Raumluftqualität im Gesundheitswesen – Nachhaltigkeit und Wohlbefinden

Krankenhäuser sind Orte der Heilung, der Linderung und der Erholung. Patienten finden hier Ruhe, um von einer Krankheit oder nach einer OP gesund zu werden und um Stress und Schmerzen zu reduzieren. Ärzte und Pflegekräfte müssen sich konzentrieren, wohlbedachte Entscheidungen treffen und schnell und fachkundig reagieren können. Entsprechend sollen solche Gebäude die Patienten und die dort tätigen Personen schützen, sowohl in mentaler als auch in körperlicher Hinsicht. Hygienestandards müssen penibel eingehalten und zudem sollte in den Räumen eine gewisse Wohlfühlatmosphäre geschaffen werden – also zur Tätigkeit passende Temperaturen und eine gute Luftqualität.

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Einstellbares Klima für Patienten und Ärzte

Gerade in Zeiten einer Pandemie stehen Krankenhäuser und Gesundheitsgebäude unter besonderer Beobachtung. Es gilt, den dort arbeitenden oder den sich erholenden Menschen eine höchstmögliche Sicherheit gegenüber Infektionen zu bieten. Hierbei sind mit Fokus auf Luftfilteranlagen nicht nur hygienische Aspekte zu beachten, sondern auch essenzielle Punkte wie Luftführung, Energieeffizienz und auch ein möglichst individuell einstellbares Wohlfühlklima für die Patienten. Ob im OP, im Behandlungs- und Wartezimmer oder in Pflege- und Isolierräumen: Höchste Sicherheitsmaßnahmen in Bezug auf Lufthygiene und -qualität sind im Krankenhaus unerlässlich.
Operations-, Behandlungs- und Untersuchungsräume stellen dabei spezielle Anforderungen an Luftreinigung und Entkeimung, ebenso die Aufwach- und Schockräume. Nicht immer ist klar, welche Methoden und Technologien hier optimalerweise Anwendung finden sollten, denn Wohlbefinden und Energieeffizienz sind in Einklang zu bringen – und das stellt die Verantwortlichen vor eine Vielzahl verschiedener Herausforderungen.

Wohlfühlfaktor thermischer Komfort

Ob im Operationssaal, in der Radiologie, Orthopädie, Gynäkologie, Dialyse, Kardiologie oder Gastroenterologie: Häufig ist für eine adäquate Untersuchung oder Behandlung das Entkleiden des Patienten unabdingbar. Gerade dann ist das Wohlbefinden besonders wichtig: Für den Patienten, für den eine solche Situation ungewohnt und oft unangenehm ist, gleichermaßen aber auch für Ärzte und Pflegepersonal, die sich sehr nah am Patienten befinden und ihre Aufgaben erfüllen müssen.
Hierbei spielt der thermische Komfort eine wesentliche Rolle. Bei Untersuchungen und Behandlungen müssen die Patienten meist liegen und sind daher in ihrer Aktivität eingeschränkt. Sie sollen gleichzeitig aber entspannt sein und nicht frieren und benötigen daher eine entsprechend geregelte Luft- und damit Wohlfühltemperatur.
Ärzte und Pflegepersonal hingegen haben andere Bedürfnisse: Aufgrund des erhöhten Aktivitätsgrades haben sie andere Anforderungen an die Wohlfühltemperatur – bei maximalem Schutz vor Viren, Bakterien oder anderen Krankheitserregern. Und das nicht nur in Zeiten von Corona.

Die TFM-Module und das TFM-Deckenfeld

Genau für diese Anwendungsfälle hat Trox die Serie „TFM“ entwickelt. Sie besteht aus einzelnen Filter-Deckenmodulen, die sich nach Belieben zu einem kompletten Deckenfeld kombinieren lassen.

deckenfelder aus tfm modulen
Abbildung 1: Aus einzelnen TFM-Modulen können im Baukastenprinzip beliebig große Deckenfelder erstellt werden (Alle Abb. © Trox).

Mit einem TFM-Deckenfeld kann der Bereich, in dem sich der Patient während der Behandlung aufhält, höher temperiert werden als der Bereich des medizinischen Personals. Dazu werden die inneren Segmente des Deckenfeldes mit einer höheren Lufttemperatur beaufschlagt als die äußeren. Dies könnte zum Beispiel wie folgt umgesetzt werden: Die äußeren „kühlen“ TFM-Module erhalten aufbereitete und zuvor vorgefilterte Zuluft aus einer zentralen Lüftungsanlage. Die Versorgung der inneren „warmen“ Module erfolgt zum Beispiel mit warmer Raumluft, die als Abluft aus umliegenden Räumen entnommen und im TFM-Modul ja hochwertig gefiltert wird.

Abbildung 2: Durch die Wirkung eines TFM-Feldes können unterhalb befindliche Zonen mit Zuluft unterschiedliche Temperatur versorgt werden.

Der spezifische strömungstechnische Aufbau des Moduls und der Einsatz von HEPA-Luftfiltern sowie eines für den Einsatz geeigneten Zuluft-Lochblechs sorgt für eine stabile, senkrecht gerichtete laminare Luftströmung mit Luftgeschwindigkeiten im Bereich von 0,3 bis 0,5 m/s. Dies verringert, wie in Abbildung 3 dargestellt, die Luftdurchmischung zwischen den Temperaturzonen auf ein Minimum – eine individuell regelbare Wärmezone im Inneren des Deckenfeldes wird dadurch effektiv und gleichzeitig zugfrei realisiert.

stroemungsversuch tfm deckenfeld
Abbildung 3: Strömungsversuch an einem TFM-Deckenfeld. Es ist deutlich zu erkennen, dass es aufgrund der sehr stabilen, senkrechten Zuluftströmung aus dem mittleren Modul keine Überströmung aus den äußeren Modulen in diese Zone gibt.

Dank optimaler Kombination von Filter-Deckenmodul, Filtermedium und passendem TFM-Frontauslass funktioniert das unabhängig von der eingesetzten Filterklasse, so dass der Schutz vor Krankheitserregern in jedem Fall gegeben ist – selbst in hochsensiblen Operationsbereichen.

Minimaler Druckverlust – maximales Einsparpotential

Die Verbesserung der Energieeffizienz ist ein hohes Ziel, dem jedoch oft einige Hürden entgegenstehen. In der Regel wird die Zuluftversorgung von Gebäuden des Gesundheitswesens über zentrale RLT-Anlagen geregelt, die das Gebäude über Luftleitungen mit gefilterter Kalt- und/oder Warmluft versorgen.
Je nach Einsatzort kommt neben der im zentralen RLT-Gerät eingesetzten ersten (ISO ePM1 > 65 %, früher F7) und zweiten Filterstufe (ISO ePM1 > 90 %, früher F9) im TFM-Modul eine dritte endständige Filterstufe zum Einsatz. Diese Filterstufe wird in der Regel mit Schwebstofffiltern der Filterklasse H13 mit einem Druckverlust von etwa 250 Pa ausgelegt. Dieser Druckverlust hat aber einen direkten Einfluss auf den nun erhöhten Leistungsbedarf des Ventilators und führt zu höheren Kosten. Hier hilft eine Vergrößerung der Filterfläche. Diese verringert Druckverluste von endständigen Schwebstofffiltern deutlich und spart somit Energie. Hierzu zwei einfache Faustformeln:

  • Ein (zusätzlicher) Druckverlust durch einen Luftfilter von 10 Pa führt pro 1.000 m³/h Luftstrom zu einer Erhöhung der notwendigen Ventilatorleistung um knapp 5 W.
  • Bei einer Verdreifachung der Filterauslassfläche kann der Druckverlust um bis zu 60 % verringert werden. Da sich der elektrische Leistungsbedarf proportional zum Druckverlust verhält, reduziert er sich demnach ebenfalls um diesen Wert.

Bei endständigen Filtergehäusen der Serie TFM ist das Filterelement direkt in den Luftdurchlass integriert. Eine Vergrößerung der Auslassfläche und damit der Filterauslassfläche im Vergleich zu Filtern, die im Zentralgerät integriert sind, ist somit problemlos möglich.

Durch die zum Einsatz kommenden Filterabmessungen von 1.135 x 535, 835 x 535 und 535 x 535 mm für die Serie TFM kann ein Deckenfeld somit bedarfsgerecht zusammengestellt und modular an die örtlichen Gegebenheiten angepasst werden. Die Nennluftleistungen der Module betragen je nach Baugröße und Filterausstattung zwischen 1.130 m³/h und 2.500 m³/h (Einsatz H13) beziehungsweise 570 m³/h und 1.260 m³/h (Einsatz H14).

Zusammenfassung

Raumtypen in Krankenhäusern weisen unterschiedlichste Eigenschaften und Anforderungen auf. Operationssäle, Untersuchungs- und Behandlungsräume besitzen übergreifend hohe Hygienestandards, stellen jedoch ganz unterschiedliche Ansprüche an die thermische Behaglichkeit. Hinzu kommt in Zeiten der Corona-Pandemie Sorge über die Verbreitung von Krankheitserregern.
Das TFM-Deckenfeld von Trox bietet hier eine ideale Lösung: Es beaufschlagt die inneren Bereiche mit einer höheren Lufttemperatur als die äußeren, so dass sich unterschiedliche Temperaturzonen realisieren lassen. Der spezifische Aufbau der Serie TFM reduziert dabei die Luftdurchmischung zwischen den Temperaturzonen auf ein Minimum. Der Schutz vor Krankheitserregern ist durch die hochwertige HEPA-Luftfiltration sowie durch die spezielle Zuluftströmung jederzeit gegeben. Kostenverringerungen durch reduzierte Druckverluste bei Beibehalten des Wohlbefindens in medizinischen Bereichen muss somit kein Widerspruch sein.

Autor: Stephan Vogt, Produktmanagement Filtertechnik, Trox GmbH

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