Lavenergisykehus
Lavenergisykehus Brukerstyrt innovasjonsprosjekt 2010-2014 “Halvert energiforbruk i fremtidens sykehus” Prosjektpresentasjon -oversikt • ”Halvert energiforbruk i fremtidens sykehus” – Intern prosjektnavn : ”Lavenergisykehus” , med initialer LES – Norconsult AS er prosjektansvarlig – Fra Q2 2010 til Q2 2014 - total finansiering 24 MNOK • Brukerstyrt innovasjonsprosjekt (BIP) med 50% støtte fra Norges forskningsråd og 50% ’egeninnsats’ fra samarbeidspartnere – Støtte fra NFR dekker også innkjøpt FoU, doktorgradsstipendiat – SINTEF en viktig leverandør av FoU tjenester Samarbeidspartnere Prosjekt - Målsetninger Hvorfor sykehus? • Sykehus har høyest energiforbruk – – – • enda høyere for region/universitets sykehus** brukstid 21 t/døgn vs. 9,4 i kontorbygg forbruk i spesialisthelsetjenesten er 1,6TWh* Energiutgifter i HSØ nær 1 Mrd kroner, og har vokst 100 mnok per år i årene 2007-2010 Kilde: *HSØ 2010, ** Tall fra Rikshospitalet og siste publisert statistikk for regional/universitetssykehus fra Enova Prosjekt - Målsetninger Hvorfor sykehus? • Energiforbruk i spesialisthelsetjenesten 1 600 GWh* – • • nasjonalt 4,6 % av total 35 TWh energiforbruk i yrkesbygg Sykehus har høyest energiforbruk på 304 kWh/m2** – – høyere forbruk i region/universitetssykehus: 390 kWh/m2 kategorien med høyest energiforbruk - brukstid for helsebygg 21 t/døgn vs. 9,4 i kontorbygg – Energiutgifter i HSØ er 1 Mrd kroner, og har vokst ca. 100 mnok per år i årene 2007-2010 Innovasjonsprosjektet fokuserer på nye sykehus – – – Over 70% av LCC er låst i tidligfase, over 90% når bygget står ferdig Energiutgifter over 60 år utgjør 100% av kapitalkostnad for selve bygget Viktig å belyse energi driftsutgifter : kapitaltørke kan betyr dårlige løsninger i fremtiden med høy LCC Kilde: *HSØ 2010 , ** SSB 2008 for all sykehusbygninger, *** Siste publisert statistikk fra Enova var 2006 for alle sykehus kategoriene, temperatur og steds-korrigerte tall Prosjekt - Målsetninger Hvorfor sykehus? • Energiforbruk i spesialisthelsetjenesten 1 600 GWh* – • • nasjonalt 4,6 % av total 35 TWh energiforbruk i yrkesbygg Sykehus har høyest energiforbruk på 304 kWh/m2** – – høyere forbruk i region/universitetssykehus: 390 kWh/m2 kategorien med høyest energiforbruk - brukstid for helsebygg 21 t/døgn vs. 9,4 i kontorbygg – Energiutgifter i HSØ er 1 Mrd kroner, og har vokst ca. 100 mnok per år i årene 2007-2010 Innovasjonsprosjektet fokuserer på nye sykehus – – – Over 70% av LCC er låst i tidligfase, over 90% når bygget står ferdig Energiutgifter over 60 år utgjør 100% av kapitalkostnad for selve bygget Viktig å belyse energi driftsutgifter : kapitaltørke kan betyr dårlige løsninger i fremtiden med høy LCC Kilde: *HSØ 2010 , ** SSB 2008 for all sykehusbygninger, *** Siste publisert statistikk fra Enova var 2006 for alle sykehus kategoriene, temperatur og steds-korrigerte tall Prosjekt - Målsetninger Hvorfor nå? • Fokus på energi- og miljøsertifisering – – – ISO 14001 sertifisering vedtatt i HSØ. Miljø- og klimatiltak - "Grønt sjukehus" Energimerking nå, BREEAM kommer Kilde: Enova startkurs i passivhus, 2011 • Strengere forskriftskrav – – • EU forskrift - Nær Null Energi (NNE) bygninger fra 2021 Sykehus er kategorien som må forbedres mest!. HSØ : målet er å redusere energibruken med 58 GWh per år innen 2012. Målsetninger 1-2-3 1. Synliggjøre energikonsekvensene av dagens krav og praksis: døgnkontinuerlig drift, spesielle temperaturkrav for personalet, pasienter, bruk av kjemikalier, kontroll av smitte og lukt, samt ventilasjonskrav, bruk av energikrevende medisinsk utstyr, behov for prosesskjøling, stort varmtvannsbehov, 1. Beskrive hvordan dagens metoder, utstyr og løsninger bør tilpasses kravene på en energieffektiv måte, og forslag til oppdaterte krav: metoder er testet gjennom prosjektering av et modellsykehus, og energiresultater er bekreftet gjennom simuleringer 2. Levere kunnskapen til prosjekterende i form av en verktøykasse for utvikling av nye sykehusbygg med halvert energiforbruk: gjennom en ”Grønn Standard” for Sykehusbygg i Norge, en veileder for beslutningstakere med eksempler på tiltak for å oppnå kravnivåer, og gjennom publisering i tidsskrifter og andre kanaler Organisasjon - delprosjekter Fase 1 "Kartlegging" til 08.2011 Fase 2 "Fordypning og verifikasjon" til 12.2012 Fase 3 "Validering og tilpasning" til 12.2013 Fase 4 "Kommunikasjon og sluttrapport" til 04.2014 Fase 1 : Kartlegging Kartlegging av: • Krav - energirelevante krav til nye sykehus i Norge og i utlandet - systemer og komponenter • Dagens praksis - hvordan nyere sykehus ble faktisk prosjektert i Norge, og Best praksis - hvordan fremtidens sykehus og tekniske bygg prosjekteres. • Energi- energiforbruk i nyere sykehus. Referansebygg fra Rikshospitalet, Ahus, Elverum • Målsetning: ikke lage ny statistikk, men finne ut hvor skoen trykker, og hvorfor Fase 1 : Foreløpige resultater • Stort teoretisk potensial for behovsstyring, særlig i større sentralsykehus, og i mandag-tilfredag sykehusene som kommer Pasienter Polikliniske og dagpasienter etter når på døgnet de blir behandlet 3000 2000 1000 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Time på døgnet • Kompakt vs. utflytende form betyr ingenting for varmetap… men interaksjon med eget 'mikroklima' kan ha betydning • Økt tetthet av medisinsk-teknisk utstyr og økt ITintegrasjon trender med energikonsekvenser, og kjølebehov i sykehus blir dominerende. • Store bildediagnostikk utstyr (MR, CT., angio, røntgen ) har høy standby effekt - nye spesifikasjoner diskuteres med leverandør Fase 1 : Foreløpige resultater • Gjennomgående glassgårder er blitt mote og fellesnevner - for nyere sykehus med høyt energiforbruk! Kanskje atrium er best? • Energiforbruk i livsyklus-sammenheng ikke del av innkjøpsrutiner i sykehus. F.eks belysning, og ikke glem økt kjøleenergi! • Krav til ventilasjon og luftmengder er angitt på forskjellige måter og må tolkes og beregnes i hvert tilfelle, ofte med dårlig energiresultat • Varmepumpe kan halvere levert energi, men kun med design som redusere returtemperatur, et problem i nyere sykehus • Samarbeid og erfaringsutvekslingen! Fase 1 : Kartlegging Hva bruker energi? 1a. Romoppvarming 1b. Ventilasjonsvarme • • 2. Varmtvann energi til bygning varme, ventilasjon, komfortkjøling • "bygningsenergi" • strenge forskriftskrav • gode standardløsninger kommer nå • mye termisk; lett å produser fornybar energi til sykehus-spesifikke prosesser inkl. medisinsk-teknisk utstyr (MTU) • "virksomhetsenergi" • få forskriftskrav: kun standardverdier • lite kjent; kartlegges nå! • mest elektrisk; fornybar? • skaper kjølebehov for bygning. Gjenvinnng? 3a.Vifter 3b. Pumper 4. Belysning 5. Teknisk utstyr 6a. Romkjøling 6b. Ventilasjonskjøling 1a. Romoppvarming 1b. Ventilasjonsvarme 2. Varmtvann 3a.Vifter 3b. Pumper 4. Belysning 5. Teknisk utstyr 6a. Romkjøling 6b. Ventilasjonskjøling Fase 1 : Kartlegging Hvem bruker energi? Energiforbruk per sykehusfunksjon kartlegges (operasjon, radiologi etc..) • • Helsemyndighetene ønsker oppfølging etter det nye klassifikasjonssystemet: trenger nøkkeltall for energiforbruk Vi bruker 13 av de mest energirelevante delfunksjoner av total 81 delfunksjoner; kommunikasjonsareal er ikke med. Hver delfunksjon har egen ”energisignatur” pga: • • • plassering : lysbehov, varmetap, bruk : driftstid,behovsstyring, settpunkter og luftmengder MTU og annet utstyr: elektrisk effektuttak (i drift, i standby), driftstid og behovsstyring, prosesskjølebehov Fase 1 : Kartlegging Hvem bruker energi? Energisignaturer • • Tidlig i planleggingsfase kan energisignaturer hjelpe med soneinndeling, ventilasjonsdesign, termisk integrasjon, behovsstyring… F.eks Behandlingsfunksjonsområder 20% mer energiintensiv enn sengeområder (Ahus, 2011) Fase 1 : Kartlegging Hvem bruker energi? Energisignaturer Energiforbruk er sterkt aktivitetsavhengig • • Behovsstyring av el-forbruk i referansesykehus • • • Aktivitet kalles også 'produksjon' i sykehus Pasienter • Polikliniske og dagpasienter etter når på døgnet de blir behandlet 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Time på døgnet Nattreduksjon mellom 20 - 45% fra peak Helgereduksjon 10- 20% fra peak Behovsstyring av varmeforbruk i referansesykehus • Helgereduksjon mellom 30 - 50% fra peak * El-forbruk fra Elverum - Sykehus , over et døgn Fase 1 : Kartlegging Hvem bruker energi? Energisignaturer • * El-forbruk fra Ahus, over en uke Polikliniske pasienter ved Ahus 2010 etter dag behandlet Døgnpasienter ved Ahus etter dag innlagt 40000 8000 30000 Pasienter • Konklusjon: behovsstyring i mindre sykehus er mye mer effektiv enn ved større sykehus Teoretisk potensial for behovsstyring regnes ut ved å sammenstille energidata med aktivitetsdata Funksjonsområder med størst potensial • Poliklinikk, kontor, OP? Pasienter • 20000 10000 6000 4000 2000 0 0 man tir ons tor fre lør søn man tir ons tor fre Ukedag lør søn Fase 1 : Kartlegging Hvor mye energi brukes? Målsetninger • Nye Karolinska totalt netto energibehov 240 kWh/m2, hvorav 50% til bygg og 50% er 'verksamhetsenergi'. • Nytt Østfold totalt netto energi behov også 240 kWh/m2, beregnet etter forskrift* Nye Kirkenes totalt netto energi behov 220 kWh/m2, beregnet etter forskrift* Nye Molde sykehus hadde netto energi behov 240 kWh/m2 etter forskrift. Med hele virksomhetsenergi blir det ca. 300 kWh/m2. • • • Gullaug hadde 250 kWh/m2 i est. levert energi, fordelt på 150 kWh/m2 for varme og 100 kWh/m2 elektrisitet. • Rikshospitalet var designet for 441 kWh/m2 • • St.Olavs Fase 1->2 har målsetninger fra 402 -> 323 kWh/m2 St. Olavs Fase 3 satser Passivhus (127 kWh/m2) for Kunnskapssenteret! Post Thermal heating Electricity Thermal cooling Sum * beregnet etter NS3031 Phase 1 [kWh/m²/year] 185 188 29 402 Phase 2 [kWh/m²/year] 135 161 27 323 Fase 1 : Kartlegging - Energi Hvor mye energi brukes? Målsetninger • TEK10 forskriftskrav er 300 kWh/m2 * netto energi – • Södra Älvsborgs Sjukhus - 'Tehuset Energimerke A har grenseverdi på 179 kWh/m2 * levert energi – • så 150 kWh/m2 er netto målsetning for FoU prosjektet. så vi sikter på 160 kWh/m2 levert i prosjektet. Södra Älvsborgs Sjukhus - 'Tehuset’ (2010), 20 000 m2 ”Sveriges mest energieffektiva vårdbyggnad" med 110 kWh/m2 i netto energibehov – – – Ekskl. virksomhetsenergi, men inkl. oppvarming, el til vifter,pumper, og belysning Inkl. intern varmegjenvinning av varmtvann Prosjektteamet reiser dit 22.08 for å undersøke; hvem vil være med? * beregnet etter NS3031. Kravet er 335 kWh/m2 for områder uten roterende varmegjenvinnere . Fase 1 : Kartlegging Ny Molde Nytt Østfold Det bygges mange nye m2 med sykehus i Norge og Norden… netto energibehov kWh/m2 AHL St.Olavs (inkl .vent.befukting) 1a. Romoppvarming 0,0 14,0 Nye Kirkenes 0 1b. Ventilasjonsvarme 16,9 25,7 2. Varmtvann 51,0 47,0 3a.Vifter 3b. Pumper 46,7 28,6 4. Belysning 54,0 49,0 5. Teknisk utstyr 29,8 6a. Romkjøling 4,0 30,0 6b. Vent.kjøling 35 31,8 54,0 2,7 Fase 1 : Kartlegging - Energi Hvor mye energi brukes? Måleenheter • Netto behov kWh/m2 er viktigst men ikke nødvendig riktigst samfunnsøkonomisk; beslutninger er basert på m2 – Spesifikk effekt (W/m2) også kartlegges – Energi pr volum (m3) også interessant – Intern varmegjenvinning tillat i netto beregningen • Termisk netto energibehov på 33,9 MWh* per seng og elektrisk energi på 16,1 MWh per seng. • Svenske sykehus er 34 MWh termisk og 20 MWh elektrisk, per seng, netto energi. • Internasjonalt er det ikke så store variasjoner i termisk energiintensitet per seng, men store variasjoner i elektrisk • * IEA Caddet, 1997 EU data** viser : – – 262 kWh/m2 og 25,2 MWh/seng for levert termisk energi 113 kWh/m2 og 10,9 for levert elektrisk energi. ** EU Leonardo Program, 2002 Fase 1 : Kartlegging - Energi Hvor mye energi brukes? Internasjonalt • • • Men nordiske sykehus er best i verden på energeffektivitet - nordamerikanske sykehus bruker minst 2-ganger så mye USA el-forbruk 256 kWh/m2 pluss varme-forbruk 640 kWh/m2 ! (EPRI,2005) Canada totalt forbruk 654 kWh/m2 28,1 41,7 Heating energy Cooling energy 133,3 Lighting energy 341,6 Fan/ pump energy 84,7 24,2 Distribution of energy consumption in European hospitals (source: ECN 2002) Plug/ equipment energy Distribution of energy consumption in Canada hospitals (source: ECHPD 2005?) Fase 1 : Kartlegging - Energi Hvor mye energi brukes? Internasjonalt • Energidata fra UK, Cardiff klima Fase 1 : Kartlegging - Energi Hvor mye energi brukes? Internasjonalt • • • Energimodellering fra USA - hvordan halvere energiforbruk; Minnesota klima Omfattende modell 40 000 m2, 7.etg, kompakt form Spart mye fra med distribuerte høyeffektive varmepumper med felles kondensatorkrets for dumping av varme inkl. fra ventilasjonsluft, VAV overalt (ikke kun OP etc.) og tiltak for redusert energi til befukting. Ingen fokus på MTU i modell. NREL Tech report 550, 09.2010 Fase 1 : Kartlegging - Energi Hvor mye energi brukes? Et definisjonsspørsmål… • • Data fra energinet EOS for periode 06.2010-06.2011 (unntatt Rikshospitalet) • • Stor variasjon i spesifikk energiforbruk (levert kWh/m2) pga. stor variasjon i 'produksjon' : antall konsultasjoner, liggedager, utstyrsparken. Produksjon øker mellom 5 -15% pr år Store sykehus med økt volum fra glassgater har høyere nøkkeltall basert på areal. Før sammenligning bør nøkkeltall korrigeres for graddager, produksjon og 'produksjonsstøttesystemer'. Viktig å korrigere for outsourcing av 'produksjonsstøtte' RH tilbyr produksjonsstøtte med søppelautoklaver (4GWh), produksjonsapotek (1,5 GWh), sterilsentral (1GWh), PET senter (0,5GWh) og take-away kjøkken (1GWh) BRA kWh kWh/m2 Ahus 120 737 34 420 000 302** Ullevål 328 303 104 102 000 317 Elverum 45 222 7 272 000 161 Bærum 62 781 9 978 000 160 Lillehammer 54 326 14 551 000 268 194 200 75 000 000 385* Rikshospitalet * 335 kWh/m2 etter alle korrigeringer ** 285 kWh/m2 i 2010 Fase 1 : Kartlegging - MTU Fase 1: kategorisering • Mindre MTU – • Stor MTU (bildediagnostikk) – • CT, MR, Røntgen. Høy effekt, men få 10 -15% av elforbruk i eksisterende danske sykehus, men 15 -20 %i nye sykehus – – • analyse, overvåking etc. Lav-effekt, men mange Norske tall bearbeides nå, supplert med empiriske effekt og energimålinger fra SI El-forbruk delt nesten 50/50 mellom mindre/stor i regional- og universitetssykehus Mindre MTU (topp) , bildediagnostikk (nede). Ultralyd har mye til felles med kategorien mindre MTU. Tetthet av MTU er økende, og utstyr har økt elektronikk og skjermareal. Temaer for Fase 2: • Bruksmønstre, klinisk effektivitet, kald startuptid, auto-exit av standby mode, laveffekt hibernate mode, vannkjøling Bilder: fra Abott , Roche, Johnson Laboratories, Sysmed Lab , Diacor, GE Healthcare, Siemens Healthcare Fase 1 : Kartlegging - MTU Fase 1: • Summen av MTU, stor og små, utgjør> 20% av det totale energibehovet i fremtidens sykehus • Fotavtrykk enda større hvis man regne med kjøling; prosess og indirekte (luft) • Alt av teknisk utstyr utgjør mellom 25 30% av totalt energiforbruk (storvask,storkjøkken etc.) • Bildediagnostikk systemer (BDS) er får, men har høye standby effekt over lang tid • 520 000 kWh/år (Ahus)= 625 000 kWh/år inkl kjøling med 80% gjenvinning • Tilsvarer 5,2 kWh/m2 • Noen utstyr avgir mye varme til luft også Rom oppv. Vent.oppv. Varmtvann Vent.vifter. pumper Kjøling Utstyr Belysning Ny Karolinska Solna - energibehov fra modell Fase 1 : Kartlegging - Belysning Fase 1: • "bygg" belysning vs .behandlings-belysning • kjøleenergi på 20% kommer i tillegg • armatur+lyskilde pris = 1 års energiforbruk • installert effekt ca 12 W/m2 – • mellom 25 - 40 kWh/m2 i eksisterende sykehus – • korridor belysning ca. 25% av installert efefkt Typisk ca. 20 - 35% av totalt el. forbruk, antatt 10% lavere i nye sykehus Temaer for Fase 2: • sensorer,styring/funksjonsområde), lav-effekt lyskilder/LED, integrert design for oppgave, utnyttelse av dagslys, livssykluskostnad, sentral driftskontroll Bilder: fra Glamox, Luxo , Ny Karolinska Fase 1 : Kartlegging - Ventilasjon Fase 1: • Krav - luftmengder, settpunkter (T, RH), renhet/ filtrering : per del/romfunskjon og for punktavsug • Dagens praksis - ventilasjonsprinsipper, varmegjenvinning, fuktighetskontroll • Faktisk brukstid, behovsstyring strategier • • Befukting (el) : 0 - 15 kWh/m2 Ventilasjon (el): 25 - 45 kWh/m2 Kilde: Helsebygg Midt-Norge, Audun Askimdal , 2005 Temaer for Fase 2: • Sensorer og behovsstyring (VAV), regler for økt bruk av roterende varmegjenvinnere, plassering og layout av ventilasjonssystemet for lav SFP, materialer Fase 1 : Kartlegging - Termisk Fase 1: • Kartlegging av krav -settpunkter, dagens praksis innen systemløsninger, varmegjenvinning • • Ventilasjonkjøling Prosesskjøling • • • • Romkjøling (hvis noe) er definert som prosesskjøling Total kjøling Oppvarming Varmtvann • 10 - 15 kWh/m2 15 - 20 kWh/m2 (inkl. el.) 25 - 35 kWh/m2 70 - 95 kWh/m2 30 kWh/m2 ? Standardverdi. Faktisk fobruk kartlegges nå Temaer for Fase 2: • Dekobling av varme/kjøling fra luftbehandling, energilagringsalternativer, lavtemperatur systemer, mengdestyring, gjenvinning og termisk integrasjon, balansering av energibrønner, forvarming av varmtvann, bruk av CO2 varmepumpe Fase 1 : Kartlegging - Bygg Fase 1: • • • Krav og praksis : dyp vs smal plan, servicebygg etc. Krav om flexibilitet? Dagens praksis - fellesnevner i utforming, dagslys, glassgårder, mottaksområderm, isolasjon, fasade og andel vindusareal/BRA Utvikling av internvarmen over dagen, sesong Temaer for Fase 2: • Romdesign for dagslys, for effektiv fortrengningsvent. , for fleksibilitet og energioptimalisering, arealplanlegging for konsentrerte drift, lufttett sykehus, termisk lagring for døgn/helg, solskjerming/fasadedesign, solceller, solfangere, grønne tak Fase 2 : Fordypning & forbedring Arbeidsplan Fase 2 • Samle alle forslag til energitiltak: Beste Energy Practice (BEP) og velge ut mest lovende for landet • Dybdeforskning på utvalgte BEPs - vi benytter simuleringsverktøy for å kvantifisere og validere • Doktorgradstipendiat forsker på termisk integrasjon • Etablere modeller for et baseline sykehus for sammenlikning med vårt modellsykehus med BEPs • Etablere energibudsjett per funskjonsområdet, per energipost • • Skissere (med BIM) vårt modellsykehus, i 2-3 varaianter med utvalgte BEPs; simulere helhetlig energiytelse Konferanser (bla.a IFHE 2012), seminarer, partnerforumer Varmetilskudd/kjøling [W] 44000 42000 40000 38000 36000 34000 32000 30000 28000 26000 24000 22000 20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 4 1 1 1 1 1 4 4 6 1 6 1 6 6 1 6 6 6 5432 0 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 Internlaster Oppvarming Varmebatteri Kjøling Kjølebatteri Solstråling 6 5432 5 5432 6 7 8 5 32 5 32 5 32 5432 5432 Tid [h] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Kontakt Never waste a good crisis -Machiavelli • Prosjektets webside http://www.lavenergisykehus.no/ If you can’t measure it, you can’t manage it -Peter Drucker • For mer informasjon: – – – – Robert Martinez (Norconsult AS) Tlf.+47 67 57 12 47 Mob. + 47 45 40 12 47 E-Mail: [email protected] "The best way to predict the future is to design it" - Buckminster Fuller
© Copyright 2024