ترجمه : مهندس نیره شمشیری
مأخذ: ماهنامه اشری – مارس 2017

نظرتان در مورد یک مرکز پزشکی کاملاً دیجیتال در آمریکای شمالی چیست؟ چگونه می‌توان بدون افزایش قابل‌توجه مصرف انرژی، 100% هوای تازه را برای 1.8 میلیون فوت مربع (167225 مترمربع) تأمین کرد؟ کنترل، ارتباط و اتوماسیون چگونه برای یک مرکز درمانی اصلاح می‌شود؟ این‌ها سؤالات پیش روی تیم پروژه بیمارستان هامبر ریور است که یکی از بزرگ‌ترین مراکز درمانی منطقه‌ای کانادا به شمار می‌آید. این پروژه که در حدود 44 ماه طراحی و ساخته‌شده یک نمونه درخشان از دستیابی به راندمان‌های عالی از طریق همکاری مناسب بین تیم طراحی، پیمانکاران و مدیریت تاسیسات است. بیمارستان 656 تخت‌خوابی جدید خدمات پزشکی حاد از جمله اورژانس، مراقبت پزشکی و جراحی، سلامت روان، جراحی زیبایی، تصویربرداری تشخیصی، دیالیز و درمان سرطان ارائه می‌کند.

یک دیدگاه برای طراحی ساختمان درمانی «ارزشمند، سبز و دیجیتال» توسط هیئت‌مدیره بیمارستان و تیم مدیریت ارشد با هدف ایجاد تحول در مراقبت‌های پزشکی و درمانی تدوین شد. اتوماسیون یک ویژگی کلیدی هر بیمارستان با مشخصاتی مثل تست آزمایشگاهی خودکار نمونه، سیستم‌های ناودان‌های پنوماتیکی برای انتقال البسه و آشغال، سیستم‌های لوله پنوماتیکی برای انتقال نمونه‌های آزمایشگاه و داروها و خودروهای خودکار برای تحویل تدارکات و غذا به بخش‌های بیماران بستری می‌باشد.آماده‌سازی و پاسخ‌گویی همچنین برای توسعه ویژگی‌های ساختمان بیمارستان هامبر ریور بسیار مهم بود. در این بیمارستان، هماهنگی دقیق بخش‌هایی مثل سیستم ژنراتور اضطراری با یک سیستم مدیریت بار توزیع‌شده گسترده، سیستم‌های امنیتی کاملاً یکپارچه، یک سیستم گاز طبی، یک سیستم احضار پرستار، یک سیستم مکان‌یابی زمان واقعی بی‌سیم و سیستم‌های ارتباط موبایل یکپارچه، استاندارد ساختمان سیستم یک مرکز درمانی مدرن را بالا می‌برد.طرح نهایی به نقاط برجسته زیادی دست پیدا کرد:

• بزرگ‌ترین ساختمان درمانی در اونتاریو
• بزرگ‌ترین تاسیسات بام سبز در کانادا
• بزرگ‌ترین تاسیسات شیشه‌های الکتروکرومیک در آمریکای شمالی
• تأمین 100% هوای تازه از بیرون برای کیفیت بهتر هوای داخل و کنترل عفونت و
• فراتر رفتن از الزامات راندمان انرژی استاندارد 2007-90.1 به میزان 40%

راندمان انرژی

سیستم‌های ساختمان (شامل گرمایش، سرمایش، تهویه، لوله‌کشی و روشنایی) برای مطابقت با هدف فراتر رفتن بیمارستان از استاندارد 2007-90.1 به میزان 40.8% ارتقا یافت. بدین منظور، گزینه‌های زیادی در فرایند طراحی تحلیل شد. هر گزینه توسط مدل‌ساز انرژی تیم طراحی با استفاده از eQUEST v3.64 مدل‌سازی شد تا مطابقت با هدف انرژی مذکور نشان داده شود. یک مدل‌ساز انرژی مجزا توسط تیم مدیریت ساختمان استخدام شد تا معیارهای راندمان انرژی مختلف همراه با هزینه‌های چرخه حیات آن‌ها مقایسه شود.

طرح کارآمد شامل روش‌های نوینی مثل یک موتورخانه گرمایش و سرمایش یکپارچه با تجهیزات تهویه کارآمد و توزیع و بازیابی آنتالپی سمت هوا بود. نمای تقویت‌شده ساختمان به‌صورت خودکار تنظیم شیشه الکتروکرومیک را انجام می‌دهد که بهره خورشیدی در زمان‌های اوج سرمایش را کاهش می‌دهد.

روشنایی با یک سیستم کنترل روی ترمینال کامپیوتری کنار تخت هر بیمار طراحی شد که به دانسیته توان روشنایی 46% کمتر از الزامات 2007-90.1 استاندارد می‌رسد.

در میان ویژگی‌های منحصر به فرد بسیار این بیمارستان، یکی از مهم‌ترین آن‌ها این واقعیت است که 100% هوای تازه برای همه فضاهای ساختمان تأمین می‌شود. طبیعتاً این نوآوری به میزان چشمگیری مصرف انرژی یک ساختمان را افزایش می‌دهد.

بیمارستان کاملاً دیجیتال شامل یک دیتاسنتر بسیار مهم می شود.

تیم طراحی توانست الزامات انرژی این سیستم‌ها را کاهش دهد و درعین‌حال با 100% هوای تازه با اندازه‌های تجهیزات هواساز بیشتر کار کند تا سرعت هوا را کاهش دهد؛ کویل هایی که به‌دقت انتخاب و تست شده‌اند، فیلترها و وسایل بازیابی گرما برای عملکرد مناسب و کاهش افت فشار؛ فن‌های با راندمان بالا که برای تضمین بیشترین راندمان در نقطه کاری معمول انتخاب می‌شوند و سرعت‌های کانال کمتر برای کاهش افت فشار استاتیک.

سطح بالای پایداری کارکردی که برای سیستم‌های هواساز مناطق بحرانی (مثل اتاق‌های عمل و بخش‌های مراقبت‌های ویژه) در نظر گرفته می‌شود نیز به کاهش مصرف انرژی سیستم HVAC کمک می‌کند. دستگاه‌های موازی که هر کدام برای جریان هوای 100 درصد سایز می‌شوند، برای این مناطق مهم تعبیه شدند.

این دستگاه‌ها هرکدام با ظرفیت 50 درصدی در شرایط کاری معمول کار می‌کنند که افت فشار و سرعت را در هر دستگاه کاهش داده و کاهش انرژی فن اضافی 40 درصدی (در مقایسه با کار غیرموازی) فراهم می‌سازد. با کاهش افت فشار سیستم تهویه با استراتژی‌هایی که توضیح داده شد، سیستم‌های هواساز توانست به میانگین مصرف انرژی 0.4 W/cfm (0.8 W/L•s) برسد که در مقایسه با ساختمانی که طبق استانداردهای 2007-90.1 ساخته‌شده، منجر به کاهش 60 درصدی انرژی فن شد.

یک اتاق دو تخته بیمار

بارهای گرمایش و سرمایش مربوط به 100 درصد هوای تازه با تعبیه چرخ‌های بازیابی آنتالپی بسیار مؤثر در اکثر دستگاه‌های هواساز کاهش یافت. سرعت‌پایین از طریق دستگاه‌های هواساز اجازه انتقال حرارت بیشتر را داد؛ محدوده اثربخشی چرخ از 80 تا 95 درصد است. نتیجه، بارهای گرمایش و سرمایش مربوط به تهویه است که حتی کمتر از کمترین حجم هوای تهویه برای ساختمان‌هایی است که طبق استانداردهای 2007-90.1 ساخته‌شده است (شکل 2).

برای کاهش بیشتر الزامات انرژی، یک طرح موتورخانه یکپارچه سرمایش و گرمایش ابداع شد که شامل 1200 تن (4220 کیلووات) ظرفیت چیلر بازیابی انرژی می‌شود. این موتورخانه به‌عنوان منبع اصلی گرمایش و سرمایش ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. چیلرها از گرمای تلف‌شده که توسط سیستم آب سرد ساختمان از بارهای 7/24 رد می‌شود (مثل تجهیزات تصویربرداری تشخیصی، آزمایشگاه، اتاق‌های سرد، دیتاسنترها و اتاق‌های برق و IT) استفاده می‌کنند تا گرمای مفیدی برای سیستم آب گرمایش ساختمان تولید کند و برای کویل های بازگرمایش، گرمایش پیرامونی و یک سیستم گلیکول گرمایش مرکزی که برای کویل های گرمایش دستگاه هواساز به کار می‌رود، استفاده شود. کویل هایی که در جریان‌های هوای تخلیه ساختمان نصب می‌شوند، گرمای اضافی را بازیابی می‌کند؛ این گرما به سیستم آب سرد ساختمان طرد و برای تولید گرمای اضافی استفاده می‌شود.

به‌علاوه، ظرفیت چرخ بازیابی آنتالپی اضافی برای بازیابی گرمای اضافی در زمستان استفاده می‌شود؛ چرخ‌ها با سرعت 100% و هوای ورودی گرمایش بیش از حد کار می‌کنند. سپس این گرما با استفاده از کویل آب سرد دستگاه به سیستم آب سرد منتقل می‌شود، بنابراین می‌تواند توسط دستگاه چیلر بازیابی گرما استفاده شود.

چیلرهای بازیابی گرما که با دستگاه چیلر سانتریفیوژی اولیه متغیر 5100 تن با راندمان بالا (NPLV) میانگین 0.33 کیلووات بر تن [kW/kW 0.09] هدایت می‌شود، تکمیل می‌شود؛ این چیلر با یک نرم‌افزار بهینه‌سازی کنترل می‌شود. نرم‌افزار، منحنی‌های راندمان برای هر چیلر را بررسی و کارآمدترین ترکیب چیلرها را تعیین می‌کند.