Energy efficiency optimization of the operating room due to the dispositional location

• Autorzy: Mičko Pavol , Hečko Dávid , Kapjor Andrej , Vantúch Martin , Hrnková Bronislava

Identyfikatory

DOI

10.30540/sae-2021-004

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja efektywności energetycznej w sali operacyjnej związana z lokalizacją systemu wentylacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Clean rooms, including operating rooms, are energy-intensive. During their operation, the concentration of particles in the air, air temperature and humidity are strictly monitored. HVAC systems in the operating room are subject to high demands on maintaining a stable heat and humidity microclimate, as well as particle concentrations within the permitted range. To cover heat losses and heat loads of the building, it is necessary to dimension ventilation equipment with high outputs and high energy consumption. By suitable optimization of the dispositional location of the operating tract in the building and the use of suitable thicknesses of insulating material, it is possible to reduce the performance requirements for the HVAC system, which significantly reduces energy consumption. Heat loss and heat load of the operating tract were evaluated using TechCon software. The performance values of the heaters and coolers for the HVAC units were calculated in the VentiCad design software. The optimization indicates a significant reduction in heat loss and heat load, as well as a reduction in the required temperature of the air supplied to the room by more than 10°C.

PL

Pomieszczenia czyste, łącznie z salami operacyjnymi wymagają dużo energii. Podczas ich pracy dokładnie monitoruje się stężenie cząstek stałych w powietrzu, jego temperaturę i wilgotność. Systemy grzewcze, wentylacji i klimatyzacji (HVAC) w salach operacyjnych podlegają wysokim wymaganiom związanym z utrzymaniem stabilnego mikroklimatu cieplno-wilgotnościowego, jak również stężenia cząstek w dozwolonym zakresie. Pokrycie strat i zysków ciepła budynku wymaga projektowania systemów wentylacyjnych o wysokim zużyciu energii. Poprzez odpowiednią optymalizację lokalizacji przewodów w budynku i zastosowanie właściwiej grubości materiału izolacyjnego możliwe jest odgraniczenie wymagań układów HVAC, co znacząco zmniejsza zużycie energii. Straty i zyski ciepła określono przy użyciu programu TechCon. Parametry nagrzewnic i chłodnic w układzie HVAC wyznaczono w programie VentiCad. Optymalizacja wskazuje na znaczącą redukcję strat i zysków ciepła, jak również zmniejszenie temperatury powietrza dostarczanego do pomieszczenia o więcej niż 10°C.

Słowa kluczowe

EN

energy efficiency; HVAC systems; energy consumption optimization

PL

efektywność energetyczna; systemy HVAC; optymalizacja zużycia energii

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej
• Czasopismo: Structure and Environment
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 13, no. 1
• Strony: 29--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Mičko Pavol

• University of Zilina, Slovakia, Research Centre

autor

Hečko Dávid

• University of Zilina, Slovakia, Research Centre

autor

Kapjor Andrej

• University of Zilina, Slovakia, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Power Engineering

autor

Vantúch Martin

• University of Zilina, Slovakia, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Power Engineering

autor

Hrnková Bronislava

• University of Zilina, Slovakia, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Power Engineering

Bibliografia

• [1] STN EN-ISO 14644-1 Cleanrooms and associated controlled environments - Part 1: Classification of air cleanliness by particle concentration (ISO 14644-1:2015).
• [2] Archtoolbox, 2011, Laminar Flow vs. Turbulent Flow [online], 2011 [cit. 2019-04-06], from: https://www.archtoolbox.com/materials-systems/hvac/laminarflowvsturbulentflow.html.
• [3] Cleanroom Technology, 2011, Study into human particle shedding [online], 2021, [cit. 2021-02-06], from: https://www.cleanroomtechnology.com/news/article_page/Study_into_human_particle_shedding/62768.
• [4] Whyte W., Cleanroom Design, 2nd ed., John Wiley and Sons, Choichester 1999, ISBN 0-471-94294-9.
• [5] Whyte W., Cleanroom Technology: Fundamentals of Design, Testing and Operation, John Wiley and Sons, Choichester 2001, ISBN 0-471-86842-6.
• [6] Khoo C.Y., Lee C.C., Hu S.C., An experimental study on the influences of air change rate and free area ratio of raised-floor on cleanroom particle concentrations, Build. Environ., 48 (1), 2012, pp. 84-88.
• [7] Fedotov A., Saving energy in cleanrooms, Cleanroom Technol., 22 (8), 2014, pp. 14-18.
• [8] Tschudi W., Xu T., Cleanroom energy benchmarking results, ASHRAE Trans., 109, part 2, September 2001, (2002), pp. 733-739.
• [9] Kircher K., Shi X., Patil S., Zhang K.M., Cleanroom energy efficiency strategies: modeling and simulation, Energy Build., 42 (3), 2010, pp. 282-289.

Uwagi

1. The research is supported by project APVV PP-COVID-20-0113 “Creation of clean operating rooms in order to reduce the risk of transmission and spread of COVID-19 virus and other viruses and bacteria, with ensured decontamination of exhaust air from the clean room”.

2. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).