Neues Klinikum, Minden

Elektrisch ableitfähiger Plattenbelag im Krankenhaus

Für den im bau befindlichen Neustandort der Johannes Wesling Klinik in Minden wurden enorme Anforderungen an die technische Ausstattung gestellt, mit dem Ziel, eine zukunftsorientierte und optimale medizinische Versorgung sicher zu stellen. Von den fertigen Plattenbelägen in den Untergeschossfluren wurde gefordert elektrostatisch ableitfähig zu sein, um ein vollelektronisch führerloses Transportsystem (FTS) nicht zu beeinträchtigen.

Wie solch ein Plattenbelag ausgeführt werden kann und welche Messmethode zur Anwendung kam, wird nachfolgend geschildert
Um die Transporte in den endlosen Fluren des Krankenhauses zu optimieren, werden vollautomatische, vierrädrige, führerlose Transportroboter zum Container- transport eingesetzt. Die Container werden manuell oder automatisch beladen bis zu einem Fassungsvermögen von 450 kg. Die Ziele werden vom Krankenhauspersonal über ein navigationsgesteuertes Computersystem eingegeben und ermöglichen geplante und ungeplante Transporte. Befördert werden alle Güter des täglichen Krankenhausbedarfs, wie z. B. Arzneimittel, Wäsche, Lebensmittel…

Ein einzigartiges Laser-Navigationssystem ermöglicht es den Roboter - Fahrzeugen, die Gebäudekonturen und Hindernisse jederzeit zu erkennen.

Allein anhand der futuristischen Technologie ist erkennbar, dass zuvor beschriebenes Logistiksystem entsprechende Voraussetzungen braucht, um volle Funktionstüchtigkeit sicher zu stellen.

Eine der wichtigsten Vorgaben war, einen Fahruntergrund herzustellen, der elektrostatisch so ableitfähig ist, dass die „Wahrnehmung“ der Fahrroboter durch eventuelle Entladungen nicht gestört werden. Eine Tragfähigkeit bis 3 N/mm² und gleichzeitig optische Gestaltungsvorgaben sowie finanzielle Rahmenbedingungen waren als weitere Voraussetzungen zu erfüllen – wobei ausschließlich ein Fliesen- oder Plattenbelag in Betracht kam. Als Erdableitwiderstand für den Plattenbelag wurde gefordert: kleiner als 1GigaOhm.

Ableitfähigkeit (elektrostatische Aufladungen sicher ableiten)
Aufladungen entstehen wenn zwei Stoffe nach inniger Berührung voneinander getrennt werden und mindestens einer von beiden ein schlechter elektrischer Leiter ist.

Als bekanntestes Beispiel für solche Aufladungen ist das Gehen auf Teppichböden. Gibt man jemandem die Hand oder berührt einen geerdeten Gegenstand, dann kann knisternd ein Funke überspringen. Durch diese möglichen Entladungen besteht unter anderem auch die Gefahr der Funkenbildung. Diese Gefährdung ist beim Umgang mit z. B. brennbaren Flüssigkeiten, explosionsgefährderten Stoffen oder brennbaren Stäuben, aber auch bei Arbeiten an und mit elektrostatisch empfindlichen Elektronikeinrichtungen und -bauteilen zu vermeiden.

Letzteres war die denkbar zu erwartende Beeinträchtigung für die Roboterfahrzeuge (FTS), die es von vorn herein abzuwenden galt.

In Zusammenarbeit mit dem Bauherrn, dem Planer, dem Ausführenden, dem TÜV und den Lieferanten der Bauchemie wurden verschiedene Lösungen in Erwägung  gezogen. Zur Diskussion standen elektrisch ableitfähige Fliesen oder ableitfähige Kohlenstoffsteine oder -platten, mit Ableitung über das Klebebett sowie nicht ableit-fähige Fliesen/Platten mit Ableitung über die Fugen bzw. das Mörtelbett, entsprechend dem Arbeitsblatt der Arbeitsgemeinschaft Industriebau e. V (AGI) S 30.

Nach Abwägung dieser Möglichkeiten, einigte man sich auf die Ausführung mit Granit (Granitplatten 30 x 30 x 1,2 cm), dessen natürliche Leitfähigkeit im Allgemeinen bekannt ist. Granit besteht aus einem heterogenen Stoffgemisch (verschiedene Bestandteile) von anorganischen Kohlenstoffen, wie z. B. Feldspat, Quarz, Glimmer. Anorganische Kohlenstoffe sind metallisch und haben daher eine große elektrische Leitfähigkeit.

Da es sich bei der Gesamtkonzeption um Arbeiten innerhalb des geregelten Standards nach AGI Arbeitsblatt handelte, konnte dieses Arbeitsblatt als Ausführungsrichtlinie dienen.

Nach Vorgaben des Merkblattes wurden die Erdungsbänder aus Kupfer (Querschnitt 1 mm, selbstklebend) angeordnet. Zwei Anschlüsse pro Einzelfläche (Einzelräume) oder ein Anschluss pro 50 m² Fläche im Rasterabstand.

Gemäß AGI Arbeitsblatt ist ein hydraulisch abbindender Klebemörtel vorgesehen, dem Graphit (Kohlenstoff) oder Ruß (Kohlenstoff) zuzugeben ist. Für die Verlegung wurde DIN 18157 in Verbindung mit Richtlinie ZDB für mechanisch hoch belastete Beläge gewählt – eine Kombination welche die Ausführungsart (Dünnbettverfahren) und die geeignete Klebstoffauswahl (kunststoffververgüteter hydraulischer Dünnbettmörtel mit einem Elastizitätsmodul von #8805; 3.000 N/qmm) vorgibt.

Bei der sorgfältigen Durchführung der Aufgabe gelang es mühelos, den Kontakt zwischen dem Granit und den Kupferbändern mittels des Klebebettes als „Leitbrücke“ herzustellen.

Ein Spezialfabrikant lieferte die Kupferbänder und ein bekannter Hersteller für Fliesenverarbeitungsprodukte lieferte das leitfähige Mörtelsystem, welches eine Leitdispersion beinhaltete, die dem Dünnbett- und Fugenmörtel im abgestimmten Mischungsverhältnis zugegeben, die erforderliche Ableitung - wie gefordert - erst ermöglichte; Leitfähigkeit des Dünnbettmörtels 1,2 x 10⁴ Ohm; Leitfähigkeit des Fugenmörtels 2 x 10⁶ Ohm.

Unter Berücksichtigung aller Komponenten wurde der zu erwartende Widerstand errechnet und die Aussicht auf Erfolg war vielversprechend. Aber da bekanntlich alle Theorie grau ist, wurde zunächst eine Probefläche angelegt, die dann vom TÜV mit speziellem Messgerät zu überprüfen war.

Zur Bestimmung des Ableitwiderstandes kam nur die Methode DIN EN 61340-4-1 in Frage.
Hierbei erfolgt die Messung des Widerstandes gegen Erde oder einen erdungsfähigen Punkt über eine einzelne Elektrode, die auf der Nutzfläche angebracht wird – relativ einfach und mit geringem Aufwand zu bewerkstelligen.

Tatsächlich konnte nach Durchtrocknung des Kleb- und Fugmörtels an der Oberfläche des Probe-Plattenbelags im Mittel ein Widerstand von 1 x 10⁸ Ohm gemessen werden – besser als gefordert.

Mit Anerkennung der Probefläche wurde die Freigabe zur Komplettausführung erteilt, die sich wie folgt darstell

• Ableitfähiger Granitbelag auf Zementestrich: 3.300 m²
• Grundieren des Estrichs mit Kunstharzdispersion
• Verlegen der Kupferbänder, kreuzweise oder diagonal „gebrückt“ und zusammengeführt auf zwei Erdungsanschlüsse je Einzelfläche oder einem Erdungsanschluss pro 50 m²: ca. 10.000 m 
• Verkleben des Granits mit Dünnbettmörtel in C2TE-Qualität unter Zusatz von Leitdispersion
• Verfugen des Granitbelags mit Fugmörtel in CG2-Qualität unter Zusatz von Leitdispersion

Bei der Endabnahme wurde vom TÜV bescheinigt, resultierend aus über 40 Messstellen, verteilt auf alle Räumlichkeiten, dass der Gesamtbelag als elektrostatisch ableitend gilt und die geforderten Widerstände zwischen 1 x 10 MegaOhm und 1 x 10 GigaOhm eingehalten sind.

Vom TÜV wurde das Isolationsmessgerät Metriso 1000D7 100V verwendet, mit 5 kg Sonde und 65 mm Durchmesser-Leitgummi.

Fazit
Es bedarf einiger Zeit und einigem Aufwand um eine taugliche Konstruktion zu planen und zu erstellen. Wenn jedoch im Vorfeld der Bedarf unter Mitwirkung der Ansprechpartner von Bauleitung, Ausführung und Bauchemie sowie Überwachungsinstituten geplant wird – steht am Ende ein zufriedener Bauherr, der sich -wie in unserem Fall- über ein wirksamen Plattenbelag freut, welches die uneingeschränkte Einsatzfähigkeit seines führerloses Transportsystems gewährt.


Objektfakten

Bauherr
Mühlenkreiskliniken, Minden

Planer
TMK Architekten GBR, Düsseldorf

Ausführender
Fliesen-Köhn GmbH, Kyritz

Ableitfähige Bauchemie
Ardal Fliesentechnik, Borgholzhausen

Abschirm-Kupferbänder
Koch & Schröder, Neuss