Kontekst badania
W artykule omówiono problem związany z brakiem odpowiednich systemów kontroli środowiska wokół łóżek szpitalnych, które mogłyby spełniać potrzeby pacjentów w zakresie komfortu termicznego i jakości powietrza, jednocześnie obniżając zużycie energii. Tradycyjne systemy wentylacji w salach szpitalnych są energochłonne i często nie zapewniają odpowiedniej jakości powietrza oraz komfortu pacjentom, co stwarza potrzebę bardziej spersonalizowanego podejścia do kontroli środowiska wokół łóżek szpitalnych.
Metody badawcze
Badanie wykorzystało nowy system kontroli środowiska łóżkowego, który składa się z trzech perforowanych paneli dostarczających schłodzone powietrze w sposób ograniczający bezpośredni przepływ powietrza na głowę pacjenta. Optymalizację systemu przeprowadzono z użyciem metody Taguchiego opartej na analizie szarej relacji (GRA), a badania obejmowały eksperymenty polowe oraz symulacje CFD (Computational Fluid Dynamics). W analizie uwzględniono takie wskaźniki, jak przewidywany głos komfortu (PMV), ryzyko przeciągu (DR) i efektywność ekspozycji (PEE).
Rezultaty badań i ich interpretacja
Wyniki badań szczegółowych dotyczące nowego systemu kontroli środowiska łóżkowego w szpitalach wskazują na jego potencjalne zalety w zakresie poprawy komfortu termicznego pacjentów, jakości powietrza, a także zmniejszenia zużycia energii. Badanie koncentruje się na osiągnięciu optymalnych warunków przy zastosowaniu perforowanych paneli dystrybuujących chłodne powietrze wokół łóżka, które są konfigurowalne pod kątem temperatury, przepływu powietrza i kątów dostarczania powietrza.
Komfort Termiczny (PMV): System osiągnął wartość wskaźnika PMV na poziomie 0,13, co wskazuje na uzyskanie komfortowego mikroklimatu przy łóżku pacjenta w środowisku szpitalnym o temperaturze 28°C. System umożliwia neutralne odczucie termiczne bez przegrzewania pacjenta, co jest ważne w kontekście relatywnie wysokiej temperatury otoczenia. Chłodne powietrze rozprowadzane jest w sposób równomierny, co minimalizuje lokalne dyskomforty.
Minimalizacja Przeciągu (DR): Jednym z głównych problemów związanych z wentylacją w pobliżu pacjentów jest przeciąg, który może powodować dyskomfort, zwłaszcza u pacjentów wrażliwych. System w optymalnych ustawieniach obniżył ryzyko przeciągu (DR) do wartości 14,1%, co odpowiada kategorii B wg normy ISO 7730, a w niektórych przypadkach nawet do kategorii A (co oznacza niski poziom przeciągu). Powietrze dostarczane jest przy niskiej prędkości (maksymalnie 0,2 m/s przy głowie pacjenta), dzięki czemu pacjent nie jest narażony na nieprzyjemne uczucie zimna w jednym miejscu.
Jakość Powietrza (PEE): Efektywność dostarczania świeżego powietrza w rejonie dróg oddechowych pacjenta (PEE) wyniosła 0,67, co świadczy o znaczącej poprawie jakości powietrza przy łóżku pacjenta. System zapobiega bezpośredniemu dostarczaniu powietrza na głowę pacjenta, a jednocześnie tworzy „jezioro” chłodnego powietrza, co redukuje stężenie zanieczyszczeń i obniża ryzyko ekspozycji na patogeny. Efektywność ta jest niższa w porównaniu z niektórymi systemami wentylacji indywidualnej, jednak w dalszym ciągu oferuje ochronę przed ryzykiem zakażeń i poprawia komfort oddychania pacjenta.
Optymalne Ustawienia Systemu: Badania wykazały, że najkorzystniejsze warunki uzyskano przy następujących parametrach: temperatura powietrza wynosząca 22°C, przepływ powietrza na poziomie 25 L/s, kąt dostarczania powietrza przez panele boczne i górne ustawiony odpowiednio na 0° i 45°. Ustawienia te pozwalają na skuteczne chłodzenie przy jednoczesnym ograniczeniu przeciągów i zapewnieniu efektywnej jakości powietrza.
Redukcja Przeciągu po Optymalizacji: W porównaniu z wyjściowym stanem systemu (przed optymalizacją), po zastosowaniu optymalnych ustawień uzyskano znaczącą redukcję przeciągu o 30,6%. Chociaż poziom PMV i PEE w tych warunkach uległ niewielkiemu pogorszeniu, to ogólna wydajność systemu poprawiła się o 5,8%, co wskazuje na bardziej zrównoważony i komfortowy efekt końcowy.
System, dzięki efektywnemu rozmieszczeniu powietrza i zastosowaniu technik minimalizujących przeciąg, jest w stanie zapewnić pacjentowi neutralne odczucie termiczne i odpowiednią jakość powietrza, co sprzyja ograniczeniu ryzyka zakażeń w szpitalach. Całokształt wyników wskazuje, że optymalizacja systemu w oparciu o metodę Taguchiego i analizę szarej relacji (GRA) prowadzi do stworzenia bardziej komfortowego i zdrowego środowiska łóżkowego, które może zmniejszyć zużycie energii przez rozszerzenie zakresu ustawień temperatury w pomieszczeniu.
Ograniczenia zakresu badawczego
Badanie dotyczyło jedynie ciepłych środowisk szpitalnych o temperaturze 28°C, nie analizowano jego efektywności w warunkach zimowych ani przy innych pozycjach pacjenta, takich jak siedząca. Ponadto zastosowany wskaźnik PMV może być nieodpowiedni dla pacjentów w słabszym stanie zdrowia, dlatego w przyszłych badaniach sugerowane jest przeprowadzenie eksperymentów subiektywnych.