Necesitatea urgentă de a avea o infrastructură medicală durabilă

Spitalele sunt coloana vertebrală a asistenței medicale moderne, care funcționează non-stop pentru a salva vieți și a gestiona condiții medicale complexe. Totuși, această misiune de salvare vine cu un preț de mediu abrupt. Sistemele de sănătate la nivel mondial reprezintă aproximativ 4,4% din emisiile globale nete de gaze cu efect de seră, iar spitalele sunt printre cei mai mari contribuitori din acest sector. Un spital tipic de îngrijire acută consumă de cinci ori mai multă energie pe metru pătrat decât o clădire comercială. Această intensitate energetică, combinată cu fluxurile medicale de deșeuri, utilizarea apei și emisiile din lanțul de aprovizionare, face ca reducerea amprentei de carbon a spitalelor să fie o provocare critică în domeniul ingineriei. Conduirea către facilitățile de sănătate cu zero net nu este doar un obiectiv de mediu.

Înțelegerea amprentei de carbon spital: surse și domeniu de aplicare

O amprentă de carbon spitalizată cuprinde toate emisiile directe și indirecte de gaze cu efect de seră rezultate din operațiunile sale. Aceste emisii sunt de obicei clasificate în trei domenii: domeniul 1 (emisii directe de la arderea combustibilului la fața locului și gaze anestezice), domeniul 2 (emisii indirecte de la energia electrică achiziționată, abur, încălzire și răcire) și Domeniul 3 (toate celelalte emisii indirecte din lanțul valoric, inclusiv lanțul de aprovizionare, eliminarea deșeurilor și comutarea angajaților). În plus, spitalele generează aproximativ 5 milioane de tone de deșeuri anual în Statele Unite, numai cu săli de operare care produc până la 30% din deșeurile respective. Anestezia, cum ar fi desfluranul, sevofluranul și oxidul de azot sunt gaze cu efect de seră, are un potențial de încălzire globală de 2500 de ori mai mare decât dioxidul de carbon. Înțelegerea acestor surse este prima etapă pentru ingineri care își propun să reducă siguranța în cazul pacienților fără emisii de emisii.

Soluţii pentru inginerie pentru reducerea emisiilor de carbon

Proiectarea și retrofitele clădirilor eficiente din punct de vedere energetic

Strategiile de inginerie arhitecturală și mecanică formează fundamentul unui spital cu emisii scăzute de carbon. Noi proiecte de construcție pot valorifica principiile de proiectare pasivă: orientarea clădirii pentru maximizarea luminii solare, utilizarea geamurilor de înaltă performanță cu coeficienți de creștere a căldurii solare, și specificând acoperișurile reci sau acoperișurile verzi care reduc efectele de termoficare urbană. Îmbunătățiri ale anvelopei pe bază de anvelope, cum ar fi izolarea continuă, construcția etanșă la aer și ventilatoarele cu energie până la 30 de ani, cu sarcini de supraalimentare cu randament ridicat, cu ajutorul unor modele convenționale. Pentru spitalele existente, retehnologizările energetice profunde sunt la fel de eficiente. Inginerii acordă prioritate modernizării instalațiilor de răcire, instalarea de unități de curent variabil pe pompe și ventilatoare, precum și înlocuirea cazanelor de căldură cu unități de condensare cu randament ridicat sau pompe de căldură. [ASSHRAE Avansated Energy Design Guides pentru instalațiile de asistență medicală oferă căi de producție mai puține clădiri care să vizeze energia electrică, sunt acum, care să ofere energie mai puțină.

Integrarea energiei regenerabile

Transformarea aprovizionării cu energie spitalicească de la combustibili fosili la surse regenerabile este atât un imperativ de inginerie cât și financiar. Array-urile fotovoltaice solare (PV) pot fi instalate pe acoperișuri, canoele de parcare și terenurile adiacente. Un spital tipic cu 500 de paturi poate găzdui un sistem fotovoltaic de 1 2016/133 MW, 2016/13 10 2012 . De asemenea, până la 10 rii de energie electrică anuală. Pompele de căldură subterane sau geotermice exploatează temperaturile subterane stabile pentru a asigura încălzire și răcirea cu înaltă eficiență, reducerea consumului de energie HVAC cu 40 ținc0% față de sistemele de surse de aer. Mai multe sisteme de sănătate adoptă cogenerare sau unități combinate de energie termică și energie electrică (CHP) alimentate cu gaz natural regenerabil, biomasă sau hidrogen. Sistemele de cogenerare pot realiza o reducere globală a costurilor energiei peste 80% prin captarea căldurii reziduale pentru încălzirea spațiului, prin intermediul sistemelor de termoficare CHP. De exemplu, inginerii trebuie să se integreze și la stocarea bateriilor pe amplasament pentru a gestiona producția de energie regenerabilă și pentru a asigura o capacitate de energie electrică neeligibilă în timpul unei cerințe de energie.

Tehnologie inteligentă și automatizare

Senzorii avansaţi de management al clădirilor (BMS) şi Internetul obiectelor (IoT) permit spitalelor să opereze cu o precizie fără precedent. Inginerii desfăşoară monitorizarea în timp real a temperaturii, umidităţii, nivelului de CO2 şi a gradului de ocupare pentru a ajusta dinamic punctele de reglare a seturilor HVAC şi a fluxului de aer. În sălile de operare şi saloanele de izolare, unde sunt necesare schimbări stricte ale aerului, strategiile de ventilaţie controlate de cerere pot reduce consumul de energie cu 20 iangură, menţinând în acelaşi timp respectarea standardelor cum ar fi ASHRAE 170. Sistemele de iluminat automatizate cu senzori de ocupare şi recoltarea luminii. Algoritmiiţii de învăţare a maşinilor pot prezice recensământul pacienţilor pentru spaţiile precondiţionate şi programa închiderea echipamentelor în perioadele de ocupare joasă a forţei. Organizaţia Mondială a Sănătăţii a subliniat tehnologiile de sănătate digitală ca fiind factori cheie pentru asistenţa medicală durabilă, inclusiv platformele de gestionare a energiei care oferă date de sinteză pentru a optimiza utilizarea resurselor.

Gestionarea deșeurilor și conservarea apei

Intervenţiile inginereşti se extind dincolo de energie pentru a aborda urmele mari de deşeuri şi de apă ale spitalelor. În sala de operaţiuni, inginerii colaborează cu clinicienii pentru a implementa segregarea între deşeurile medicale reglementate şi deşeurile generale, reducând volumul de deşeuri care necesită incinerare (care eliberează emisii toxice şi CO2) Autoclavele şi sistemele de tratare pe bază de microunde pot steriliza şi rupe deşeurile infecţioase de pe teren, deviind-o la depozitele de deşeuri sau la deşeurile deşeuri în loc de incinerare. Pentru materialele plastice şi ambalajele de unică folosinţă, inginerii proiectează programe de reciclare cu circuit închis pentru materiale precum polipropilena şi polietilenă de mare densitate. Conservarea apei este la fel de critică: spitalele utilizează în medie 100 ici 200 de litri pe zi pentru a se asigura că instalaţiile de răcire a turnului sau irigaţiile. Inginerii specifică, de asemenea, sistemele de vid fără apă şi reţelele de detectare avansată a pierderilor. [FLT] Sistemele de sterilizare eficiente din apă verde pot reduce utilizarea cu 30 rii50%. Sistemele de apă pot captaţie şi pot capta de apă pentru a căror valoare sunt mai mică decât cele

Perspective viitoare: inovații pe Orizont

Decada următoare va aduce progrese de inginerie transformativă care fac spitalele nete-zero nu doar aspiraționale, dar realizabile. Stocarea energiei la fața locului va evolua de la baterii litiu-ion la soluții pe termen mai lung, cum ar fi bateriile de flux și hidrogenul verde produse de electroliză. Recuperarea și răcirea magnetică a stării solide ar putea înlocui sistemele tradiționale de compresiune a vaporilor, eliminând sistemele hidrofluorcarbonice care sunt gaze cu efect de seră puternice. Materialele biodegradabile și biobasedabile de la mărunțișurile chirurgicale la ambalajele pe bază de micelium va înlocui materialele plastice derivate din petrol, reducând emisiile din amonte. Gemenii digitali ai instalațiilor spitalului vor permite inginerilor să simuleze energia, apa și fluxurile de deșeuri în timp real, optimizând performanța clădirilor înainte de orice schimbări fizice. O altă frontieră promițătoare este integrarea instalațiilor medicale în rețelele de energie din district până în 2030 și realizând căldură excesivă dintr-un spital sau birouri din apropiere, în timp ce un exces de energie regenerabilă este împărțită. Departamentul de Sănătate și servicii umane din SUA s-a angajat să reducă emisiile cu 50% până în 2030, iar până în 2050

Concluzie: Inginerie ca catalizator pentru o sănătate durabilă

Reducerea amprentei de carbon a spitalelor este una dintre provocările cele mai importante cu care se confruntă societatea, iar ingineria se află în centrul soluţiei. De la pachetele de construcţii eficiente din punct de vedere energetic şi sistemele de energie regenerabilă până la automatizarea inteligentă şi gestionarea holistică a deşeurilor/apelor, fiecare disciplină inginerească are un rol de jucat. Aceste intervenţii nu degradează îngrijirea pacienţilor, de fapt, ele o îmbunătăţesc adesea prin crearea unor medii interioare mai sănătoase, reducând costurile de utilitate care pot fi redirecționate către serviciile clinice, iar spitalele care protejează viitorul împotriva creşterii preţurilor energiei şi reglementărilor climatice. Pe măsură ce industria sănătăţii îşi accelereze angajamentele de durabilitate, cererea de ingineri care înţeleg atât cerinţele clinice, cât şi tehnologiile ecologice va creşte doar prin proiectarea unor spitale care vindecă atât oamenii, cât şi planeta, inginerii dovedesc că medicina avansată şi administrarea mediului merg mână în mână.