האתגרים והפתרונות של בית החולים HVAC בסביבה גבוהה

בתי חולים הממוקמים בגובה גבוה - מוגדרים באופן כללי כגבהים מעל 8,000 רגל (2,438 מטר) - על פני קבוצה נפרדת של קשיים בעת הפעלת Heating, ומיזוג אוויר (HVAC) מערכות אלה הן קריטיות עבור בקרת זיהום, נוחות המטופל, ניתוח התאמות, בטיחות תפעולית כוללת.

ככל שיותר מתקני בריאות בנויים או מורחבים באזורים הרריים – מההמלאיה ועד הרי הרוקי – הצורך בעיצוב ופיתוח מיוחדים של HVAC גדל. מאמר זה חוקר את האתגרים העיקריים של בית החולים HVAC ומהווה פתרונות הניתנים לעצירה, כולל טכנולוגיות מתקדמות, שינויים בעיצוב ופרוטוקולים תחזוקה.

הבנת הסביבה הגבוהה

סביבות גבוהות טווח מוגדרות על ידי מספר פרמטרים פיזיים המשפיעים ישירות על ביצועי HVAC.המשמעותיים ביותר היא לחץ אטמוספירי מופחת.ברמת הים, לחץ אטמוספרי ממוצע 101.3 kPa; ב 8,000 מטרים הוא טיפות עד כ-75 kPa, וב-12,000 רגל הוא נופל ל-65 kPa. ירידה זו בלחץ פירושה צפיפות אוויר נמוכה יותר - 8,000 רגל, צפיפות אוויר היא 25% פחות מרמת הים, ולכן פחות.

תנודות טמפרטורה הן גם קיצוניות יותר.גובה גבוה, טווחי טמפרטורה דולורסיים יכולים לעלות על 30 ° F (17 ° C), עם קרינה סולארית אינטנסיבית במהלך היום וקירור מהיר בלילה.בנוסף, לחות אטמוספירית נמוכה תורמת לאוויר מקורה יבש, אשר יכול להחמיר בעיות נשימה לחולים וצוות. אלה גורמים משולבים דורשים מערכות HVAC שיכולים להתאים במהירות לשינויים תנאים תוך שמירה על שליטה מדויקת על טמפרטורה, לחות, וקצבי גילוח.

אתגרים עיקריים לבית החולים HVAC ב-High Altitude

צמצום הכחדת האוויר והופעתו של הפאן

אוהדים במערכות HVAC נועדו להעביר נפח מסוים של אוויר מבוסס על צפיפות ברמה הים.בגובה גבוה יותר, אותו מעריץ יזיז את אותה זרימת אוויר נפח, אבל עם פחות מסה של אוויר.הפחתה זו במסה אווירית מפחיתה את יכולת העברת החום של סלילים ואת יעילות של שינויים אוויריים עבור שליטה. לדוגמה, בית חולים בדרך כלל דורש 20 שינויים אוויריים לשעה (A) ברמת הים, אם לא ניתן להתאים באופן טבעי, כלומר, כלומר, כלומר, לא מספיק זמן טיסה, אם לא מספיק, אם לא ניתן לתקן, באופן קבוע, אם לא מספיק, כלומר, רמת קוגניתמימין, באופן טבעי, כלומר, כלומר, אם לא מספיק, אם זה לא מספיק זמן, אם זהה, אם זה לא מספיק זמן, אם זה יכול להיות מותאם באופן טבעי, אם זהה של 10,000 רגל, אם זה לא מספיק זמן, אם זההמה, באופן טבעי, אם זההמה, לא מספיק זמן, באופן טבעי, באופן טבעי, באופן קבוע, באופן טבעי, באופן טבעי, אם זה יכול להיות מותאם אישית, באופן קבוע, אם זה לא מספיק זמן, אם זה יכול להיות מותאם אישית, אם זה יכול להיות מותאם אישית, אם זה לא מספיק זמן, לא מספיק זמן, אם זה יכול להיות מותאם אישית, אם זה לא מספיק זמן

יתר על כן, צפיפות האוויר נמוכה מפחיתה את הלחץ הסטטי כי מעריצים יכולים ליצור, עלול להקשות על חיכוך דוקטרט והתנגדות מסנן.זה יכול להוביל לזרימה נמוכה של יחידות מסוף, מה שגורם לאזורים בלתי מאוימים ולחוץ מיחסים ללחץ בתוך חדרי בידוד או סוויטות כירורגיות.

יכולת הקרבה ודה-השמדה

קולירינג וחום סלילים מסתמכים על זרימת האוויר ההמונית של העברת חום. בגובה גבוה, אותו סליל יספק פחות הגיוני ומאוחר קירור כי פחות מסה אווירית עובר על זה זמן ליחידה.עבור סלילים קירור, צפיפות מופחתת פירושה כי הטמפרטורה האוויר עוזב עשוי לא להגיע לנקודה הרצויה, במיוחד במהלך עומסי הרים.

מערכת תיווך ואוויר איזון

בתי חולים דורשים מערכות יחסים של לחץ מדויק להכיל contaminants.חדרי הפעלה הם בדרך כלל חיוביים יחסית למסדרונות, בעוד חדרי בידוד הם שליליים. בגובה גבוה, צפיפות נמוכה שונה מהקשה על שמירה על משטרי הלחץ האלה.לדוגמה, דלת קטנה שנפתחת בעמדה גבוהה או יכולה לשבש בקלות רבה יותר את הלחץ המיועד ⁇ , כי המסה של האוויר המשמש כדי ללחוץ על המרחב הוא נמוך יותר של זיהום.

אחריות ובקרה

רכיבים רבים של HVAC - מדכאים, לחים, שסתום, חיישנים - הם מותאמים לתנאי ים ברמה גבוהה, חיישנים (למשל, משחתים בלחץ שונה, תחנות זרימת אוויר) עשויים לדרוש החלים או פיצוי. קומפרס יכול לפעול ביחסי דחיסה שונים, המשפיעים על יעילות וארוכותיות.

אנרגיה יעילה

מערכות HVAC לעתים קרובות לצרוך חלק משמעותי של תקציב האנרגיה של בית החולים.בגובה גבוה, אוהדים ומשאבות חייבים לעבוד קשה יותר כדי להשיג את אותם שיעורי זרימת המונים, המוביל לצריכת אנרגיה מוגברת.מערכות התאוששות חום עשוי להיות פחות יעיל עקב הבדלים בטמפרטורות קטנות יותר. השילוב של יכולת מופחתת ועלייה בריצה יכול להעלות באופן משמעותי עלויות תפעוליות.

פתרונות לבית החולים יעיל HVAC בהגדרות גבוהות

שינוי עיצוב מערכת עבור Altitude Compensation

תכנון מערכות HVAC לגבהים גבוהים דורש חישובים יסודיים מחדש.הצעד הקריטי ביותר הוא ל-FLT:0 בסיס כל חישובי זרימת האוויר על קצב זרימת ההמונים 1:1 במקום זרימה נפחית.זה אומר שימוש בשינויים אוויר סטנדרטיים (מבוססים על מסה) לשעה כמו יעד התכנון, ולאחר מכן בחירת מעריצים שיכולים לספק את זרימת המסה הנדרשת בגובה המקומי.

בחירת קויל חייבת גם לקחת בחשבון את צפיפות ההפחתה של השימוש ב-FLT:0 larger coilace פנים או מעגלים סליל עמוק יותר של סליל 1FLT 1 יכול לפצות על ידי מתן יותר משטח העברת חום עבור אותה מסה אווירית. לחלופין, באמצעות משקעים גבוהים יותר או גיאומטריה fin שונה יכול לשפר את העברת החום.

אסטרטגיה יעילה נוספת היא לצמצום אובדן החיכוך, ופילטרים בעלי יעילות גבוהה של המערכת (MERV 14 ומעלה) יש לבחור עם עיצובים נמוכים של ירידה בלחץ. כוננים משתנים (VFDs) על מעריצים ומשאבות הם חיוניים לשליטה מדויקת לפצות על גירעון ביצועים הקשורים.

בקרת הפצה אווירית מתקדמת וביקורת

כדי לשמור על לחץ חדר, בתי חולים בגובה צריך להשתמש ב-FLT:0dedicated מערכות אוויר בחוץ (DOAS)FLT:1 עם לחות פעילים של בקרה בלחץ, מערכות אלה מספקות אוויר חיצוני לכל אזור ולהתאים את exhaust בהתבסס על חיישני לחץ חלל. Using cascade או לחץ שונה עם שליטה גבוהה, גובה גבוה, מסייע לשמור על חיישנים הנדרשים ל-Fintenspiratation, כדי להבטיח חיישנים LT2, אשר נועדו להורדת טמפרטורה נמוכה יותר.

עבור חדרי בידוד, (FLT:0active HEPA filtration exhaust with redundant מעריצים veFLT:1 ו- בזמן אמת ניטור לחץ מומלץ להשתמש ב-FLT:2 אזורי buanteroom buffer 3, 000 הופך אפילו יותר קריטי בגובה כדי למנוע סיורים בלחץ גדול כאשר דלתות נפתחות.

פתרונות בקרת הומור

(הדגשה על פסיכומטריות, בקרת לחות דורשת ציוד מיוחד.באקלים יבש, ⁇ :0steam ממחהים FLT:1 (חשמל או קיטור-to-steam) לספק תוספת לחות מדויקת ללא הסיכון של צמיחה חיידקית הקשורה למגפיים אדפטיות (FLT2desiccantcantulating dehumidifiers) עם LT5 נקודות קירור מופחתות (מ"ד)

בקרה ושינויים

מערכות אוטומציה בניין (BAS) בגובה גבוה חייב להיות מתוזמן עם לוגיקה שליטה גבוהה מראש.לדוגמה, נקודות זרימת אוויר ב- VAV צריך להיות מתוקן עבור צפיפות כדי להבטיח זרימת המונים נאותה. חיישנים CO2 בדרך כלל לקרוא ריכוז נפחי, אבל רצפי הבקרה צריכים לקחת בחשבון את העובדה כי אותו CO2 pm מייצג מסה נמוכה יותר בגובה, כך דרישות המוניות אוויר טריות עשוי להיות צורך נגזר מ- CO2 ספירה בלבד.

(FLT:0) פיתחו אוורורים (ERVs) עם בקרה ספציפית על הגובה של ההרחבה 1 יכול להפחית באופן משמעותי את חימום וקירור אנרגיה.הם חייבים להיות נבחרים עם גורמי תיקון מתאימים לזרימה אוויר ויעילות.בנוסף, FLT:2a בינה מלאכותית (AI) חיזוי יעיל של בקרה חיזויים FLT:3 יכול להתאים את המערכת על ידי למידה מתבניות מזג אוויר ודיקור למגמות ספציפיות לאתר, ולהתאמה יעילה למהירויות ספציפיות של טמפרטורות.

תחזוקה רגילה ופעולות התחדשות

(הבדיקה והתחזוקה עקביים הם חיוניים בגובה:0.FLT:0.0.0.000 חיישנים בלחץ משמעותי:0.10.1 עבור סינון ו ניטור סליל חייב להיות מתוכנן מחדש כדי להכיל ערכים נמוכים יותר של חגורת בסיס, מתח חגורת מנועים, ולהוביל התאמות לנהוג צריך לבדוק לעתים קרובות יותר כי צפיפות האוויר התחתונה יכולה להוביל ללחץ תרמי ומכני.

בנוסף, (FLT:0) קבלת אישור ושיקום מחדש של FLT 1:1 כל 12-18 חודשים מומלץ מאוד.מכשירים ניידים למדידת זרימת אוויר, לחץ וטמפרטורה יש להשתמש כדי לאמת כי מערכות לספק את שערי זרימת ההמונים המיועדים.הנציבות המשותפת וגופים אחרים של הסמכה עשויים לדרוש מבתי חולים במסמך הגובה כיצד הביצועים HVAC מותאם בהתאם.

מקרה מחקר: בית חולים בעל ביטחון גבוה, החל מהרי הרוקי

מרכז רפואי בעל 150 קומות הממוקם ב-9,200 רגל בקולורדו נתקל בבעיות כרוניות עם אור עיתונות וקירור לא מספיק במהלך אחר הצהריים של קיץ.מערכת HVAC המקורית תוכנן באמצעות הנחות ברמת הים.לאחר ביקורת מקיפה, מהנדסים יישמו את הפתרונות הבאים:

  • החליפו את כל אוהדי האספקה עם מפגעים גדולים יותר ומנועים גבוהים יותר של כוח סוס כדי לספק את זרימת המסה הנדרשת (0.8 lb/min לרגל רבוע של שטח הרצפה).
  • התקנת יחידות אוויר חיצוניות ייעודיות (DOAS) עם בקרת לחות פעילה וגלגלים enthalpy.
  • משודרגת קירור coils ל 6-row תצורה עם צפיפות פינט מוגברת.
  • בנוסף VFDs על כל האוהדים הממצה עם לולאות בקרת לחץ גבוהה.
  • חיישני לחץ אלחוטיים מעומקים בכל חדרי בידוד ותפעול כדי לספק משוב בזמן אמת ל- BAS.

מדידות שלאחר ה-retrofit הראו כי או לחץ על ההשתלה נשמר בתוך 0.01 אינץ' של מד המים, יציבות הטמפרטורה השתפרה, צריכת האנרגיה צנחה ב-18% בהשוואה לקווי הבסיס טרום-ההתאמה.הבית החולים השיג עמידה בהנחיות ASHRAE 170 ו-FGI, וציוני שביעות רצון סבלניים הקשורים לנוחות עלתה באופן משמעותי.

שיקולים מיוחדים לזיהום שליטה ב-Altitude

בקרת זיהום בבתי חולים גבוהים דורשת תוספת של התבוננות אווירית תחתית מפחיתה את היעילות של הסרת חלקיקים על ידי ventilation. עבור חדרי בידוד זיהום אוויר אווירי (AIIRs), CDC ממליץ 12 ACH עבור בנייה חדשה, אבל אלה ACH חייב להיות מבוסס על זרימת המונים, לא רק זרימה בנפח.

דאגה נוספת היא כי לחות נמוכה (הנמוך בגובה גבוה) יכולה להאריך את הכדאיות של כמה וירוסים וחיידקים ב טיפות.שמירה על לחות יחסית מקורה בין 40% ל -60% עם לחות נאותה להפחית את הסיכון הזה.זה דורש מבחר זה של לחות זה יכול לספק לחות נאותה נגד האוויר הנמוך-החצות בחוץ ללא יתר על המידה במהלך עונות רטובות.

שימור אנרגיה ב-High Altitude - חוק Balancing

בעוד יעילות האנרגיה חשובה, אין להתפשר על דרישות IAQ קריטיות ועיתונות.חלק מבתי החולים אימצו את פליטת האוויר:0-ביקוש מבוקרת-האוורור (DCV) LT:1 עם חיישנים דיקור ו- CO2 מבוסס על זרימת אוויר, אשר יכול להיות יעיל בגובה אם יש צורך כראוי החלמה הופכת אפילו יותר יקר בשל ההבדלים גדולים יותר בין היצע אווירי בלבד, אך ורק על ידי אספקת יעילות של חומרים אטומיים.

באמצעות ההרחבה הטבעית (FLT:0) ventilation FLTOVA:1 (כאסטרטגיה משלימה) עשויה להיות בר-קיימא באקלים מסוים, אך לעיתים קרובות לא ניתן להשגה עבור אזורים בסיכון גבוה.במקום אפשרי, להתקין חלונות אופרות עם מערכות בין-לוק כדי לסגור את האוורור המכאני כאשר חלונות נפתחים, אך להיות מודעים להשפעות של לחץ.

מגמות וטכנולוגיות עתידיות

כמה טכנולוגיות מתפתחות מבטיחות לבית החולים HVAC. Solid-state שואבות חום המדינה] 1 (למשל, thermoelectric) אינן מושפעות מדחיסות אוויריות ויכולות לספק דינמיקה בינונית, ברמת אזורית, בקרת טמפרטורה של תאים:2 מתקדם היתוך 3LT: לחץ, טמפרטורה, לחות, CO2, וניתן לצפות לדרגה גבוהה של אלגוריתמים של אלגוריתמים:2FLT5.

כמו כן, (FLT:0 קשקשים ו prefabricated חדרים מכנייםFLT) 1 תוכנן עם תיקונים בגובה בנוי - בהופכים להיות זמינים, צמצום שגיאות עיצוב והתקנה. כמו מטרות קיימות גדל, בתי חולים יצטרכו לאזן מטרות אנרגיה אפס נטו עם דרישות אנרגיה מוגברת של פעולה בגובה.

מסקנה

סביבות גבוהות טווח מציגות אתגרים עצומים עבור בית החולים HVAC, מדחיסות אוויר מופחתת ויכולת סליל ללחוץ על שליטה וציוד אמינות. עם זאת, מכשולים אלה יכולים להתגבר באמצעות עיצוב זהיר, בחירת רכיב ספציפי גובה, בקרה מתקדמת ותחזוקה קפדנית. על ידי חישובים מבוססי אוויר המוני, בקנה מידה גדול יותר, מערכות אוויר ייעודיות, פיקוח חזק, מתקנים רפואיים יכולים לספק את בטוח, נוחות, ולהבטיח כי שיטות טיפול רפואי חיוניות רק כדי להבטיח יעילות תפעולית.

לקריאה נוספת על השפעות הגובה על ביצועי HVAC, ראה את חוברת הבקרה של ASHRAE - פרק על "הגנה אווירית ואלנטיה" (FLT:0CDC בקרת זיהום סביבתי בקרת זיהום הסביבה של ASHLT:1 ו-FLT:2FGI הנחיות לתכנון ובנייה של בתי חוליםFLT 3 מספקים סטנדרטים רלוונטיים, בנוסף, ה-DValpherpherph.