Case story
Van kolensteiger naar cloud
Bergmannsheil und Kinderklinik Buer GmbH (Gelsenkirchen) maakt voor zijn gemoderniseerde warmtedistributiesysteem gebruik van MIXIT, de totaaloplossing voor menggroepen, en het cloudplatform Grundfos BuildingConnect.
Modernisering van de warmtedistributie
"Voor een doeltreffend energiebeheer moet het verbruik transparant zijn en aanpasbaar aan de vraag", zegt Gerrit Neugebauer, technisch directeur van Bergmannsheil und Kinderklinik Buer GmbH in Gelsenkirchen. "Dat was niet het geval voor ons warmtedistributiesysteem, dat in de loop van enkele decennia werd uitgebreid. We hebben de geplande modernisering dan ook benut om een doordacht besturingssysteem voor onze menglussen op te zetten."
Het ziekenhuis maakt deel uit van het medische netwerk van de mijnwerkersvereniging en de 1200 medewerkers bieden jaarlijks klinische zorg aan ongeveer 24.000 patiënten. Het complex bestaat uit het hoofdgebouw uit 1929, gebouwen uit de jaren 1980 en recentere nieuwbouw en moderniseringen.
Voor een doeltreffend energiebeheer moet het verbruik transparant zijn en aanpasbaar aan de vraag,
Het verwarmingssysteem van het ziekenhuis bevindt zich in de kelder van het afdelingsblok en de constructie dateert uit 1929. Waar vroeger een kolensteiger was waar het "zwarte goud" uit de steenkoolmijnen werd aangevoerd, staan nu drie warmtewisselaars die stadsverwarming en warmte-energie van een warmtekrachtcentrale leveren. Modernisering van de warmtedistributie. "Het warmtedistributiesysteem dateerde grotendeels uit de jaren 1970 en was overgedimensioneerd, omdat het oorspronkelijk bedoeld was voor meer gebouwen", legt Gerrit Neugebauer uit. "Er waren te grote en soms overbodige leidingen die onvoldoende geïsoleerd waren, met uiteraard behoorlijk wat warmteverlies tot gevolg."
Een ander groot nadeel was het gebrek aan aanpassingsvermogen. "De warmte kon alleen centraal worden geregeld via de warmtewisselaars, niet apart voor de afzonderlijke verwarmingscircuits", zegt Neugebauer. "Als het ergens niet warm genoeg was, konden we alleen maar het debiet voor het hele systeem verhogen. Dat betekende dat we een aanvoertemperatuur van ongeveer 75 graden nodig hadden naar elk verwarmingscircuit."
Een totaaloplossing voor menggroepen
Het warmtedistributiesysteem van het ziekenhuis werd in de zomer van 2022 gemoderniseerd terwijl het ziekenhuis operationeel bleef. Het project bestond uit drie fasen: het plaatsen van nieuwe, geïsoleerde leidingen met een kleinere diameter, het vervangen van verouderde pompen en het installeren van aanpasbare menglussen. De leidingen van de drie warmtewisselaars werden in twee stroomgroepen verdeeld: een grotere groep met vijf verwarmingscircuits voor het hoofdgebouw met de intramurale vleugel en een kleinere met drie verwarmingscircuits voor bijgebouwen. De aanvoerpomp is de ultra efficiënte Grundfos TPE en in de verwarmingscircuits zijn verschillende MAGNA3-modellen ingezet.
Centraal in het project werd de Grundfos MIXIT menggroepoplossing geïnstalleerd in alle acht verwarmingscircuits. MIXIT is de totaaloplossing die alle noodzakelijke componenten – kleppen, aandrijving, sensoren en intelligente temperatuurregeling – integreert in één compacte besturingseenheid. Voor de menglus hoeven slechts twee componenten te worden ontworpen en geïnstalleerd: de MIXIT-besturingseenheid en de MAGNA3 pomp voor het secundaire circuit, die draadloos communiceert met de besturingseenheid. Geïntegreerde componenten en de flexibiliteit van de oplossing maken de planning en installatie veel eenvoudiger. Dit wordt beaamd door Martin Borgmann, wiens bedrijf Sanitär, Heizungs- und Lüftungsbau Borgmann (Bottrop) al lange tijd voor BKB werkt en dat met de hulp van Grundfos de planning en installatie van het nieuwe warmtedistributiesysteem heeft uitgevoerd. "Ik ken het verwarmingssysteem van het ziekenhuis al 40 jaar, maar toch waren er nog behoorlijk wat stukken leiding die voor mij een mysterie en moeilijk te doorgronden waren", zegt Borgmann. "Het kwam dus goed van pas dat MIXIT geen specifieke Kvs-waarde specificeert bij een bepaalde nominale grootte, maar vlot een heel bereik bestrijkt. Zo hoefden we de waarden niet al te precies in te stellen. Vooral bij oudere systemen is dat een enorm voordeel."
Voor flexibiliteit wordt ook gezorgd door de regelklep, die is ontworpen als een driewegkogelklep met een T-opening en geschikt is voor diverse hydraulische circuits. In het Bergmannsheil-ziekenhuis worden de acht MIXIT's gebruikt als driewegkleppen in mengcircuits.
Bedrijfsgegevens overal toegankelijk
Het voornaamste voordeel van het nieuwe warmtedistributiesysteem is de geavanceerde menggroepregeling. De mengunit en de pomp leveren meer dan 100 datapunten die kunnen worden gebruikt om de werking van het systeem te optimaliseren. Het ziekenhuis gebruikt Grundfos BuildingConnect (GBC) als beheersysteem. Dit cloudplatform wordt gebruikt voor het monitoren en regelen van systemen, biedt toegang tot alle gegevens van de mengunit en de pomp en maakt het mogelijk om de activiteiten tot in de details te regelen, zelfs zonder verbinding met een regelsysteem. De toegang gebeurt via een Ethernet-interface die in de fabriek in de regeleenheid is geïntegreerd.
"We hebben geen algemeen regelsysteem voor verwarming en koeling; we hebben afzonderlijke regelsystemen voor verschillende systemen, zoals de warmtewisselaars", legt Gerrit Neugebauer uit. "Daarom stonden we open voor een separaat menggroepregelsysteem. We hebben voor BuildingConnect gekozen omdat het minder werk vereist, het geavanceerde mogelijkheden voor monitoring en regeling biedt en als cloudoplossing overal toegankelijk is. Praktisch gezien wil dit zeggen dat, als de technische dienst een storingsmelding ontvangt, ze de actuele systeemgegevens op kantoor of van thuis kunnen bekijken, waardoor ze veel tijd winnen. Deze oplossing is ook veel voordeliger dan een regelsysteem en we kunnen op elk moment zelf instellingen wijzigen."
Sinds het voorjaar van 2023 zijn alle MIXIT-lussen online en worden ze geregeld met behulp van de cloudoplossing. Ze zijn toegankelijk vanaf een monitor in het verwarmingssysteem, vanaf de werkplek van de technicus of vanaf een tablet of smartphone. In de beginfase heeft Grundfos het technische team van het ziekenhuis opgeleid en geholpen bij het monitoren van het systeem om het ziekenhuis te ondersteunen bij het opzetten van een efficiënte oplossing.
BuildingConnect is ook veel voordeliger dan een regelsysteem en we kunnen op elk moment zelf instellingen wijzigen.
Aanvoertemperatuur verlaagd met 10 graden
Door de verwarmingscircuits individueel aan te sturen, kunnen aanzienlijke besparingen worden gerealiseerd. "De verwarmingscircuits hebben heel verschillende verwarmingsbehoeften", zegt Gerrit Neugebauer. "In het afdelingsgebouw hebben we bijvoorbeeld een comfortafdeling met vloerverwarming die met een veel lagere aanvoertemperatuur kan werken dan afdelingen met radiatoren. Vroeger was het debiet gebaseerd op het grootste verbruik en moest het waar nodig worden verlaagd met een thermostaat. Vandaag kunnen we elk verwarmingscircuit van warmte voorzien en afzonderlijk optimaliseren."
Met de mogelijkheden die de Grundfos-oplossing ons biedt, realiseren we aanzienlijke energiebesparingen
Nog een groot pluspunt van de oplossing voor het ziekenhuis is de transparantie. "Met het oude warmtedistributiesysteem wisten we nooit precies hoe hoog de temperatuur was of hoeveel warmte er werd verbruikt op elke plek", zegt Neugebauer. "Op basis van de gegevens die we van BuildingConnect krijgen, kunnen we een verschillend warmtevolume toewijzen aan verschillende verbruikers of voor verschillende behoeften. Dit is zeer nuttig, zowel met het oog op energiebesparing als voor de transparantie van de interne kosten."
Hoewel nog niet alle mengcircuits in de eerste verwarmingsperiode na de modernisering volledig zijn aangepast, ziet het Bergmannsheil-ziekenhuis nu al positieve eerste resultaten. "Vóór de modernisering hadden we een aanvoertemperatuur van bijna 75 graden nodig", aldus Gerrit Neugebauer. "Vandaag kunnen we het met zo'n 10 graden minder doen. Hoewel de warmteverbruiksgegevens van de leverancier nog niet helemaal zijn aangepast aan factoren zoals het weer en de bezettingsgraad, kunnen we nu al zeggen dat we met het nieuwe warmtedistributiesysteem minstens 20% warmte besparen."
Maar er zijn nog meer besparingen mogelijk. "De optimalisatie van menglussen is een continu proces", zegt Matthias Dierselhuis, Key Account Manager voor Digital Solutions bij Grundfos, die ook het project in het Bergmannsheil-ziekenhuis leidde. "MIXIT levert de gegevens en met BuildingConnect zijn ze eenvoudig te gebruiken. Vanuit ervaring met werkelijke gegevens kan het systeem dan verder worden gefinetuned. Dat betekent dat de instellingen over een langere periode steeds verder kunnen worden geoptimaliseerd."
"We zijn zeer tevreden over het project", vat Gerrit Neugebauer samen. "Met de mogelijkheden die de Grundfos-oplossing biedt, kunnen we veel energie besparen en hebben we de basis gelegd voor een geavanceerd energiebeheer in ons warmtedistributiesysteem. En dat allemaal veel eenvoudiger dan met een regelsysteem, dat veel meer werk vraagt."