Od pomieszczeń szpitalnych wymaga się m.in. utrzymania odpowiedniej czystości powietrza. Takie pomieszczenia są klasyfikowane według dopuszczalnego poziomu zanieczyszczeń. Jak zapewnić odpowiednią klasę czystości? Filtry w centralach wentylacyjnych i gradacja ciśnień względem przyległych pomieszczeń odpowiadają za oczyszczanie powietrza w szpitalach.

Powietrze w szpitalu, czyli gradacja w pomieszczeniach czystych i brudnych

W pomieszczeniach czystych, gdzie bardzo ważna jest wysoka jakość powietrza, zwiększenie ciśnienia powoduje, że po otwarciu drzwi powietrze nie dostaje się bezpośrednio do wnętrza, lecz jest wypychane przez wyższe ciśnienie. Dodatkowo wyższe ciśnienie zabezpiecza przed dostawaniem się brudnego powietrza do wnętrza przez nieszczelności. Dostarczane powietrze musi najpierw przejść przez filtry.
W pomieszczeniach brudnych wymagane jest działanie odwrotne. To oznacza, że po obniżeniu ciśnienia zanieczyszczone powietrze nie wydostaje się bezpośrednio poza pomieszczenie, lecz jest kierowane przez wyciąg na filtry. Aby dodatkowo zwiększyć szczelność, można zastosować śluzę powietrzną pomiędzy korytarzem a pomieszczeniem szpitalnym o skorygowanym ciśnieniu.

Jak zapewnić odpowiednie ciśnienie w pomieszczeniu

Istnieją dwa sposoby zapewnienia odpowiedniego ciśnienia w pomieszczeniu. Pierwszy opiera się na regulatorach ciśnienia. Wadę takiego rozwiązania stanowi to, że nie można kontrolować liczby wymian powietrza. Jest więc możliwe, że aby spełnić warunek odpowiedniego ciśnienia w pomieszczeniu, trzeba będzie dostarczyć mniejszą niż wymagana liczbę wymian powietrza. Dodatkowo, jeśli praca wentylacji jest zmienna, system staje się bardziej podatny na rozregulowanie.

Aby zapewnić lepsze parametry pracy, najlepiej zastosować system oparty na regulatorach VAV. Różnicę ciśnień w pomieszczeniach uzyskuje się poprzez korektę bilansu nawiewu względem wyciągu lub wyciągu względem nawiewu. By to zrobić, można zastosować metodę teoretyczną lub użyć regulatora PID.
Korekcję teoretyczną można podzielić na procentową oraz stałowartościową. Korekta stałowartościowa polega na dobraniu stałej różnicy przepływu pomiędzy bilansem nawiewu oraz wyciągu. Jeżeli w pomieszczeniu działa obniżenie nocne, lepiej zastosować korektę procentową, ponieważ dla mniejszego przepływu, aby uzyskać tę samą różnicę ciśnień, trzeba zmniejszyć różnicę bilansu. Dlatego lepszym rozwiązaniem jest uzależnienie korekcji ciśnienia od wartości zadanej przepływu.

Ostatni sposób regulacji opiera się na regulatorze PID. Takie rozwiązanie zapewnia stabilną pracę układu, bez względu na zmianę ciśnienia w kanale. Jest to zdecydowana przewaga w porównaniu z teoretycznym sterowaniem przepływem. Jeżeli zostanie zwiększony przepływ do sąsiednich pomieszczeń, może się okazać, że trzeba zwiększyć kąt otwarcia regulatorów VAV. Zalecana różnica ciśnień pomiędzy dwoma przyległymi pomieszczeniami powinna wynosić od 10 Pa do 20 Pa.
By kontrolować ciśnienie, można zastosować sygnalizację świetlną lub dźwiękową uruchamianą po przekroczeniu strefy nieczułości wartości zadanej. Informacja o nieprawidłowym ciśnieniu trafia do przekaźnika, który może włączyć lampę informacyjną.

W układach wentylacji możliwe są zawirowania powietrza zakłócające odczyt ciśnienia. Aktualna wartość ciśnienia może oscylować wokół wartości zadanej pod warunkiem, że mieści się w strefie nieczułości. Zwykle jest to 10% względem wartości zadanej. Taki sposób kontroli sprawi, że alarm nie będzie się uruchamiał niepotrzebnie.

Czyste powietrze w szpitalu, czyli o czym musisz pamiętać w trakcie montażu

W pomieszczeniach czystych rury oraz kanały wentylacyjne powinny być montowane w taki sposób, aby nie utrudniać dostępu do elementów wymagających czyszczenia lub wymiany. Muszą zostać zachowane odległości zapewniające otwarcie klapy serwisowej w celu wymiany filtrów. W pomieszczeniach z gradacją ciśnienia trzeba zwrócić uwagę na odpowiedniej jakości wykonanie budynku. Pomiędzy pomieszczeniami nie powinny się znajdować otwory umożliwiające przedostawanie się znacznych ilości nieprzefiltrowanego powietrza. Szczególnie istotną rolę odgrywają odpowiednio szczelne drzwi z niewielkim prześwitem (lub uszczelką) pomiędzy drzwiami a podłogą. Oprócz wykonania pomieszczeń istotna jest odpowiednia eksploatacja. Należy pamiętać o tym, żeby nie zostawiać uchylonych drzwi oraz okien w pomieszczeniu.

Otwarcie drzwi do pomieszczenia spowoduje gwałtowny spadek ciśnienia, ponieważ powietrze zacznie przepływać z miejsca o wyższym ciśnieniu do miejsca o niższym ciśnieniu. Dzięki temu powietrze z chronionego pomieszczenia wypchnie zanieczyszczone powietrze, uniemożliwiając wdarcie się do środka. System gradacji ciśnień powinien zapewnić szybki powrót do wartości zadanej. W przypadku sterowania teoretycznego będzie to czas wynikający z faktu, że wielkość korekcji zapewniała głównie kompensację powietrza, które wydostawało się z pomieszczenia, a teraz musi dodatkowo zwiększyć ciśnienie od wartości bliskiej 0 Pa do ok. 20 Pa. W przypadku regulatora PID przepływ będzie większy przed doregulowaniem.

Regulacja ciśnienia może się odbywać na wyciągu lub nawiewie. Decyzja, który regulator wybrać do korekcji przepływu ze względu na ciśnienie, powinna zależeć od tego, czy w pomieszczeniu ma panować podciśnienie czy nadciśnienie. Pod kątem technicznym najkorzystniejszym rozwiązaniem jest, gdy nadciśnienie uzyskuje się zwiększeniem nawiewu, natomiast podciśnienie zwiększeniem wyciągu. Takie sterowanie powoduje, że aby osiągnąć żądaną wielkość ciśnienia, regulatory zawsze będą zwiększały swoje przepływy, zapewniając spełniony warunek minimalnej liczby wymian powietrza. Możliwe jest również sterowanie odwrotne, które oszczędza pracę centrali wentylacyjnej, ale w tym wypadku przepływ może być zbyt mały. W mniej skomplikowanych układach zamiast dwóch regulatorów VAV często stosuje się po jednym regulatorze VAV oraz CAV.
Istotnym parametrem pracy jest szybkość reakcji na zmianę ciśnienia. Regulatory mogą być wyposażone w siłowniki szybkie (o czasie przebiegu ok. 3 s) lub wolne (o czasie przebiegu 150 s). Jeśli zależy nam na odpowiednim zabezpieczeniu pomieszczenia dużą prędkością powietrza, na drzwiach lepiej zastosować siłowniki szybkie. Dodatkowo, jeżeli w pomieszczeniach znajdują się inne urządzenia na wyciągach powietrza, system wentylacji powinien monitorować przepływy na tych urządzeniach. Zwiększa to dodatkowo prędkość regulacji, ponieważ dodatkowa ilość wyciąganego powietrza zostanie automatycznie uwzględniona w bilansie. Brak takiego monitorowania spowoduje, że system zacznie ponownie korygować przepływ na regulatorze dopiero po wykryciu spadku ciśnienia przez przetwornik. W przypadku siłowników wolnych czas regulacji zostanie wydłużony, co może wymusić zastosowanie śluzy powietrznej przed pomieszczeniem, by przeprowadzić kwarantannę przed wejściem.

Czas potrzebny na doregulowanie przepływu można skrócić dzięki zastosowaniu kontaktronu drzwiowego. Po otwarciu drzwi siłownik zastanie zatrzymany do czasu ich ponownego zamknięcia. Po ponownym zamknięciu drzwi regulator będzie miał taką samą wartość zadaną jak przed otwarciem. Może jedynie w niewielkim stopniu zwiększyć przepływ, aby szybciej powrócić do stanu równowagi – nie musi regulować ciśnienia od wartości zerowej. Możliwe jest również zastosowanie wirtualnego kontaktronu. Takie rozwiązanie polega na tym, że gdy sterownik wykryje nagły duży spadek ciśnienia, również zatrzyma siłownik jak w przypadku kontaktronu. Czas zatrzymania siłownika należy narzucić przy uruchamianiu systemu.

Trzy filtry powietrza, które zmieniają powietrze w szpitalu i laboratorium

Następnym ważnym elementem w utrzymaniu odpowiedniej czystości są filtry powietrza. Bardzo często stosuje się filtry włókninowe. Możemy rozróżnić trzy podstawowe grupy filtrów, zaczynając od najniższej skuteczności: EPA, HEPA oraz ULPA.

Drugim typem filtrów powietrza są oczyszczacze elektrostatyczne. Wykorzystują one prąd elektryczny do neutralizowania zabrudzeń. Powietrze nawiewane do takiego urządzenia jest wstępnie oczyszczane z większych zabrudzeń w filtrze wstępnym. W kasecie elektrostatycznej przepływ prądu pod wysokim napięciem powoduje jonizację cząstek zabrudzeń. Naładowane ujemnie cząstki są następnie przyciągane do płyt kolektora oraz neutralizowane. Powstały po takim procesie osad jest biologicznie neutralny. Ze względu na specyfikę urządzenia filtry tego typu powodują niskie opory przepływu. Poza korzyściami związanymi z niższymi stratami energii mniejsze opory powietrza wiążą się z niższym hałasem generowanym przez instalację.

Aby utrzymać wysokie parametry oczyszczania, należy wymieniać wkłady filtrów włókninowych lub czyścić kasety filtrów elektrostatycznych. W przypadku filtrów włókninowych zabrudzony filtr zmniejszy jakość filtracji, a zarazem zwiększy nie tylko opory przepływu, ale także – w konsekwencji – hałas i straty energii. Po zamontowaniu presostatu z wyjściem przekaźnikowym można sprawdzać, czy filtr należy już wymienić. W przypadku filtrów elektrostatycznych stan zabrudzenia filtra jest monitorowany przez układ elektroniczny.