Führt COVID-19 zur Nachfrage nach innovativen Krankenhäusern?

Führt COVID-19 zur Nachfrage nach innovativen Krankenhäusern?

Gordan Kucan

M.Sc. in Integrated Building Systems, ETH | 26.05.2020

Die COVID-19-Pandemie hat eine sprunghaft ansteigende Nachfrage nach Krankenhausräumen für die Intensivpflege geschaffen, was Designer weltweit dazu veranlasst hat, zahlreiche Designlösungen vorzuschlagen, die hinsichtlich Stil, Kosten und Dauerhaftigkeit sehr unterschiedlich sind. Langfristig sehe ich Lösungen in der Exploration innovativer und anpassungsfähiger Modulbautechniken, um unserer Gesundheitsinfrastruktur lebenslange Flexibilität und Widerstandsfähigkeit zu bieten.

Die COVID-19-Pandemie hat fast alle Länder und die globalen Wirtschafts- und Gesundheitssysteme in die Knie gezwungen. Sie hat viele der bereits bestehenden Risse im System verstärkt, aber auch zu Kreativität und Innovation, Mitgefühl und Einfühlungsvermögen angespornt, um diese Krise zu bewältigen.

Als Teil der Lösung gegen COVID-19 hat auch der Sektor Architektur, Ingenieur- und Bauwesen (Architecture, Engineering and Construction, nachfolgend AEC-Branche) dazu beigetragen, die dringend benötigten Krankenhauskapazitäten mit sauberen und sterilen Räumen bereitzustellen, in denen die Patienten die lebensrettenden Behandlungen erhalten können.

Ingenieur bei der Arbeit mit Lineal und Papier
Copyright: Daniel McCullough, Unsplash

Schnelle Reaktion des AEC-Branche auf COVID-19

Die kreativen Lösungen der AEC-Branche erstrecken sich weitgehend auf Dauerhaftigkeit, Geschwindigkeit und Kosten der Planung und des Baus neuer Krankenhauskapazitäten.

Wegen des unvorhergesehenen Charakters von COVID-19 und der Wucht, mit der es in der ganzen Welt um sich greift, wurde die rasche Schaffung von Intensivpflegekapazitäten sofort zum Hauptanliegen von Architekten und Ingenieuren. Zahlreiche Designs schlugen die Einrichtung und den Bau alternativer Pflegeeinrichtungen (alternative care facilities, ACFs) vor, d.h. "die Räume, die so konzipiert sind, dass sie schnell die Operationskapazität von Krankenhäusern bereitstellen können, die für die erfolgreiche Bekämpfung von Pandemiekrisen von zentraler Bedeutung ist" (Lam et. al., 2006). Darunter sind temporäre Lösungen wie militärische Feldlazarette in zeltähnlichen Strukturen, temporäre modulare Strukturen aus umgestalteten Schiffscontainern und die Umwandlung bestehender Gebäude wie Hotels und Arenen in temporäre Gesundheitseinrichtungen (Hercules et. al., 2020). Aufgrund ihrer schnellen Errichtung eignen sich ACFs für die Triage von Patienten, die Vorbehandlung von Patienten mit leichten Symptomen usw.

Mittlerweile benötigen ACFs auch spezialisierte mechanische Ausrüstungen, elektrische Notfalleinrichtungen, ausgebildete Mitarbeiter und Ingenieure sowie Konstrukteure, damit diese Strukturen den höchsten Gesundheits- und Sicherheitsstandards entsprechen (Lam et. al., 2006). Andernfalls könnten sie zu gefährlichen Hotspots für die Ausbreitung der Krankheit werden und mehr Schaden als Nutzen anrichten.

Sobald die Pandemie erfolgreich bekämpft ist und das Leben wieder in geregelten Bahnen verläuft, werden diese temporären Einrichtungen obsolet und eignen sich nicht für eine langfristige Nutzung. Die investierten Materialien und Ausrüstungen werden entweder weggeworfen oder sehr teuer unterhalten. Um dies zu vermeiden, müssen wir das gesamte System der Gesundheitsinfrastruktur langfristig flexibel und anpassungsfähig planen.

Medizinische Zelte am Notfalleingang eines Krankenhauses aufgebaut
Copyright: Macau Photo Agency, Unsplash

Langfristige Perspektive für die flexible und widerstandsfähige Gesundheitsinfrastruktur

Das Konzept der Flexibilität und Anpassungsfähigkeit der Gesundheitsinfrastruktur ist nicht neu. Bereits seit den 1960er Jahren haben Architekten und Ingenieure erkannt, dass sich die funktionalen Anforderungen an die Krankenhausinfrastruktur innerhalb der Lebensdauer eines typischen Krankenhausgebäudes mehrere Male ändern (Carthey et. al., 2010). Dies ist in erster Linie auf demographische Veränderungen, veränderte medizinische Technologien, Verbesserungen der Behandlungsverfahren und Versuche zur Rationalisierung der Krankenhausbudgets zurückzuführen (Olsson et. al., 2010).

Angesichts der aktuellen COVID-19-Pandemie und der steigenden Nachfrage nach Intensivpflegeeinrichtungen wird die AEC-Branche dringend aufgefordert, sich näher mit den Technologien und Innovationen zu befassen, welche die langfristige Belastbarkeit und Flexibilität der Gesundheitsinfrastruktur gewährleisten.

Das Konzept flexibler Krankenhäuser ist seit seinen Anfängen eng mit neuen Konstruktionslösungen verbunden, die von der interstitiellen Geschossflächenkonstruktion über die Vorfertigung von Bauelementen bis hin zu modularen 3D-Konstruktionen reichen (Krystallis et. al., 2012). Viele dieser Technologien und die unterstützenden Markt-Ökosysteme sind jedoch bis vor kurzem noch nicht ausreichend entwickelt und getestet worden. Daher wurde die vollständige Marktakzeptanz der flexiblen und modularen Krankenhäuser durch die wahrgenommenen hohen Anfangsinvestition, die unzureichende Freiheit für kreatives Design, den stagnierenden Innovationsstand der AEC-Branche und konservative gesetzliche Rahmenbedingungen behindert (Olsson et. al., 2010).

Trotzdem haben die jüngsten Entwicklungen in den Bereichen digitale Technologien, Robotik und integrative digitale Fertigungslogistik eine neue Ära für die effizienten und nachhaltigen modularen Designs und das Bauen eingeleitet (McKinsey & Company, 2019). Ausserdem wurde die steigende Nachfrage nach modularen Lösungen durch das zunehmende Bewusstsein der Kunden für die langfristigen, wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile angeheizt. Die aktuelle COVID-19-Pandemie dient auch als positiver Katalysator für die Etablierung der langfristigen Planung, Investition und Entwicklung der belastbaren und flexiblen Krankenhausinfrastruktur mit der Innovation modular anpassbarer Design- und Bautechnologien.

Vorteile modular anpassbarer Krankenhäuser

Schon vor der COVID-19-Pandemie wurde erwartet, dass die neuen modularen Bautechnologien eine Innovationswelle im Bereich des Designs flexibler Krankenhäuser weltweit auslösen werden, die bis 2030 in den USA und Europa zu jährlichen Einsparungen von über 1 Milliarde US-Dollar beim Bau neuer Krankenhäuser führen könnte (McKinsey & Company, 2019). Darüber hinaus sind die modular anpassbaren Technologien in der Lage, die Projektdurchführung um bis zu 50% zu beschleunigen (McKinsey & Company, 2019), was sich bei jeder künftigen Reaktion auf Pandemien und andere Naturkatastrophen, aber noch wichtiger während des regulären Krankenhausbetriebs, als entscheidend erweisen kann.

Die überlegene Qualität von Räumen, die für langfristige Flexibilität und Widerstandsfähigkeit gebaut wurden, beweist sich jedes Mal, wenn der Umbau für die Einführung der neuen Digital- oder Robotertechnologien in Krankenhäusern erforderlich ist (Messner et. al., 2017). Einrichtungen, die mit modular anpassbaren Technologien gebaut wurden, können so umkonfiguriert werden, dass optimale Prozessabläufe erreicht werden, mit minimaler Unterbrechung des regulären Krankenhausbetriebs durch rekonstruktionsbedingten Lärm, Staub oder Vibrationen und mit einem Höchstmass an Gesundheit und Sterilität, die während des Rekonstruktionsprozesses eingehalten wird (Kamali & Kasun, 2016).

Schliesslich ermöglichen modular anpassbare Technologien den Entwurf und die Planung nachhaltiger Lebenszyklen der Krankenhausinfrastruktur mit Minimierung von Bauschutt vor Ort, Recycling und Wiederverwendung von Materialien innerhalb eines Kreislaufwirtschafts-Ökosystems (Salama et. al., 2017).

Montage der modularen Holzkonstruktion vor Ort

Wie Albert Einstein sagte: "Mitten in der Schwierigkeit liegt die Chance". In der schwierigen Zeit der COVID-19-Krise sind wir noch mehr aufgefordert, zu lernen und unsere Gesundheitssysteme für künftige Herausforderungen zu verbessern. Daher stehen aufregende Zeiten bevor, in denen neue Technologien innoviert werden, um die Vorteile der modularen anpassungsfähigen Konstruktion und Bauweise zu maximieren und ein nachhaltiges System mit lebenszyklusbezogener wirtschaftlicher, sozialer und ökologischer Nachhaltigkeit der künftigen Gesundheitsinfrastruktur zu schaffen.

Über den Autor

Gordan Kucan

Gordan Kucan ist Masterstudent für Integrierte Bausysteme an der ETH Zürich. Auf der Grundlage seiner integrativen Ausbildungs- und Berufserfahrungen führt er mit Leidenschaft Innovationen in der AEC-Branche durch. Zurzeit schreibt er seine Master Thesis zum Thema modular anpassbare Krankenhäuser.

Literatur

  • Lam, C. & Waldhorn, R. & Toner, E. & Inglesby, T. V. & O’Toole, T. (2006). The Prospect of Using Alternative Medical Care Facilities in an Influenza Pandemic. BIOSECURITY AND BIOTERRORISM: BIODEFENSE STRATEGY, PRACTICE, AND SCIENCE. Vol 4, Number 4, 2006. Mary Ann Liebert, Inc.
  • Hercules, W. J. & Anderson, D. & Sansom, M. (24.03.2020). Architecture Is a Critical Ingredient of Pandemic Medicine. An open letter to policymakers on the essential role of architecture in addressing human health and health care facility design during the coronavirus COVID-19 outbreak and for future crises. Hanley Wood Media, Inc. Online abgerufen am 19.04.2020. 
  • Krystallis, I. & Demian, P. & Price, A. (2012). Design of flexible and adaptable healthcare buildings of the future: a BIM approach. IN: Proceedings of the First UK Academic Conference on BIM, Newcastle Business School & School of Law Building, Northumbria University, 5.-7.09.2012, S. 222-232.
  • Carthey, J. & Chow, V. & Jung, Y-M. & Mills, S. (2010). Achieving Flexible & Adaptable Healthcare Facilities - findings from a systematic literature review. In: Proceedings of the 3rd HaCIRIC International Conference 2010: Better Healthcare Through Better Infrastructure, 22.-24.09.2010, Edinburgh, Scotland, S. 104-118.
  • Bertram et al. (2019). Modular construction: From projects to products. McKinsey & Company, online abgerufen am 05.05.2020.
  • Anumba, C.J. & Messner, J.I. & Mohammadopur, A. (2017). Retrofitting of healthcare facilities: case study approach. Journal of Architectural Engineering. S. 23-3.
  • Olsson, N. O. E. & Hansen, G. K. (2010). Identification of Critical Factors Affecting Flexibility in Hospital Construction Projects. HERD: Health Environments Research & Design Journal, 3(2), S. 30–47. 
  • Kamali, M. & Kasun, H. (2016). Life cycle performance of modular buildings: A critical review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 62 (C). S. 1171-1183.
  • Al-Hussein, M. & Moselhia, O. & Salahb, A. & Salama, T. (2017). Near optimum selection of module configuration for efficient modular construction. Concordia University, Montreal, Canada.
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