen Fenster noch Eisenkreuze hatten, in die die Glasscheiben mit Kitt eingefügt waren, sind die neuen Fenster mit doppeltverglasten und wärmedämmenden Scheiben ausgestattet. „Optisch unterscheiden sich die neuen Fenster nicht von den alten, nur in ihrer spezifischen Wärmedurchlässigkeit. Damit war die Vorgabe der Ausschreibung erfüllt, dass der architektonische Stil des Gebäudes erhalten bleiben sollte“, so Homolka.

Als dritter Teil der Renovierungsmaßnahmen stand die komplette Neuinstallation der Heizungsanlage an. Statt mit der alten Zentralheizung auf Heißdampfbasis wird das Gebäude nun mit modernen Zubadan-Wärmepumpen von Mitsubishi Electric vom Typ PUHY-HP VRF beheizt. Im Gebäudeinneren sorgen Umluftgeräte als Wand-, Decken- oder Kanaleinbaugeräte für eine angenehme Wärmeverteilung. Der kältetechnische Fachbetrieb Budatech GmbH aus Budapest hat die Installation der Heiztechnik durchgeführt. Entsprechend ihrer Grundphilosophie übernahm das Unternehmen sowohl die Planung, d.h. Auslegung, als auch die ­Gerätelieferung und Installation der Anlage. „Später kommen dann noch Service und Wartung hinzu“, wie Tamás Kiss, einer der beiden Geschäftsführer von Budatech, bemerkt. Die Auslegung des neuen Heizungssystems erfolgte gemäß dem energetischen Bedarf nach der Sanierung der Gebäudehülle. Dabei war der Wärmebedarf für jeden Raum einzeln zu berechnen, weil jeder Raum unterschiedliche Bedingungen aufweist. Beispielsweise unterscheidet sich der Wärmeeintrag in Räume mit Nord- oder Südlage erheblich.

Verringerter Wärmebedarf schafft optimale Voraussetzung

Die genaue Auswahl der Innengeräte nach benötigter Leistung war auch deshalb erforderlich, weil sich der Wärmebedarf durch die beiden zuvor beschriebenen Maßnahmen erheblich verringerte. Lag die erforderliche Heizleistung vor der Renovierung noch bei ungefähr 2MW, so reduzierte sich diese auf etwa 840 kW. Das entspricht einer Einsparung von knapp 60 % .

Ähnlich wie für die Fenster war auch für die Aufstellung der Wärmepumpen ausschreibungsbedingt vorgegeben, dass das äußere Erscheinungsbild des Gebäudes nicht beeinträchtigt werden durfte. Hierfür ergab sich aus der Gebäudestruktur eine praktikable Lösung. Die Mehrzahl der Außengeräte wurde etagenweise in die turmähnlichen Gebäudeabschnitte platziert, die komplett geschützt sind. Die Türme befinden sich links und rechts des Haupttraktes und sind mit diesem durch Lauben- bzw. Terrassengänge verbunden. Die Geräte auf einer Etage versorgen jeweils die Innengeräte auf demselben Stockwerk. Das vermeidet auch größere Druck- und Leistungsverluste durch lange Kältemittelleitungen. Die Türme sind so ausgerichtet, dass eine Seite nach Süden und die andere nach Norden zeigen. Der Lufteinzug erfolgt über die wärmere Südseite und der Luftauslass entsprechend über die Nordseite nach draußen. Die Sonneneinstrahlung und auch die Sonnenstunden, die in Ungarn zu jeder Jahreszeit relativ hoch sind, leisten somit einen Beitrag zur Energieeinsparung.

Zwei weitere Punkte begünstigen den Einsatz der Luft/Luft-Wärmepumpentechnologie. Zum einen ist die Luftfeuchtigkeit hier vor Ort verhältnismäßig niedrig, sodass die Abtauverluste im Winter geringer als durchschnittlich ausfallen. Zum anderen war die Zubadan-Technologie zum Zeitpunkt der Ausschreibung die einzige am Markt, mit der ein Luft/Luft-System angeboten werden konnte, das eine hundertprozentige Heizleistung auch bei sehr tiefen Außentemperaturen gewährleistet. Die Auslegung von Heizungsanlagen ist in Ungarn für –15 °C vorgeschrieben.

Ferndiagnose und zentrale Steuerung durch den Fachbetrieb

Die Einbindung der einzelnen Geräte in die Regelstrategie sah vor, dass die Einzelraumnutzer, also die Patienten keine Zugriffsmöglichkeiten auf das Gerät haben sollten, sondern die Zimmertemperatur nur durch den Betreiber bzw. das Krankenhauspersonal möglich seien. Der Zugriff auf die insgesamt 34 Außen- und 568 Innengeräte erfolgt über die Zentralfernbedienungen G(B)-50A, die zu einem Gesamtsystem verbunden wurden, um die Innengeräte zu steuern und zu überwachen. Dies erfolgt über die zusätzlich installierte Bediensoftware TG2000. Die einzelnen Zentralfernbedienungen, die über das Gebäude verteilt sind, laufen auf dem Netzwerk zusammen, das sich auf einem PC in der Rezeption befindet. Das Fachhandwerksunternehmen kann über das Internet Optimierungsarbeiten ausführen und Wartungsarbeiten bedarfsgerecht vorbereiten.

Insgesamt haben die Monteure bei diesem ersten von drei Projektabschnitten rund 18000 m Kupferrohr verlegt. Die BUS-Leitungen bringen es sogar auf eine Länge von gut 25000 m und ebenso beeindruckend sind auch rund 20 t Befestigungsmaterial und Rohrleitungsdämmung.

Fazit und Ausblick

Die Sanierung des ersten Abschnitts des Sanatoriums war ein großer Schritt in Richtung Energieeinsparung und effizientes Heizen. Die Dämmung der Gebäudehülle sowie der Fenstertausch reduzierten die benötigte Heizleistung des Hauptgebäudes um knapp 60 % von 2MW auf rund 840kW. Diese werden statt wie bisher von einer alten Schwerölheizung mit 34 dezentral angeordneten und umweltfreundlichen Luft/Luft-Wärmepumpen abgedeckt. Die zentrale Steuerung und Überwachung der Anlage über Zentralfernbedienungen und das Internet erhöhen die Energieeffizienz und die Betriebssicherheit.

Als nächster Schritt ist die Renovierung der Gebäude, die um das eigentliche Hauptgebäude herum gruppiert sind, nach dem gleichen Muster vorgesehen. Denn etwa 200 bis 300 m oberhalb des Sanatoriums gibt es noch ein Kurhotel, das ebenfalls zu dieser Institution gehört und vom Betreiber stärker einer touristischen Nutzung zugeführt werden soll. Hinzu kommen Mitarbeiter-Wohnblocks sowie einige weitere kleine Gebäude. Das Basiskonzept aus wärmedämmenden Maßnahmen und Ersatz der kompletten Heizungsanlage durch ein regeneratives System wird auch hier wie bereits beim Hauptgebäude durchgeführt.

Fernwirktechnik

Das ausführende Fachhandwerksunternehmen verfügt über eine spezielle Wartungssoftware, das Maintenance-Tool, um die gesamte Anlage auch von der Ferne überwachen zu können. Auf diese Weise können z.B. Feineinstellungen über das Internet umgesetzt werden, ohne dass Kosten für Vor-Ort-Termine anfallen. Auf der anderen Seite können entsprechende Werkzeuge oder Ersatzteile für Wartungsarbeiten gleich mitgenommen werden. Über einen Remote-Zugriff wäre rein theoretisch sogar der Zugriff von der Mitsubishi-Unternehmenszentrale aus Ratingen in Deutschland möglich.