Kontekst badania
Sektor ochrony zdrowia odpowiada za ok. 5% globalnego śladu węglowego, a bloki operacyjne są jednymi z najbardziej energochłonnych przestrzeni szpitalnych, głównie z powodu systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych (HVAC) i stosowania anestetyków. Redukcja emisji w salach operacyjnych jest kluczowa dla realizacji celu NetZero w ochronie zdrowia.
Cele i hipotezy
Celem pracy było opracowanie metodologii oceny i redukcji emisji CO₂e w salach operacyjnych poprzez analizę architektury pomieszczeń, strategii wentylacji, trybów eksploatacji i rozwiązań technicznych w centralach wentylacyjnych. Autorzy zakładali, że zmiany w sposobie użytkowania instalacji oraz przejście na systemy elektryczne z odzyskiem ciepła pozwolą istotnie obniżyć zużycie energii i emisję, bez pogorszenia bezpieczeństwa pacjenta.
Metody badawcze
Zastosowano podejście interdyscyplinarne: monitoring pracy systemów BMS w szpitalach, eksperymentalne pomiary przepływów powietrza i różnic ciśnień w blokach operacyjnych, modelowanie CFD (Computational Fluid Dynamics) i symulacje przepływów turbulentnych i wyporowych, modele matematyczne bilansów energii i emisji. Analizowano trzy strategie: (i) czas pracy wentylacji, (ii) efektywność różnych typów wentylacji (TFV, LFV, TCV), (iii) wykorzystanie odzysku ciepła.
Rezultaty badań i ich interpretacja
Wyłączenia lub tryb „setback” (obniżone parametry pracy) poza godzinami użycia sal pozwalają obniżyć koszty energii o ponad 70% i emisję CO₂e o dziesiątki ton rocznie na jedną salę. Systemy TCV (temperature-controlled ventilation) okazały się bardziej efektywne energetycznie i mniej wrażliwe na zakłócenia (np. obecność lamp czy personelu) niż LFV (laminar flow ventilation). Przejście z ogrzewania gazowego na elektryczne z odzyskiem ciepła znacznie redukuje ślad węglowy (do 56 ton CO₂e rocznie mniej w przypadku jednej sali) . LFV nie wykazuje przewagi nad TFV w ograniczaniu zakażeń miejsca operowanego, a zużywa więcej energii.
Wnioski
Transformacja bloków operacyjnych w kierunku NetZero wymaga: wdrożenia strategii „switch-off” i optymalizacji harmonogramu pracy wentylacji, rezygnacji z gazów anestetycznych o wysokim GWP, inwestycji w systemy wentylacji elektryczne z odzyskiem ciepła, projektowania sal z uwzględnieniem przepływów powietrza i efektywności energetycznej. Łączne działania mogą przynieść istotne oszczędności finansowe (ok. 90 mln GBP rocznie w Anglii) i duże redukcje emisji.
Ograniczenia zakresu badawczego
Analizy bazują na wybranych konfiguracjach szpitali i symulacjach, co ogranicza możliwość pełnej generalizacji wyników. W badaniach uwzględniono głównie emisje związane z wentylacją, podczas gdy inne źródła (np. jednorazowy sprzęt) zostały jedynie opisane jakościowo. Wymagana jest dalsza walidacja długoterminowa w warunkach klinicznych, z oceną wpływu na zakażenia i bezpieczeństwo pacjentów.
Artykuł opublikowano w The Royal Society.