Hastane Havalandırmasına Mühendislerin Bakışı

Yazan: Travis R. ENGLISH, PE, CEM, LEED AP; Kaiser Permanente National Facilities Services; Oakland, Calif. | HPAC Engineering

Çeviren: Meriç Noyan KARATAŞ

 

Kaiser Permanente’nin anketi, HVAC mühendislerinin hastane havalandırma standartları konusundaki bakış açılarını enerji ve enfeksyon kontrolü bağlamında su yüzüne çıkarmaktadır. Sağlık tesisleri için HVAC sistemlerini tasarlayan mühendisler, içeriğinde mahal tipleri, basınç gereksinimlerini, sıcaklıkları ve bir saatteki hava değişim sayılarını bulunduran meşhur “tablo”ya oldukça aşinadırlar. Tablo’nun formatı, sütunları ve anahtar notları gibi girdileri de 25 yıldan fazla bir süre önce yaratılmıştır. 1987’de, sürdürebilirlik ve enerji farkındalığı döneminden çok önce; The American Institute of Arcitects (Amerika Mimarlar Enstitüsü) tarafından “Guidelines for Design and Construction of Hospital and Health Care Facilities” (Hastaneler ve Sağlık Tesislerinin Tasarım ve Konstrüksyon İlkeleri) yayınlanmıştır. Günümüzde tablo’nun ANSI/ASHRAE/ASHE Standart 170 Ventilation of Health Care Facilities (Sağlık Tesislerinin Havalandırması) standartlarına uyumu ASHRAE’nin sorumluluğundadır.

Toplam hava değişim sayılarını zorunlu kılan tablo, muhtemelen mümkün olan en az enerji verimli merkezi havalandırma sistemi olan “reheat”li sabit hava debili (CAV) sistemlerinin kullanılmasını teşvik etmektedir. Öz prensip (havayı reheat kullanımı ile tekrar ısıtma veya aynı anda ısıtma ve soğutma) modern enerji yönetmelikleri tarafından birçok yerde yasaktır. Örneğin California, 1981 yılından beri CAV ile beraber reheat kullanılan mahalleri sınırlandırmıştır. Birleşik Devletler’de diğer ülkelerden farklı olarak, sağlık tesisleri bu kural için istisna kabul edilmiştir.

Bunun enerji tüketiminde gözle görülür bir etkisi vardır. Enerji kullanımlarının %52’sini ısıtma (reheat’i de içeren), soğutma ve havalandırma tarafından tüketilen yatılı tedavi yapan sağlık tesisleri Birleşik Devletler’deki enerji yoğun bina tipleri arasında ikinci sıradadır (Şekil 1).


Şekil 1. Ticari binaların enerji kullanımı. Kaynak: Commercial Buildings Energy
Consumption Survey (Ticari Binaların Enerji Tüketimi Araştırması)

Kaiser Permanante’nin Tesis Planlama ve Tasarım mühendisleri, sağlık kuruluşlarının tasarımı konusunda birçok danışman mühendis ile konuştular. Bazı danışman mühendisler, havalandırma standardı yüzünden elleri kolları bağlı hissettiklerini söylerken (“Havalandırma oranlarını değiştirebilseydik çok daha fazla enerji verimliliği değerlerine ulaşabilirdik” derken), diğerleri havalandırma oranlarının ahlaki zorunluluğa yakın olduğuna inanmakta olduğu gözlemlendi (“Eğer yönetmelik saatte 6 hava değişimi diyorsa, daha azı hastaların hayatını tehlikeye atar” görüşündeydiler). Bu mühendislerin düşüncelerine daha iyi algılayabilmek için bir araştırma yürüttük.

Anket hızlı ve gayriresmi bir şekilde gerçekleşti. Sağlık tesisleri için HVAC sistemi tasarlayan 175  mühendise web bazlı bir anket linki gönderildi. Mail atılacak kişilerin isimlerini; adres defterlerimize bakarak ve web’de yetkili profesyonelleri aratarak elde ettik. Alıcılara, anket linkini diğer kişilere yönlendirmeleri teşvik edildi. Katılımcılar isimsizdi ve görüntülenmediler. Bu maillere 72 adet cevap alındı.

Hava değişim sayısı kullanma eğilimi. Iki soruda, hava değişim sayısının kullanılması geleneği hakkında cevaplar aradık (Şekil 2). Cevap veren kişiler ana iki gruba bölündü. Önemli sayıda olan bir grup (%42, %55) enfeksiyon kontrolü için hava değişim sayısı kullanımının gerekli olduğunu söyledi. Geride kalan grubun büyük bir bölümü (%44, %34) hava değişim sayısının birçok mahal için faydalı olmadığını veya daha genelgeçer bir ölçüt ile yenilenebileceğini söyledi.


Şekil 2. Saatte hava değişim sayısı değerleri
üzerine yapılan anlaşma konusundaki anket

Cevap verenlerin küçük bir kısmı (%14, %11) hava değişim sayısı spesifikasyonları konfor sağlayıp iç hava kalitesini garanti altına aldığını söylediler. Ofisler, okullar ve kiliseler gibi insanların iskan halinde olduğu diğer mahallerde konfor ve iyi iç hava kalitesi seviyeleri minimum hava değişim sayısı ile elde edilebilmektedir. Bu tip mahallerde, kişi başına debi (ft³/dak) veya alan (ft²) başına (ft³/dak) ya da ikisi de kullanılmaktadır.

Bazı mühendisler, seyreltme havalandırmasının hava değişim sayısı kullanımını gerektirdiğini düşünmektedir (daha genelgeçer ölçütlerin yerine). Birçok mühendisle, anket öncesi ve sonrasında telefon ile görüştük. Birçoğu ilk önce seyreltme havalandırmasının hava değişim sayısını doğası gereği kullanması gerektiğini dile getirdi. Bu durum seyretlme havalandırmasının yeterince anlaşılmadığını ortaya çıkarmıştır. (Kafanız mı karıştı? Makale sonundaki Hacmin Seyreltme Havalandırması ile Ne İlgisi Var? isimli bilgi kutusuna bakınız)

Cevap verenlerin büyük bir bölümü, enfeksiyon kontrolü baz alındığında saateki hava değişim sayılarının çok büyük önem taşıdığını düşünüyordu. Şüphesiz ki, hasta güvenliği ödün verilemez ve hastane tasarımcılarını ilgilendiren birincil konu olmalıdır fakat spesifik hava değişim sayıları ile enfeksiyon kontrolü arasındaki bağıntı net değildir. Tablodaki havalandırma oranlarının çoğu on yıllar boyunca mutabakat heyetleri tarafından belirlenmiş ama kanıt veya objektif araştırmaya dayandırılmamıştır. Örneğin, X-ray (tehşis ve tedavi) odalarının saatte 6 hava değişim sayısı gerekliliği, ASHAE’nin 1959’da yayınladığı Heating and Ventilating Guide (Isıtma ve Havalandırma Rehberi)’nde bile bulunmaktadır. Nereden geldiği ya da neyin baz alındığı ile ilgili; günümüz standartlarında herhangi bir referans veya ASHRAE El Kitabı’nda konu ile ilgili herhangi bir bölüm bulunmamaktadır. En çok bilinen saatteki hava değişim sayılarından biri hasta odaları için saatte 6 hava değişimidir fakat gerçekte bu değer enfeksyon kontrolü için değil konfor amacıyla belirlenmiştir. 

Enfeksiyon kontrolü. Ankete cevap verenler enfeksyon kontrol temellerine yerinde bir anlayışla yaklaştılar (Şekil 3). Üç soru yoluyla, havada uçuşan patojenlerin kontrol temelleri ile ilgili bilgi birikimini test ettik. Katılımcıların %69’u hava debisinin havadaki büyük damlacıkların transferine etkisinin çok az olduğunu veya hiç olmadığını bildiler. Katılımcıların %61’i çevresel risklerin kontrolünde, kaynak kontrolünün tüm havalandırma ölçütlerinden daha önemli olduğu cevabını verdi. %62’si karantinanın havada uçuşan patojenlerin sebep olduğu hastalık enfeksyon kontrolü konusunda kritik olduğu doğru cevabını verdi.  (Son grup içerisinde, %72’lik bir kısım karantina mahallerinde saatteki hava değişim sayısının kritik olduğu, %28’i ise olmadığı cevabını verdi)


Şekil 3. Enfeksiyon kontrolü konusundaki anket soruları

Biz mühendislerin zorluk yaşadığı konu, güvenli ve sağlıklı mahaller tasarlarken çevreye olan etkilerini minimize etmektir.

Birçok mühendis, sağlık tesislerinin havalandırma standartlarını yeniden gözden geçirmeye açık görünmektedir. Birçoğu ikna oldukları hava değişim sayılarının enfeksiyon kontrolü için var olduğunu kabul etmesine karşın gerçekte “tablo”nun içeriğinin çoğunluğu kanıtlardan çok tarihe ve fikir birliğine dayanmaktadır.

Mühendisler, enfeksiyon kontrolü temellerini anlamış göründüğünden, tablonun sınırlayıcı ve kuralcı doğası sağlam bir temele dayanmıyor olabilir. Tablonun her türlü duruma uyan yapısı oluşturulduğu çeyrek asır öncesi için uygundur fakat enerji kaygılarının, artan iç hava kalitesi bilgi birikiminin ve ASHRAE’nin sürdürülebilirlik konusundaki kararlılığının ışığında tekrar gözden geçirmeyi hak etmektedir.

Seyreltme havalandırmasında hava değişim sayısı tanımlamak amaca uygun olmayabilir. Aşağıdaki örneği göz önünde bulundurun:

Sızdırmaz bir odada 1 milyon partiküllük mor duman salan bir sis bombası yakılıyor. Odanın alanı 500 ft², tavan yüksekliği 8 ft’tir. Odanın denge konsantrasyonu ft³ başına 250 taneciktir.

Şimdiyse aynı senaryoyu aynı odada fakat 12 ft’lik bir tavan yüksekliğiyle göz önüne getirin. Duman denge konsantrasyonu ft³ başına 166 tanecik olacaktır.

Mesele şudur: Kirleticiler, daha büyük hacimlerde doğal olarak seyrelirler. Bu yüzden daha büyük hacimlerde aynı konsantrasyona ulaşabilmek için daha az havalandırma gereklidir. Havalandırma miktarını hava değişim sayısı bazında tanımladığımızda daha büyük sistemlere, daha fazla para harcamaya, daha fazla enerji kullanımına, daha fazla karbon dioksit salınımına ve daha fazla bakıma sebebiyet veririz. 

Fakat dahası da var. Saate Hava değişim Sayısı ölçütünün kendisi problemlidir.

Mühendisler “saatte dört hava değişimi” dediklerinde, mühendis olmayanlar bunu “Odanın tüm hacmi saatte 4 defa, veya her 15 dakikada bir yenilenir” diye anlarlar. Bu ifade, ameliyathaneler ve tek yönlü laminer akışlı steril odalar için neredeyse doğrudur. Fakat, hastanelerdeki birçok oda tavan difüzörleri ve dönüş menfezleri kullandıklarından hava karışır. “Odanın hacmine eşit hava hacmi, saatte dört defa odaya verilir” yorumlaması daha doğru olacaktır. Tabiki bunu söylemek ve açıklamak daha zordur.

Hala kafanız mı karışık? Öyleyse şunu deneyin: Bir bardak dolusu suyu kırmızı gıda boyası ile boyayın. Sonra içerisine bir bardak temiz su koyun. Taşma olacaktır ama ilk bardak hala renkli olacaktır sadece rengi koyu pembeye dönecektir. Su tamamen temiz görünene kadar beş veya altı (bardağın şekli, suyun döküldüğü yer, dökme hızı ve diğer faktörlere bağlı olarak) bardak daha su katmanız gerekecektir. Çok daha eğlenceli bir deney için, üzüm sirkesi kullanıp, sirke tadının gitmesi için ne kadar “su değişimi” gerektiğini test edin.