Ein cleveres Energiekonzept sorgt für Nachhaltigkeit

Nicht nur die Strompreise erfordern einen nachhaltigen Umgang mit den vorhandenen Ressourcen, sondern auch die Einsicht, dass wir die Rohstoffe unserer Erde schon länger über Gebühr ausbeuten. Die «Quinte»-Redaktion befragte Herrn Josef Krallinger vom gleichnamigen Ingenieurbüro in Salzburg zum Energiekonzept des Neubaus der Klinik Arlesheim.

Herr Krallinger, die Klinik Arlesheim baut zwei Häuser aus Massivholz. Wie verhält sich dieser Baustoff energietechnisch?

Ein Massivholzbau führt auch beim Thema Energie zu einer anderen Ausgangslage – und zwar in mehrfacher Hinsicht. So ist zum einen der Energieverbrauch im Herstellungsprozess geringer als bei Betonbauten. Zum anderen lässt sich mit Holz eine hohe natürliche Wärmedämmung erreichen, Holz weist eine deutlich geringere Wärmeleitfähigkeit auf als Beton. Anders gesagt hat Holz eine höhere Energie- respektive Wärmespeicherfähigkeit als Beton. Wärme lässt sich in den einzelnen Bauteilen speichern und aktivieren. Bei den Klinikneubauten setzen wir diese Speicherfähigkeit durch Bauteilaktivierung ganz bewusst ein.

Was ist unter Bauteilaktivierung zu verstehen?

Damit werden Heiz- oder Kühlsysteme bezeichnet, bei denen wasserführende Rohrleitungen durch Wände, Decken oder Böden führen und die Speichermassen dieser Bauteile zur Temperaturregulierung nutzen. Über das Medium Wasser wird die Energie in den Wärme- bzw. Kältespeicher eingebracht und über diese aktivierte Masse mit hoher Energiedichte auf einem sehr gleichbleibenden Temperaturniveau an den Raum abgegeben. Die schweren Bauteile dienen dabei einerseits als Energiespeicher und andererseits als grosse Abgabeflächen für Strahlungswärme bzw. -kälte. In Warmwasserspeichern wird überschüssige Wärme bevorratet, damit die Heizung nicht bei jedem kleinen Wärmebedarf aktiviert werden muss. Diese Speicher sind in das Heizsystem eingebunden und unentbehrlich für den effizienten Betrieb der Heizung.

Wie erfolgt die Wärmegewinnung in den neuen Gebäuden?

Kurz gesagt: mit der Kraft der Sonne und der Erde, das heisst mittels thermischer Kollektoren auf dem Dach und mit Geothermie. Über Erdsonden wird dem Erdreich thermische Energie entzogen und in Heizungswärme umgewandelt. Mehr als dreissig Erdsonden, die jeweils 150 m tief in den Boden reichen, sind die Wärmequelle für die Wärmepumpen. Es werden mehrere modulierende Sole-Wasser-Wärmepumpen in einer Kaskade eingesetzt. Modulierend heisst, die Leistung wird jeweils an den aktuellen Bedarf angepasst. Die Kaskadenanlage wird so konfiguriert, dass alle Kompressoreneinheiten gleichmässig genutzt werden. Das führt zu einem gleichmässigen Verschleiss und einer Verlängerung der üblichen Lebensdauer.

Und wie nutzen Sie die Sonnenenergie?

Wir installieren thermische Kombinationssolaranlagen, sogenannte Hybridkollektoren, auf den Dächern der Gebäude; damit werden gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt. Auf dem Klinikgebäude wird es eine Anlage mit einem Ausmass von rund 90 Kilowatt-Peak (kWp) geben. Damit können pro Jahr rund 80‘000 Kilowattstunden (kWh) Solarstrom und 180‘000 kWh Solarwärme produziert werden. Der erzeugte Strom deckt bilanziell den Jahresbedarf an Antriebsstrom für Heizung, Kühlung und Warmwasseraufbereitung ab. Anfallende Überschüsse können zum Beispiel als Beitrag zur E-Mobilität genutzt werden. Im Winter werden aber Zukäufe aus dem Netz notwendig sein.

Wieviel Warmwasser benötigt ein Spital von der Grösse der Klinik Arlesheim? Wie werden diese Mengen bereitgestellt?

Ein Spital wie die Klinik Arlesheim benötigt pro Tag circa 11.5 Kubikmeter, das sind 11‘500 Liter. Bei einer durchschnittlichen stationären Auslastung von 80 Prozent liegt der Jahresverbrauch bei 3‘400 Kubikmetern, also 3,4 Millionen Litern. Den grössten Bedarf verursacht die Versorgung der Stationen, also der Patientenzimmer, sowie die Spitalküche. Die bereits erwähnte thermische Solaranlage und eine «Hochtemperatur»-Wärmepumpe sorgen dafür, dass immer genug Warmwasser zur Verfügung steht. Nach Möglichkeit wird dafür auch der eventuelle Überschuss der Photovoltaik- Anlage genutzt.

Holz100-Häuser lassen sich energietechnisch weitgehend autark bauen. In welchem Mass wird dies in der Klinik Arlesheim umgesetzt?

Relativ autark in Bezug auf die Energie können allenfalls kleinere Häuser sein. Es gibt erfolgreiche Versuche, bei denen die Bauteilaktivierung ausreicht. Bei einem grossen Bau wie diesem für die Klinik Arlesheim ist das nicht genug. Durch die Bauteilaktivierung kann aber auf jeden Fall die Energieeffizienz erhöht werden. Das ist gut für die Stromrechnung und gut fürs Klima.

Die Hitzeperioden der letzten Jahre haben gerade alte und kranke Menschen sehr belastet. Wie werden die Krankenzimmer vor zu viel Sonneneinstrahlung resp. Hitze geschützt?

Die Bauteilaktivierung sorgt in den wärmeren Monaten für eine sanfte Kühlung der Räume. Über die Wasserrohre in den Zimmerdecken kann die Temperatur gesenkt und so das Raumklima angenehm verbessert werden. Trotz des Lüftungssystems wird es möglich sein, die Fenster zu öffnen. Das ist für viele Menschen angenehmer. Im Sommer versuchen wir, die Hitze durch Beschattung draussen zu lassen. Auch wenn grundsätzlich eine automatische Regelung vorgesehen ist, so dass die Storen automatisch runtergehen, planen wir zusätzlich eine mögliche individuelle Steuerung. Wir Menschen sind ja nicht alle gleich, und der eine verträgt mehr Sonne, der andere weniger.