Controlul umidității în zonele critice ale spitalelor

*Valorile sunt preluate din anexa normativă a NP 015-2022.

Un spital are mai multe cerințe de umidificare, iar dimensionarea pornește de la funcțiunea fiecărei încăperi.

Pentru sălile de operație, NP 015-2022 indică un interval de 30-60% UR. Nota 3 a tabelului trimite la Ordinul ministrului sănătății publice nr. 914/2006 și precizează că intervalele pot diferi în alte norme, în funcție de treptele de filtrare și de tipurile de filtre.

Pentru rezervele destinate pacienților cu arsuri grave, normativul prevede un regim distinct, de 60-95% UR. Umiditatea ridicată contribuie la limitarea pierderilor de apă și căldură prin pielea care și-a pierdut funcția de barieră. Condițiile de microclimat sunt detaliate și prin Ordinul ministrului sănătății nr. 476/2017, Anexa 1.

Sistemul trebuie proiectat astfel încât fiecare zonă să atingă parametrii prevăzuți. În funcție de configurația HVAC, pot fi necesare reglaj separat și soluții de umidificare diferite.

Diferența merge mai departe de valorile din tabel. Rezerva pentru arși intră în clasa I de încăperi, iar normativul cere pentru clasa I sisteme cu aer proaspăt 100%, fără recirculare. La sălile de operație din clasa a II-a poate fi adoptată recircularea parțială, de maximum 50%, cu decontaminare UV pe circuitul prevăzut de normativ.

Două zone din aceeași clădire pot ajunge astfel să difere atât prin parametrii interiori, cât și prin proporția de aer exterior. Ambele date influențează direct sarcina de umidificare.

Ce arată studiile despre valorile scăzute ale umidității?

Sub 40% umiditate relativă, stratul mucos din nas și gât se poate usca, iar mecanismele naturale de apărare ale căilor respiratorii pot funcționa mai puțin eficient. Legătura dintre umiditatea aerului și răspunsul organismului la infecțiile respiratorii a fost analizată de Moriyama et al., 2020.

În aer uscat, picăturile expirate se evaporă mai repede și pot ajunge la dimensiuni care le mențin în suspensie o perioadă mai lungă. Dinamica depinde însă de tipul particulelor, de virus și de condițiile din încăpere.

În experimentul realizat de Noti et al., virusul gripal și-a pierdut mai repede capacitatea de a infecta atunci când umiditatea relativă a depășit 40%.

Un studiu Mayo Clinic coordonat de Jennifer Reiman a urmărit, pe durata unei ierni, patru săli de grădiniță, dintre care două au fost umidificate. În sălile umidificate a fost detectat cu aproximativ o treime mai puțin virus gripal în aer, iar virusul găsit a rămas infecțios în doar 17% dintre probe, față de 48% în sălile neumidificate.

Studiile citate susțin evitarea perioadelor prelungite cu aer foarte uscat, dar nu stabilesc singure valoarea de proiect pentru o sală de operație și nu modifică intervalul de 30-60% prevăzut de normativ. Valoarea urmărită în exploatare se stabilește în cadrul proiectului, în funcție de cerințele medicale, instalație și condițiile de funcționare.

În perioadele reci, aerul exterior introdus în clădire și încălzit poate ajunge la o umiditate relativă mult mai mică. Fără umidificare activă, umiditatea interioară poate coborî sub valorile proiectate pentru perioade îndelungate.

De unde pornește dimensionarea unui sistem de umidificare?

Alegerea umidificatorului începe cu stabilirea cantității de apă care trebuie adăugată în aer pentru a menține umiditatea cerută. Această cantitate, exprimată de obicei în kilograme de apă pe oră, reprezintă sarcina de

Calculul pornește de la:

• debitul de aer introdus în încăpere;
• proporția de aer exterior;
• temperatura și umiditatea aerului exterior în condițiile de calcul;
• temperatura și umiditatea relativă (UR) cerute în interior;
• programul de funcționare al instalației.

Suprafața încăperii oferă prea puține informații pentru acest calcul. Două săli cu aceeași suprafață pot avea debite de aer și proporții de aer exterior diferite, ceea ce duce la capacități de umidificare foarte diferite.

Un calcul corect previne două situații: alegerea unui echipament care produce prea puțin abur pentru atingerea valorii proiectate sau alegerea unei capacități mai mari decât necesarul real.

Umiditatea se proiectează împreună cu presiunea și debitele de aer

NP 015-2022 tratează împreună temperatura, umiditatea, debitul de aer, filtrarea și regimul de presiune. Toate influențează modul în care aerul circulă prin încăpere și condițiile care pot fi menținute în timpul activității medicale.

Pentru sala de operație, normativul cere o diferență de presiune de minimum 10 Pa față de încăperile adiacente.

Sala de operație funcționează în suprapresiune: presiunea din interior este mai mare decât cea din spațiile alăturate, iar aerul se deplasează din sală spre exterior. Acest sens de circulație limitează pătrunderea contaminanților din zonele cu cerințe mai reduse de asepsie.

Diferența de presiune trebuie menținută permanent și urmărită prin dispozitive de măsurare. Sistemul poate transmite și o avertizare acustică atunci când presiunea iese din limitele stabilite. Valorile pot fi monitorizate local sau prin sistemul de management al clădirii (BMS).

În funcție de clasele de asepsie pe care le separă, normativul indică o diferență maximă de presiune cuprinsă între 10 și 20 Pa.

În sistemul centralizat descris de normativ, aerul evacuat cedează o parte din căldură aerului proaspăt printr-un schimbător cu fluid intermediar. Recuperarea modifică temperatura aerului înainte ca acesta să ajungă la umidificator. Calculul sarcinii de umidificare trebuie să folosească parametrii aerului rezultați după această etapă.

Cum se menține intervalul de 30-60% UR într-o sală de operație?

Într-un sistem centralizat, aerul trece prin mai multe etape înainte de a ajunge în sala de operație:

1. filtrare, treapta I;
2. recuperare de căldură;
3. preîncălzire;
4. răcire și dezumidificare;
5. încălzire;
6. reglarea debitului;
7. filtrare, treapta a II-a;
8. umidificare cu abur;
9. atenuare acustică.

A treia treaptă de filtrare, cu filtru HEPA sau ULPA, se montează cât mai aproape de gurile prin care aerul intră în încăpere. Aceste filtre captează particulele foarte fine înainte ca aerul să ajungă în sala de operație.

Aburul se introduce după a doua treaptă de filtrare. Din acel punct, are nevoie de o anumită lungime de tubulatură pentru a se amesteca și a fi absorbit complet în aer. Aceasta se numește distanță de absorbție.

Primul cot, filtru, senzor sau alt obstacol trebuie amplasat după această distanță. Aburul care ajunge pe o componentă înainte de absorbția completă poate forma condens. În apropierea filtrului final, condensul poate umezi materialul filtrant și îi poate afecta funcționarea.

Contează și programul sălii. Instalația trebuie pornită suficient de devreme pentru ca temperatura, umiditatea și presiunea să ajungă la valorile proiectate înainte de prima intervenție.

Ce trebuie prevăzut în instalație

• capacitatea de umidificare calculată pentru condițiile de iarnă relevante;
• spațiul necesar echipamentului și sistemului de distribuție a aburului;
• distanța de absorbție în tubulatură;
• poziția filtrelor, senzorilor, coturilor și a celorlalte componente;
• senzori pentru măsurarea umidității;
• control suficient de rapid pentru variațiile de sarcină;
• evacuarea condensului, acolo unde tehnologia o cere;
• legătura cu centrala de tratare a aerului;
• monitorizarea și alarmele prin sistemul de management al clădirii;
• acces pentru verificare, curățare și service.

Cum se schimbă cerințele între sala de operație, ATI și rezerva pentru arși?

Aceeași metodă de calcul se aplică în toate zonele, dar valorile introduse în calcul și regimul de funcționare diferă.

Secția ATI

Pentru anestezie și terapie intensivă, NP 015-2022 indică o temperatură de 24-26°C și o umiditate relativă de 35-60%.

Instalațiile care deservesc ATI funcționează continuu. Capacitatea echipamentului, automatizarea și mentenanța trebuie gândite pentru păstrarea parametrilor pe tot parcursul zilei.

Proiectul poate include:

• capacitate disponibilă pentru regim permanent;
• monitorizarea continuă a temperaturii și umidității;
• alarme pentru ieșirea din intervalele stabilite;
• redundanță, în funcție de cerințele proiectului;
• acces pentru mentenanță în timp ce zona rămâne în funcțiune.

Redundanța înseamnă existența unei capacități de rezervă. Dacă un echipament intră în service, celălalt poate prelua integral sau parțial sarcina necesară.

Rezerva pentru arși

Pentru rezerva destinată pacienților cu arsuri grave, normativul indică o temperatură de 26-32°C și o umiditate relativă de 60-95%. Zona face parte din clasa I și funcționează exclusiv cu aer proaspăt, în proporție de 100%.

Iarna, aerul rece din exterior conține foarte puțină apă. După încălzirea până la 26-32°C, umiditatea sa relativă scade și mai mult. Sistemul trebuie să adauge o cantitate mare de vapori pentru atingerea valorii cerute în rezervă.

Din acest motiv, rezerva pentru arși poate avea cea mai mare sarcină de umidificare dintre zonele spitalului. Capacitatea se verifică folosind temperatura și umiditatea exterioară de calcul pentru iarnă, debitul total de aer proaspăt și valoarea interioară stabilită prin proiect.

Echipamentul reprezintă doar o parte a soluției. Centrala de tratare a aerului, tubulatura, distribuția aburului, senzorii și automatizarea trebuie să poată menține împreună valoarea proiectată.

Orice modificare a debitului de aer, a proporției de aer exterior, a temperaturii sau a umidității interioare cere refacerea calculului.

5 decizii care trebuie luate din faza de proiectare

Integrarea sistemului devine mai simplă atunci când capacitatea, spațiul, utilitățile, automatizarea și mentenanța sunt stabilite de la început.

1. Capacitatea necesară

Calculul folosește:

• funcțiunea încăperii;
• temperatura și UR proiectate;
• debitul de aer introdus;
• proporția de aer exterior;
• condițiile exterioare de calcul;
• programul de funcționare.

Aceste date arată câte kilograme de apă pe oră trebuie să producă sistemul. Calculul după suprafața încăperii poate conduce la o capacitate nepotrivită, deoarece sarcina depinde în primul rând de cantitatea și starea aerului introdus.

2. Spațiul pentru echipament și distribuția aburului

Proiectul trebuie să rezerve spațiu pentru:

• umidificator;
• rampa sau conductele de distribuție a aburului;
• distanța de absorbție;
• racordurile de apă și energie;
• drenaj;
• accesul pentru service.

O distanță prea mică între distribuția aburului și primul cot, senzor sau filtru favorizează apariția condensului. Poziția umidificatorului și traseul tubulaturii trebuie analizate împreună.

Într-o instalație existentă, verificarea pornește de la spațiul disponibil și de la componentele deja montate. Acestea stabilesc variantele tehnice care pot fi integrate.

3. Apa, drenajul și sursa de energie

Fiecare tehnologie are propriile cerințe de alimentare.

Generatorul de abur are nevoie de:

• apă la calitatea și debitul prevăzute de producător;
• drenaj dimensionat pentru debitul și temperatura apei evacuate;
• conducte și materiale potrivite pentru apa fierbinte;
• energie electrică, gaz sau abur din rețeaua clădirii, în funcție de soluția aleasă.

Puterea necesară poate influența dimensionarea tabloului electric. În cazul soluțiilor cu gaz, proiectul trebuie să includă alimentarea și evacuarea gazelor de ardere. Pentru echipamentele alimentate cu abur din rețeaua clădirii trebuie verificate presiunea, calitatea și disponibilitatea aburului.

4. Senzorii și integrarea cu sistemul de management al clădirii

Senzorii măsoară umiditatea, iar sistemul de control adaptează producția de abur la variațiile de debit și la condițiile din încăpere.

În etapa de proiectare se stabilesc:

• poziția senzorilor;
• valorile urmărite;
• limitele de alarmă;
• semnalele transmise;
• punctele afișate în sistemul de management al clădirii;
• protocolul de comunicare.

Anumite echipamente Condair permit comunicarea prin Modbus sau BACnet. Aceste protocoale transmit către sistemul clădirii valorile măsurate, starea echipamentului, alarmele și informațiile necesare pentru exploatare.

5. Mentenanța și continuitatea funcționării

Accesul pentru service trebuie adaptat la amplasarea echipamentului și la programul zonei.

Proiectul trebuie să permită:

• verificarea și curățarea echipamentului;
• accesul la componentele care se înlocuiesc periodic;
• golirea și igienizarea;
• intervențiile de service;
• funcționarea zonei în timpul mentenanței, atunci când proiectul cere continuitate;
• integrarea unei capacități de rezervă, acolo unde riscul și funcțiunea o impun.

Un echipament montat deasupra plafonului fals sau într-o zonă greu accesibilă prelungește fiecare intervenție și poate impune oprirea instalației. Spațiul de service trebuie verificat înainte de stabilirea poziției finale.

Aceste cinci grupe de informații formează baza dimensionării. Etapa proiectului completează analiza: într-o construcție nouă există libertate mai mare de poziționare, în timp ce o modernizare pornește de la spațiul, traseele și utilitățile existente.

Ai deja schema HVAC sau datele de proiect? TEXCO poate verifica necesarul de umidificare și configurația Condair potrivită pentru zona medicală proiectată.