Für die Sanierung der zentralen Lüftungsanlagen im Gebäude 78, in den Ebenen zwei bis vier, haben sich das beauftragte Planungsbüro TPlan und die Charité für die Gegenstrom-Schicht-Wärmeaustauscher-Technologie der SEW GmbH aus Kempen entschieden. Die GSWT^®-Technologie verbindet hohe Effizienzwerte mit einer flexiblen Dimensionierungsmöglichkeit, wodurch ein störungsfreier Einbau selbst bei beengten Platzverhältnissen ermöglicht wird.

Herausfordernde Ausgangslage

Der Charité Campus Virchow-Klinikum mit seiner mehr als 100-jährigen Geschichte liegt im Berliner Stadtteil Wedding. Der zwischen 1898 und 1906 als Gartenstadt konzipierte Klinikkomplex bestand damals aus 57 Einzelbauten. Heute sind nur noch wenige Gebäude in der ursprünglichen Pavillonstruktur erhalten. Die grüne Hauptachse im Gelände besteht nach wie vor als verbindendes Element des Campus.

Die Nordspange wurde nach 1988 als Ergänzungsbau mit Verbindung zu den Bestandsgebäuden der Klinik errichtet. In der Nordspange befindet sich der Gebäudeteil „Haus 78“. Die Be- und Entlüftung der innenliegenden Funktionsbereiche des Gebäudekomplexes erfolgt über zentrale Lüftungsanlagen mit gemeinsamen Außen- und Fortluftkammern.

Die bisher installierten Systeme in den zwei Lüftungszentralen (24.600 m³/h und 18.500 m³/h) kamen lediglich auf eine Rückwärmzahl von 45 % bzw. eine Energieeffizienz von weniger als 60 % (H5). Diese Werte genügen nicht mehr den heutigen normativen Anforderungen an Effektivität und Energieeffizienz. Hinzu kam, dass die Lüftungsanlagen bislang über keine aktive Kühlfunktion verfügten.

Ziel dieser Maßnahme war es, das bestehende WRG-System durch ein effizienteres System mit einer adiabaten Befeuchtung und integrierten Funktionen zur gezielten Erwärmung im Winter und Kühlung der Außenluft im Sommer zu ersetzen.

Bei der Sanierung der Wärmerückgewinnung müssen zentrale Herausforderungen gemeistert werden. Enge Platzverhältnisse für die Einbringung und Aufstellung der modernen Technik sind nur eine Schwierigkeit. Beim Virchow-Klinikum kommt erschwerend hinzu, dass die Straßen auf dem Gelände dauerhaft für Krankentransporte freigehalten werden müssen und auf dem Außengelände kein Platz zur Lagerung der Technik ist. Die Anlieferung und Einbringung der neuen Komponenten muss so erfolgen, dass keine Störungen im täglichen Klinikbetrieb auftreten.

Lösung mit Modernisierung im Bestand

Die Umsetzung erfolgte in mehreren aufeinander abgestimmten Schritten. Damit der Betrieb des Klinikums nicht gestört wird, wurde die Technik nachts angeliefert und eingebracht. Die einzelnen Komponenten konnten auf kurzem Weg über einen Lastenaufzug in das Gebäude transportiert werden.

Vor Ort wurden die einzelnen GSWT^®-Module manuell in die Lüftungszentrale eingebracht und zu einem fertigen Wärmetauscher zusammengesetzt. Aufgrund der kleinteiligen Bauweise waren so weder ein Kraneinsatz noch eine zusätzliche Fassadenöffnung erforderlich. Damit die Lüftungsanlagen auch während der Montage weiter betrieben werden konnten, wurde für die Dauer der Arbeiten ein vorläufiger Bypass um den vorhandenen Wärmetauscher eingerichtet. So konnte die Sanierung durchgeführt werden, ohne den Lüftungsbetrieb der Station zu unterbrechen.

Für den späteren Betrieb wurde auf eine maximale Verfügbarkeit der Anlage geachtet. Durch die einzelnen Wärmetauscher-Module wird eine besondere Betriebssicherheit bereits konstruktiv erreicht. Selbst bei einer Undichtigkeit können die einzelnen Module unabhängig voneinander aus dem Betrieb genommen werden; die restlichen GSWT^®-Module arbeiten dann jedoch weiter, was zu einem kaum relevanten Leistungsabfall führen würde.

Selbstverständlich werden die hygienischen Sicherheitsstandards eines Kreislaufverbundsystems weiter beibehalten. Durch die vollständige Trennung von Abluft und Zuluft wird verhindert, dass Keime und Schadstoffe von der Abluft auf die Zuluft übertragen werden – auch im Havariefall.

Neben der Wärmerückgewinnung sollte die Anlage künftig auch zur Kühlung der Stationen im Sommer beitragen. Hierfür wurde eine adiabatische Verdunstungskühlung in die Abluft integriert. Für die Befeuchtung kommen ausschließlich Wabenkörper zum Einsatz, die ohne Versprühung auskommen und daher bauartbedingt keine Aerosole erzeugen. Darüber hinaus wird die adiabatische Kühlung mit aufbereitetem und enthärtetem Stadtwasser versorgt. Durch die Verdunstung des Wassers wird die Abluft abgekühlt und das erzeugte Kältepotential kann anschließend über das GSWT^®-System auf die Zuluft übertragen werden. Bei extremen Außentemperaturen kann das System zusätzlich je nach Erfordernis heruntergekühlt werden, um eine bestimmte Zulufttemperatur zu erreichen.

Ergebnis

In enger Zusammenarbeit haben die Fachleute der SEW GmbH mit der TPlan Ingenieurgesellschaft mbH aus Berlin einen detaillierten Modernisierungsplan erstellt. Die gewissenhafte Ausarbeitung und Planung waren der Grundstein für den letztendlich reibungslosen Ablauf der Sanierung.

Mit der GSWT^®-Technologie konnte der vorhandene Platz in den Lüftungszentralen effizient genutzt werden. Neben der Wärme- und Kälterückgewinnung wurde durch die adiabate Abluftbefeuchtung auch eine energieeffiziente Kühlung eingebaut. Im Ergebnis konnten sich die Patienten, Pflegekräfte und Ärzte während des heißen Sommers über eine angenehm kühle Frischluftversorgung im Gebäude freuen. Erste Leistungsmessungen ergaben, dass bei Außentemperaturen von 38 °C die Zulufttemperatur erfolgreich unter 24 °C gehalten werden kann.

Entscheidend für die reibungslose Umsetzung waren neben der technischen Planung vor allem die genaue Abstimmung der einzelnen Arbeitsschritte. Von der Demontage der bestehenden Komponenten über Anlieferung, Einbringung und Montage bis zur Integration in die Gebäudeleittechnik und Inbetriebnahme wurden die Arbeiten auf die besonderen Bedingungen des Klinikbetriebs abgestimmt. Die neue Wärmerückgewinnung wurde Schritt für Schritt eingebracht und installiert, ohne den laufenden Klinikbetrieb zu beeinträchtigen. Auch die Glykolfüllung des Kreislaufverbundsystems sowie die Einweisung des Bedienpersonals waren Bestandteile der Umsetzung.
Die Sanierung zeigt, dass sich auch komplexe Lüftungsanlagen im Bestand modernisieren lassen, wenn die technische Lösung konsequent an die vorhandenen baulichen und betrieblichen Bedingungen angepasst wird. Durch die Beauftragung des Systemanbieters konnte ein Großteil der Schnittstellen zu anderen Gewerken eliminiert werden und die Systemverantwortung bei dem Hersteller der multifunktionalen Wärmerückgewinnung platziert werden. Somit können die sanierten Anlagen im Haus 78 am Virchow-Campus der Charité Berlin als besonderes Vorbildprojekt für andere energetische Anlagensanierungen betrachtet werden.