Prof. Dr. Hasan A. Heperkan

Hastane iklimlendirme sistemleri

iç hava kalitesi

 

Dünya enerji tüketimi, arz güçlüğü, sınırlı olan kaynakların bitmesi ve çevre kirliliği gibi endişeler içerir. Tüketimin yaklaşık %40 ından binalar sorumludur. Hastaneler ve özellikle üniversite klinikleri en fazla enerji tüketen yapılar arasında yer alır. Örneğin Hollanda’da sağlık sektörü ülkenin toplam enerji tüketiminin %1.64 ünü kullanır. Bu binaların iklimlendirme sistemleri ise bu enerjinin yaklaşık yarısını tüketir. İşletmenin optimizasyonu, birbiriyle ilişkili bina parametreleri, kullanıcı karakteri ve tesisat elemanlarının özelliklerinden etkilenir. Burada en büyük güçlük, sistem verimsizliklerinin belirlenebilmesidir. Bugüne kadar yapılan araştırmalar daha çok enerjinin verimli üretilmesi yönünde olmuştur; arz – talep dengesi fazla dikkate alınmamıştır. Sağlık sektöründe, özellikle ısıtma, soğutma ve havalandırma gereksiniminin azaltılması mümkündür.

 

Avrupa enerji hedefleri arasında yer alan yaklaşık sıfır enerjili binalar kapsamında hastaneler ilginç bir durum arz eder. Danimarka’da yapılan Clima 2016 içerisinde aynı konu bir çalıştayda incelenmişti. Hastanelerdeki değişik yoğun enerji gerektiren prosesler yanında hastaların ve ziyaretçilerin konforunu da temin edebilmek mühendislere zorlu bir görev yükler; hastanelerin temel işlevleri de aksatılmamalıdır. Diğer taraftan, yapılan araştırmalar bu tesislerin yüksek enerji tasarrufu potansiyelleri olduğunu göstermektedir [1]. Mevzuata göre, 2021 yılı itibariyle bütün yeni binalar ve 2050 ye kadar mevcut binalar yaklaşık sıfır enerjili olacaktır.

 

Gelecekte hastanelerin daha fazla enerji tüketecekleri tahmin edilmektedir; nüfus artmakta, yaşlanmakta ve insanlar daha uzun yaşamaktadır. Sağlık sektörü bulunan yeni tedaviler ve sunulan hizmetlerle büyümektedir. Hastaneler gün geçtikçe hastalar için daha konforlu mekanlara dönüşmektedir. Konforlu bir ortamın tedaviyi hızlandırdığı ve hastayı motive ettiği bilinci gelişmektedir. Isıl konfor, ASHRAE 55 de insanın kendisini çevresiyle dengede ve mutlu hissettiği durum olarak tanımlanmaktadır. Ancak hastalar için bu tanımın nasıl olması konusunda tam bir fikir birliği yoktur. Tek kişilik odalar, mahremiyeti sağlamakta, gürültüyü azaltarak uyku kalitesini artırmakta, hastalık bulaşmasını önlemekte ve hastanelerde kalma sürelerini uzatmaktadır. Gelecekteki hastanelerde çok yataklı odaların azalacağı öngörülmektedir.

 

ABD de hastaneler ulusal enerji tüketiminin %4 ünü oluşturur ve ticari binaların sorumlu olduğu sera gazlarının %8 ini üretir. Bu bakımdan sağlık tesisleri de çevre kirliliğine duyarlı olmalı ve enerji kullanımlarına dikkat etmelidirler. Günümüzdeki çabalar, yönetmeliklerin geliştirilmesi, standartların güçlendirilmesi enerji tasarrufunun teşvik edilmesi yönündedir. ABD de hastaneler, ortalama 729 kWh/m² yıl (347 kWh/m² yıl – 1420 kWh/m² yıl) enerji tüketirler. Karşılaştırma yapabilmek için ofis binaları yaklaşık 246 kWh/m² yıl enerji tüketirler. Avrupa’da ve diğer gelişmiş ülkelerde bu rakamlar daha düşüktür [2]. Şekil 1 de tipik bir hastanede enerjinin nerelerde ve ne oranda kullanıldığı görülebilir. 

 

Hastane iklimlendirme sistemleri genelde diğer binalardan farklı olarak tasarlanırlar. Ameliyathane ve yoğun bakım odaları tabii özel bir durum arz eder. Hatta diğer ticari binalar ile aynı olan mahaller bile faklı tasarlanırlar. Örneğin otellerde de bulunan tuvalet, koridor, çamaşır depolama odaları gibi mekanlar, hastanelerde farklı standartları esas alır. ASHRAE 55 standardı, iyi bilinen PPD/PMV (percent of people dissatisfied / percent mean vote) modeli ile bilinmektedir. ASHRAE 62.1 standardı ticari binalar için iyi bir referans olmasına karşılık hastaneler için özel bir bölüm içermez. Hastane binaları için ABD de, hava değişim sayısına dayanan bir yöntem kullanılır. Eski yaklaşıma dayanan bu yöntem nedeniyle birçok hastane fazla havalandırılmaktadır; buna bağlı olarak da ısıtma, soğutma ve fan enerjileri yüksektir. 2015 yılında yapılan çalışmayla 1959 – 2012 yılları arasında kullanılan hava değişim oranları toplanmıştır. Sonuçları Tablo 1 de görmek mümkündür [3].

 

 

Klima sistemleri tasarımında sıcaklık, nem ve hava kalitesi değerleri temel alınarak bu değerlerin belirli sınırlar içerisinde kalmasına özen gösterilir. Bu değerler hem endüstriyel hem de konfor klima uygulamalarının temel tasarım parametreleridir. Hastane klima sistemleri uygulamalarında bu parametrelere ortam içindeki havanın hızı ve yönü ile ortam içindeki havanın komşu mahallere göre fark basıncı, hava içindeki partikül sayısının boyutuna göre dağılımı gibi değerler de eklenir. Havayı temizlemek için sistemde kullanılan filtreler önem kazanır. Sağlık sektörü uygulamalarının büyük bir çoğunluğunu ameliyathaneler ve ilaç üretim tesisleri oluşturur. Özellikle ameliyathanelerde ve ilaç üretim tesislerinde validasyon (uygunluk testleri), tesisin faaliyete geçebilmesi açısından büyük önem taşır [5]. 

 

Bu mahaller ve binalar genel olarak temiz odalar olarak kabul görür ve ona göre tasarlanır, değerlendirilir.

 

Standartlar

Temiz oda klima sistemleri değerlendirilirken sürecin en başından başlamak gerekir, çünkü yapılacak testler ile temiz odada olmasını istediğimiz özelliklerin birebir ilgisi bulunmaktadır. Bu iş doğal olarak standartlar referans alınarak sürdürülür, ancak konuyla ilgili Türk standartları olmadığı için mecburen yabancı standartlar adapte edilmiştir. Konuyla ilgili birçok standart bulunmaktadır, ancak en çok kabul görenleri, 2 grupta incelemek mümkündür. Bir tarafta Amerikan standartları, 209 dediğimiz federal standart, diğer tarafta da Alman standartları, DIN 1946/4, VDI 2167, 2080, 2083 ve diğer yönergeler ve bunların yeni, birleştirilmiş Avrupa standardı, ISO 14644. Tablo 2, 3 ve 4 temiz oda standartlarının bir karşılaştırmasını göstermektedir. Burada parçacık sayısına göre odaların sınıfları (klasları) verilmektedir. Alışık olduğumuz 1, 10, 100, 1000 sistemi yerine, daha sonra M li sistem ve en son olarak da ISO sınıflandırması adapte edilmiştir. Tablolarda, belirli bir hacim içerisinde hangi tanecik büyüklüğünden ne kadar olması gerektiği hakkında bilgiler verilmektedir. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Parçacık büyüklüklerini karşılaştırırsak, örneğin, HEPA filtreler için söylediğimiz 0,3-0,5 mikron görüldüğü gibi oldukça küçük bir büyüklüktür, hatta bazı büyük bakterileri bile tutabilecek filtreleme özelliğine sahiptir, tabii virüsleri ve küçük bakterileri tutamaz. Tablolarda ayrıca standartlara göre, klas odalar, hava değişim miktarları, hava hızları gibi bilgiler de yer almaktadır.

                

Temiz Oda Hava Kalitesi

Temiz odada ortamının nasıl olması istenir, konuya bununla başlamamız gerekir. Aşağıda istenilen özelliklerden önemli olanları sıralanmıştır.

Sıcaklık 20°C ile 24°C arasında ayarlanabilmeli

Bağıl nem %50 - %60 arasında olmalı 

(özel şartlar belirtilmediği durumlarda)

Laminar akışta HEPA filtre üzerindeki 

hava hızı 0,45m/s ±%20 olmalı

Mahal içine %10-%15 fazla hava vererek pozitif 

basınç sağlanmalı

Kapı, duvar ve tavanlarda sızdırmazlık sağlanmalı

 

Sıcaklığın, nemin, akış hızlarının, toleranslarıyla birlikte belirli sınırlar içinde kalması istenir; mahallerde pozitif basınç gerekebilir ve kapı duvar tabanlarının sızdırmaz olması istenir. Özellikle HEPA filtrelerin sızdırmaz olarak monte edilmesi çok önemlidir. Genel bilgiler P&ID dediğimiz diyagramlardan alınır. Bu diyagramlar çok önemlidir, çünkü devreye alma, test ve dengeleme sürecinde kılavuz bu bilgilerdir. Sistemden ne beklediğimizi, neye göre kontrol etmemiz gerektiğini buradan öğreniriz.

 

Bu süreçte kontrol edilen parametreler şunlardır:

Sıcaklık

Bağıl nem (% RH)

Saatteki hava değişim sayısı

Basınç farkları

Hava hızı (laminar air flow)

Canlı ve cansız parçacık sayısı

Ses ve gürültü

 

Şekil 2 örnek bir temiz odayı göstermektedir. Ortama şartlandırılmış havayı değişik şekillerde gönderebiliriz, laminar, türbülanslı veya karışık şekilde olabilir. Laminar akış düzenli bir akıştır ve genellikle imalat yapılan tezgah veya ameliyat masasının üzerine yönlendirilir. Akış türbülanslı olursa hava yönü değişebilir, temiz ve kirli hava karışarak risk oluşturabilir. Laminar akışlı sistemler pahalı ve zor sistemlerdir, bu nedenle bütün hacmi bu şekilde tutmak yerine, belirli kısmını bu şartlarda tutarız.  Yani sadece çalışma masasının veya ameliyat masasının üstünü laminar tutup diğer kısımlarda türbülanslı akışa izin veririz. Bu tip sistemlere karışık havalı sistemler denir.

 

Sonuç

Ülkemizde ne yazık ki bu konuda uygulanan tam bir standart yoktur. Bu nedenle sistemlerin tasarımında, uygulanmasında ve denetlenmesinde belirsizlikler söz konusudur. Mevcut yabancı standartlar genelde birbirleriyle uyumlu olsalar da birçok noktada farklar içermektedirler. Ülkemizde temiz odalara ve sağlık tesislerine büyük önem verilmekte, konuyla ilgili yayınlar yapılmakta ve gerek kamu kuruluşları, gerek meslek odaları ve sivil toplum örgütleri tarafından çalışmalar sürdürülmektedir. Konunun toplum sağlığını ilgilendirmesi nedeniyle ortak bir platformda ele alınarak ulusal bir standardın ivedilikle oluşturulması ve uygulanması gerekmektedir.

 

Kaynaklar

1. Schoenmakers, I.,  Zeiler, W., Pareto analysis: a first step towards nZEB Hospitals, The REHVA European HVAC Journal, Volume: 54 Issue: 5 Ekim 2017, sayfa 13-16.

2. Burpee, H., How U.S. hospitals can realize net-zero energy, The REHVA European HVAC Journal, Volume: 54 Issue: 5 Ekim 2017, sayfa 31-35.

3. English, T. R., The hope and possibility of net-zero hospitals in the US regulatory context, The REHVA European HVAC Journal, Volume: 54 Issue: 5 Ekim 2017, sayfa 37-41.

4. English, T., Koeingshofer, D.,  “A History of the Changing Concepts of Health-Care Ventilation,” ASHRAE Transactions, Vol. AT-15-004, 2015.

5. Heperkan, H.,  İç Hava Kalitesi ve Binaların Enerji Verimliliği, Termoklima Dergisi, Sayı 38, Aralık 2011.

6. US 209E, Federal Standard, U.S.A, 1992.

7. DIN 1946-4, “Heating, Ventilating and Air Conditioning, HVAC Systems in Hospitals”, Deutsche Norm, 2005 Entwurf.

8. VDI 2083, “Clean Room Engineering”

 


Ust banner VATBUZ-2