Förord Detta har varit ett examensarbete i ständig förändring, från att inledningsvis börjat som en ren energikartläggning har detta utvecklats under arbetets gång till en djupdykning i operationsventilation. Då detta område är under rasande utveckling och då utvärdering av de olika metoderna ej är klara så har författarna tyvärr ej kunnat ta med så mycket som de velat. Dock är de lösningar som presenteras i rapporten fullt tillräckliga under normala operationsförhållanden. Författarna vill tacka: Sven Paulsson för att han introducerade oss för byggnad 33 och för all hjälp under arbetets gång. CLC Installationsconsult AB i Malmö och dess anställda för verklighetsförankringen, välvilja att svara på frågor samt lånet av kontor att arbeta i. Antonio Grandon för hans hjälp med ritningar, rundvandringar, input samt även där lån av kontor. Vår handledare Sören Dahlin för hans hjälp och medverkande. Johan Menkus Niklas Marberg 1
Sammanfattning Energifrågor och energieffektivisering blir alltmer uppmärksammat i dagens samhälle. Kostnadssituationen för energi är idag helt annorlunda mot vad den var för 30 år sen, priset är numera mycket högre. Speciellt påverkar detta gamla sjukhus där det är installationstätt och det finns aktivitet som pågår i stort sett dygnet runt. Här finns det helt klart en hel del pengar att spara in, frågan är bara var och hur? Detta examensarbete innehåller en energikartläggning av kirurgibyggnaden på Universitetssjukhuset i Malmö, i rapporten ofta benämnd som byggnad 33, samt även en fördjupning kring området ventilation avsedd för operationssalar. Rapporten redovisar inledningsvis en energibalans av byggnaden som har åstadkommits med hjälp av simuleringsprogram, uppmätta värden och beräkningar. Med detta som utgångspunkt föreslås senare åtgärder för att minska energibehovet för de olika delarna av byggnaden. Vidare behandlas ventileringen av operationssalarna, där tas det i rapporten upp hur sådana avdelningar skall ventileras enligt dagens standard. Dagens befintliga ventilationssystem redovisas. Därefter följer en beskrivning av ett nytt eget projekterat system, som gjordes med avsikten att både vara bättre och mer energisnålt. Dessa båda jämförs också i en Life Cycle Cost-analys. Arbetet har lett till resultatet att det finns stora möjligheter att spara in pengar i denna fastighet. Framför allt för ventilationen. Även om dagens ventilationssystem för operationssalarna är funktionellt, så drar det otroligt mycket mer energi än vad som kan anses vara nödvändigt. Nyckelord: Energibalans, ventilation och operationssalar. 2
Abstract Energy questions and energy efficiency is attracting more and more attention in today s society. The price situation for energy has changed totally over the last 30 years; today it is much more expensive. This especially effects old hospitals which are equipped with many systems and has activity more and less constantly twenty-four hours a day. Here it obviously exist a possibility to save money. The question is only where and how? This report contains an energy analysis concerning the University hospital in Malmo s building for surgery, in the report often named building 33. In the beginning of the report an energy balance of the building is presented, which have been made possible thanks to simulation programs, measured values and calculations. With this as a starting point, actions to reduce the energy requirements for the building, is suggested. Furthermore the report deals with ventilation of the operation halls and there on explains how ventilation systems in this field should be built and function today. Today s current ventilation system in this area is presented and explained. It is followed by a description of a completely new alternative system, developed with the intention to be both better and more energy efficient. The two systems have then been compared with each other in a Life Cycle Cost -analysis. This study has led to the result that there definitely exist great possibilities to save money in this building. Especially concerning the ventilation area. Even if the ventilation system is functional, it clearly uses far too much energy than what is actually necessary. Keywords: Energy balance, ventilation and operation halls. 3
Innehållsförteckning 1 Inledning... 7 1.1 Bakgrund... 7 1.2 Syfte och målsättning... 8 1.3 Frågeställning... 8 1.4 Avgränsningar... 8 1.5 Arbetets genomförande... 9 1.6 Beräkningsprogram... 9 1.7 Objektet byggnad 33... 11 2 Energibalans, Q-strängen... 12 2.1 Förluster... 13 2.1.1 Transmission, Qt... 13 2.1.2 U-värdesberäkning... 14 2.1.3 U-värdesmetoden... 15 2.1.4 λ-värdesmetoden... 16 2.1.5 Från U-värde till transmissionförlust... 16 2.2 Ventilationsbehov med eller utan återvinning, Qv... 16 2. 3 Värmeförluster på grund av luftläckning och fönstervädring, Q l... 17 2.4 Energibehov för kyla, Q kyla... 18 2.5 Värmebehov för tappvarmvatten, Q tvv... 19 2.6 Distribution och reglerförluster, Q dr... 19 2.7 Fastighetsel, W fel... 20 2.8 Hushållsel och verksamhetsel, Whel... 20 2.9 Värmeåtervinning, Q vå... 20 2.10 Värmetillskott, Q tillskott... 21 2.11 Solinstrålning, Q sol... 21 2.12 Totala elbehovet, W... 22 2.13 Totala värmebehovet, Q v... 22 2.13.1 Frånluftsvärmepump... 23 2.13.2 Fjärrvärme... 23 3 Energibalansberäkning enligt Q-strängen för byggnad 33... 23 3.1 Isover-beräkning av byggnad 33:s transmissionförluster... 23 3.2 Ytterväggarnas konstruktionsuppbyggnad... 25 3.3 Byggnadens olika fasadtyper... 25 4 Q-strängen, sammanställning... 26 4.1 Transmissionförluster... 26 4.2 Ventilationsbehov värme... 26 4
4.3 Värmeförluster på grund av luftläckning och fönstervädring... 26 4.4 Energibehov för kyla... 26 4.5.Värmebehov för tappvarmvatten... 26 4.6 Distribution och reglerförluster... 26 4.7 Fastighetsel... 26 4.8 Hushållsel och verksamhetsel... 27 4.9 Värmeåtervinning... 27 4.10 Värmetillskott... 27 4.11 Solinstrålning... 27 4.12 Sammanställning... 27 4.13 Byggnadens totala elbehov... 27 4.14 Byggnadens totala värmebehov... 28 5 Ventilation allmänt... 30 5.1 Hur fungerar det?... 30 5.2 Ventilationssystemstyper... 31 5.2.1 Självdrag (S-system)... 31 5.2.2 F-system... 31 5.2.3 FTX-system... 32 5.3 Ventilationssystem för vårdbyggnader... 32 6 Operationssalar... 35 6.1 Riktvärden för ventilation av OP-salar... 35 6.2 Postoperativa infektioner... 35 6.3 En operationsavdelnings utformning... 36 6.4 Typer av ventilationssystem... 36 7 Operationssalsventilation för byggnad 33... 39 7.1 Nuvarande operationsventilation... 39 7.1.1 Luftens väg... 39 7.1.2 Ventilationsaggregat - beskrivning... 44 7.1.3 Problem med ventilationssystemet... 45 7.2 Det alternativa systemet... 46 7.2.1 Övrigt... 49 7.3 Kanaldragning samt donplacering... 50 7.3.1 Del 1 aggregat 1... 51 7.3.2 Del 2-4 aggregat 2-4... 52 8 Life Cycle Cost (LCC)... 53 8.1 Jämförelse av energibehovet för samtliga aggregat i det befintliga resp. det nya systemet.... 54 5
8.2 LCC- kalkyl över el- och värmebehov för de båda systemen... 55 9 Energieffektivisering... 58 9.1 Styr- och reglertekniskaåtgärder... 58 9.2 Installationstekniskaåtgärder... 58 9.3 Byggnadstekniskaåtgärder... 59 9.3.1Tilläggsisolering... 59 9.3.2 Fönsterbyte... 59 10 Analys/Slutdisskusion... 61 11 Referenslista... 63 12 Ordlista och beteckningslista... 66 13 Bilagor... 68 6
1 Inledning 1.1 Bakgrund Energieffektivisering är idag en stor framtidsfråga, som grundar sig i att spara pengar och med bonusen att det också leder till något positivt för miljön, vilket kan anses som två relevanta frågor för de allra flesta. Det är dessutom ovanligt att de båda går hand i hand. Kostnaderna att underhålla byggnader under -70 och -80 talet var betydligt lägre än vad de är idag. Under byggnadsfasen var då inte justerbara flöden, tidsstyrning samt underhåll en fråga av högre prioritet. Med åren förändrades kostnadssituationen för energi. Men vad som inte förändrades var dessa byggnaders energibehov. Detta innebär idag att vi har otaligt många äldre byggnader som står och slukar onödig energi, med andra ord pengar och miljö. Detta gäller speciellt för större komplex, till exempelvis sjukhus. Dessa typer av byggnader innehåller många installationer, och installationer drar mycket energi. Därför bör mer fokus läggas på fastigheter av denna typ än små villor, då deras driftkostnader är betydligt högre samt att de drivs kommunalt, vilket leder till att de onödiga kostnader som finns, betalas av skattebetalarna. I rapporten har kirurgibyggnaden på Universitetssjukhuset MAS, som även går under namnet byggnad 33, studerats. Denna byggdes 1978 och år 2006 renoverades entrévåningen. I kirurgibyggnaden pågår som namnet säger kirurgibehandling, detta utförs i operationssalar speciellt utformade för denna aktivitet. I dessa salar gäller speciella krav för renligheten av luften. Anledningen till detta är att det inte är helt ovanligt att infektioner tillkommer under operationstillfällena. Sådana typer av infektioner går under namnet postoperativa infektioner. En patient som faller offer för en för postoperativ infektion, kommer att medföra extra kostnader för sjukhuset på ca 100 000 kr per person 1 samt även fysiskt lidande för personen i fråga. Detta kan i många fall undvikas om operationssalarna utformas enligt modern standard. Studier av de befintliga operationssalarnas ventilationssystem i byggnad 33, har visat att förbättringar är möjliga och i examensarbetet har detta tagits med som en del av energieffektiviseringen. Med ett modernt energisnålare system kan pengar sparas både ur energisynpunkt samt att extra kostnader pga. av att postoperativa infektioner kan undvikas p.ga. för hög bakteriehalt i luften. 1 Lindbom, (2004), s.14. Internet 7
1.2 Syfte och målsättning Syftet med rapporten är att ta fram en övergripande bild över kirurgibyggnaden på UMAS energibehov. Dessutom skulle ett nytt system för operationssalarna i byggnaden projekteras. Rapporten består av två delmål, den ena är att med utgångspunkten att med vetskapen om byggnadens totala och delenergibehov, kunna föreslå åtgärder som kan minska byggnadens energibehov per kvadratmeter. Det andra är att projektera ett nytt ventilationssystem för OPsalarna, som både skall vara energisnålare än dagens befintliga och som skall komma att innehålla en lägre halt av bakterier i luften ända ned till en standardkravsnivå. Detta för att förbättra förutsättningarna att undvika postoperativa infektioner. 1.3 Frågeställning Rapporten har baserats på följande frågeställningar. - Hur stort är byggnadens totala och delenergibehov? - Var kan åtgärder vidtas och vilka i så fall? - Hur skall det nya ventilationssystemet för OP-salarna utformas på bästa sätt? 1.4 Avgränsningar De värden som har använts i beräkningsdelarna i rapporten är erhållna ifrån en äldre energianalys gjord av företaget ECIS (Energy Concept In Sweden). Denna analys gjordes 2006, vilket innebär att dessa värden inte nödvändigtvis stämmer helt överens med dagens. Men pga. tidsbegränsning och begränsad kunskap inom att mäta bl.a. luftflöden, så har dessa värden fått anses vara bra nog. Transmissionsförlustberäkningen har gjorts i Isover Energi, ett program som inte ger det mest exakta resultatet av dem som finns på marknaden, men med den begränsade data som fanns att tillgå, så har Isover fullgjort sin uppgift lika bra som något annat program hade gjort. Vid projekteringen av ventilationssystemet för operationssalarna har programmet Cadvent använts, detta innebär att endast komponenter kompatibla med detta program har kunnat väljas. Val av ventilationsaggregat har begränsats till FläktWoods produkter, då aggregaten togs fram i deras produktvalsprogram Acon. 8
1.5 Arbetets genomförande Arbetet inleddes med en introduktion till hur byggnaden fungerande, detta utfördes både genom att titta på systemet i praktiken och även med handledda förklaringar av ritningar. Därefter inleddes själva arbetet med studier av klimatskalet där både A- och K-ritningar och den verkliga byggnaden studerades. Detta för att senare kunna sammanställa ett transmissionsförlustresultat. Vidare utfördes en utvärdering av den tidigare gjorda energianalysen av ECIS. Värden och resultat i denna ifrågasattes och förklarades med besvarade frågor från företaget. Med detta som grund kunde energibalansdiagram redovisas för byggnaden med ett eget beräknat värde för transmissionsförlusterna. Samtidigt som arbetet med byggnadens energibehov pågick utformades det nya ventilationssystemet. Innan projekteringsskedet påbörjades hölls möten med våra handledare där diskussioner som behandlade området genomfördes. Dessa fortsatte kontinuerligt under arbetets gång. Under arbetets gång gjordes en litteraturstudie, till att börja med kring ämnet energieffektivisering av flerbostadshus och lokaler, för att senare under arbetet övergå till att mer specifikt studera området operationssalsventilation. 1.6 Beräkningsprogram Nedan följer en lista över program som använts i arbetet Belok LCC BELOK (Beställargruppens lokaler) är ett samarbete mellan Energimyndigheten och Sveriges största fastighetsägare med inriktning på kommersiella lokaler. Företaget har utvecklat beräkningsprogrammet Belok LCC som utför LCC - beräkningar åt användaren efter att indata matats in i programmet. Acon Acon är ett produktvalsprogram och har utvecklats av företaget FläktWoods. Programmet är webbaserat och erbjuder möjligheten att projektera aggregat med FläktWoods egna produkter. För aggregaten kan teknisk data redovisas och även LCC-beräkningar kan genomföras. 9
Isover energi 2 Isover Energi är ett beräkningsprogram som kan användas för att beräkna U-värden, köldbryggor och den genomsnittliga värmegenomgångskoefficienten U m, enligt BBR. Dessutom kan en uppskattning av byggnadens förväntade specifika energianvändning göras. Programmet har utvecklats av Saint-Gobain Isover AB. Lindab Cadvent CADvent är en objektorienterad AutoCAD-applikation med komplett verktygsuppsättning för att rita, dimensionera, beräkna, mängdberäkna och presentera kompletta VVS-installationer i 3d och 2d. Programmet har utvecklats av företaget Lindab. 10
1.7 Objektet byggnad 33 Byggnaden innefattar 6 våningar samt källare och teknikrum på ena taket. Det finns en lågdel och en högdel av byggnaden. Lågdelen innefattar källare och tre våningar uppåt, högdelen innefattar källare och 6 våningar uppåt. Figur 1 - Bilden är ett utklipp från A-riningarna av byggnaden. Just den här bilden visar norrfasaden. Byggnaden innehåller akutvårdsavdelning, operationsavdelning, intensivvårdsavdelning, apotek, dialys, kontor och vårdavdelningar mm. Uppvärmningen sker dels av en frånluftsvärmepump placerad på plan 3, och dels med fjärrvärme när värmepumpens värmeeffekt inte räcker till. Värmepumpen förser även byggnaden med kyla vid behov. Fastigheten ventileras i huvudsak av fem till- och frånluftssystem. Förutom dessa finns det också ett antal mindre ventilationssystem och ett 40-tal frånluftsfläktar. Dessa är placerade i lågdelen i plan 3 och för högdelen i teknikrummet på taket. Byggnadens temperade area är 35 768 m². 11
2 Energibalans, Q-strängen Enligt Byggvägledningar 8 sammanställs en byggnads energibalans av nedanstående poster. Alla poster gäller för ett normalår med en normal och avsedd användning i byggnaden. Q energi = Q värme = W = Q t = Q v = Q l = Q kyla = Q dr = W fel = W hel = Q vå = Q tillskott = Q sol = Normalårsbaserat totalt nettoenergibehov som måste tillföras genom systemgräns huset. Observera att energiomvandlingsförluster inte ingår i detta värde. Normalårsbaserat värme- och kylbehov. Det är den mängd värme som måste tillföras huset för att hålla önskad innetemperatur när värmebehov finns och den mängd kyla som erfordras för att det inte skall bli för varmt. Normalårsbaserat elbehov. Det är den mängd el som behövs för de klimatstyrande installationerna dels verksamhetsel eller hushållsel som behövs för verksamheten, respektive för hushållsändamål i huset. El som avses användas till uppvärmning eller varmvatten ingår inte i detta värde. Värmeförluster på grund av transmission (inklusive köldbryggor) genom byggnadens omslutande areor (genom klimatskalet). Värmebehov för ventilation. Värmeförluster på grund av luftläckning genom otätheter i klimatskalet och/eller förorsakade av fönstervädring. Energibehov för kyla vid normal användning av huset. Distribution och reglerförluster. Elanvändning för att driva motorer till pumpar och fläktar, driftel till frånluftsvärmepumpar, allmän belysning och övrig så kallad fastighetsel. Hushållselanvändning i bostäder eller verksamhetsel i lokaler. Värme som kan återvinnas och tillgodogöras huset genom installerade solfångare, avloppsvärmeväxlare eller dylikt. Värmetillskott som kan tillgodogöras för att ersätta värmetillförsel i huset från så kallade internlaster såsom värme från personer, från hushållselanvändning, från tappvarmvatten och eventuellt övriga tillskott inom huset. Värmetillskott genom solinstrålning genom fönster som huset kan tillgodogöras. 12
Beräkningsformeln ser ut som nedan och går under namnet Q-strängen. Med denna beräknas byggnadens nettoenergi. Alltså skillnaden mellan den tillförda energin och den energi som förloras pga. drift och underhåll. Blåmarkerade poster står för förluster och rödmarkerade för tillförd energi. Q energi = Q värme + W = Q t + Q v + Q l + Q tvv + Q kyla + Q dr + W fel + W hel Q vå - Q tillskott - Q sol Hur posternas värde bestäms förklaras i kommande avsnitt, där först förlusterna behandlas, därefter de poster som räknas in under tillförd energi 2. 2.1 Förluster 2.1.1 Transmission, Qt Med transmissionsförluster avses den värmetransport som i ett kallt klimat sker inifrån och ut genom byggnadens klimatskal så snart det är varmare inne än ute. Hur stor denna värmetransport blir, bestäms av temperaturskillnaden inomhus och utomhus, samt hur väl huset är värmeisolerat. En byggnads klimatskal huvuddelar består av golv, väggar och tak och fönster 3. Figur 2 - En byggnads klimatskal För att veta hur stora förlusterna blir, genomförs en beräkning för varje byggnadsdels värmeövergångskoeffecient i klimatskalet, värmekoeffecienten benämns U-värde. Ett U-värde anger förmågan att förhindra transmissionsförluster, desto lägre värde, desto bättre förmåga. 2 Elmroth, 2007, s. 47 3 Abel, Elmroth, 2008, s.117 13
2.1.2 U-värdesberäkning En byggnadsdels U-värde beror på dimension och det praktiska värmekonduktivitetstal (λ) för varje material som byggnadsdelen utgörs av. För att bestämma U-värdet måste först hela byggnadsdelens värmemotståndstal (R tot ) beräknas. Förutom materialens R-värde skall enligt BBR också ett extra värmeövergångsmotstånd räknas med på både in- och utsidan av en vägg, tak eller golv i R tot (väggens totala värmeövergångsmotstånd). Rsi är det extra värmeövergångsmotstånd på insidan och Rse är för utsidan 4. För att ge en bättre förståelse i hur U-värden fastställs, följer nedan ett enklare beräkningsexempel. En yttervägg är utformad enligt exemplet nedan. 5mm Puts λ = 1,0 W/m K 200 mm Lättbetong λ = 0,11 W/m K 100 mm Cellplast λ = 0,033 /m K Gipsskiva R = 0,06 m² K/W Här är R-värdet för gipsskivan givet, men de övriga tre konstruktionsdelarnas R-värde måste beräknas. Detta gör man genom att dividera värmekonduktiviteten med delen i frågas dimension, (λ /d/= R). Resultatet blir: Rsi = 0,04 m² K/W Puts: R = 0,0005/1 = 0,0005 m² K/W Lättbetong: R = 0,11/0,200 = 0,55 m² K/W Cellplast: R = 0,033/0,100 = 0,33 m² K/W Gipsskiva: R = 0,06 m² K/W Rse = 0,13 m² K/W R tot, vägg = 0,04 + 0,0005 + 0,55 + 0,33 + 0,06 + 0,13 = 1,1105 m² K/W 4 Peterson, 2004, s. 319 14
Nu kan U-värdet för exempelväggens bestämmas. U-värde erhålls genom att invertera värdet, alltså genom 1/R tot. U-värdet för väggen blir: 1/1,1105 = 0,90 W/m² K Denna ekvation gäller dock bara när materialskikten är homogena, med andra ord att de ligger parallellt med varandra och vinkelrätt mot värmeflödet. Finns det exempelvis reglar och mineralull i väggarna bildas ett sammansatt skikt av dessa material vilket kräver en något mer komplicerad beräkning. I dessa fall måste U-värdet för att erhållas beräknas på två sätt, med U-värdesmetoden och λ-värdesmetoden. Dessa två metoder skall därefter viktas mot varandra 5. Figur 3 - Skiktindelning av en ohomogen vägg,,för λ- och U-värdesmetoden 2.1.3 U-värdesmetoden Med denna metod delas konstruktionen i skikt som går tvärs genom väggen. Dessa skikt kan delas in som visas i figuren ovan, markerade med A-D. För varje skikt görs därefter en vanlig R-värdesberäkning (som har beskrivits tidigare i rapporten) av skiktens värmemotgångstal (R tot ). För att bestämma R tot för konstruktionen, multipliceras varje R-skiktvärde med den andel som de utgör av konstruktionen 6. Dvs. med fyra olika lika stora skikt benämnda A-D hade Rtot bestämts genom: (0,25 R A ) + ( 0,25 R B ) + (0,25 R C ) + (0,25 + R D ) = R tot Till sist inverteras R tot för få U-värdet för konstruktionen. 5 Petersson, 2004, s.320 6 Lundmark, 2006, s.5. Internet 15
2.1.4 λ-värdesmetoden Denna metod går till på i stort sett samma sätt, enda skillnaden är att skikten nu istället delas upp längs med konstruktionen. Se figur 3, markerade 1-3 för exempel. Enligt BBR fastställs de korrekta U-värdet för konstruktionens då resultatet från de båda ovan beskrivna metodernas medelvärde beräknats eftersom U-värdesmetoden underskattar och λ- värdesmetoden överskattar U-värdet. BBR säger: (U-värdesmetoden + λ-värdesmetoden) / 2 = U-värdet för konstruktionen 7. 2.1.5 Från U-värde till transmissionförlust Då byggnadsdelen i frågas U-värde är fastställt, beräknas transmissionförlusten i Watt genom att multiplicera ytan i kvadratmeter, medelvärdet för temperaturskillnaden inne och utomhus per år med antalet timmar per år, i detta fall året runt: 8760 h (365 dagar 24 timmar). På detta sätt fastställs transmissionförlustens värde i kwh/m²år. För exempelväggen i rapporten innebär detta att dess transmissionförlust med en antagen 15ºC temperaturskillnad inne och ute och med en storlek på 100 m² skulle ha beräknats till: 0,90 15 100 8760 = 11 826 kwh/m²år 2.2 Ventilationsbehov med eller utan återvinning, Qv Storleken på ventilationsflödet bestäms av antalet personer som vistas i byggnaden, vilken typ av aktivitet som försiggår och storleken på byggnadens area. Enligt BBR avsnitt 6 skall ventilationssystem utformas för ett lägsta uteluftsflöde motsvarande 0,35 l/s per m² golvarea. Därefter läggs 7 l/s till för varje person som beräknas vistas i byggnaden. Vanligtvis behövs det större uteluftsflöden i lokaler än bostäder eftersom att det rimligtvis finns fler personer i en lokal än i en bostad. Värmebehovet bestäms av hur mycket uteluft som skall värmas till rumstemperatur, vilken utetemperatur som råder samt om värmeåtervinning utnyttjas 8. För att beräkna värmebehovet för ventilationen används formeln: Där: ρ = luftens densitet, kg/m³ c= luftens specifika värmekapacitet, W h/(kg K) V o = luftflöde, m³/h 7 Petersson, 2004, s.328. 8 Elmroth, 2007, s. 50 16
t i = genomsnittlig innetemperatur, K eller ºC t e = genomsnittlig utetemperatur, K eller ºC Finns värmeväxlare används formeln: Där värmeväxlarens återvinningsgrad, ηt beräknas med: = å Där t å är tilluftens temperatur efter återvinning i värmeväxlaren. 2. 3 Värmeförluster på grund av luftläckning och fönstervädring, Q l Luftläckage är luft som oavsiktligt transporteras ut genom byggnaden. Detta orsakas av termiska drivkrafter, vindpåverkan och obalans mellan från- och tilluftsflöden i ventilationssystem. Alla byggnadsmaterial har någon grad av luftgenomsläpplighet, men i praktiken sker luftläckage igenom otätheter i konstruktionen, skador eller materialmöten 9. När och där luftläckage uppstår, innebär det att en onödigt stor mängd uteluft kommer att behöva värmas till rumstemperatur, dessutom kan det leda till att drag uppstår i rummet som i värsta fall behöver kompenseras med en högre rumstemperatur än nödvändigt 10. Då fönstervädring är nödvändigt beror det oftast på två faktorer, att ventilationen inte är bra nog eller att värmetillförseln inte är tillräckligt väl temperaturstyrd. Under sommar, vår och höst kan fönstervädring vara ett bra sätt att föra bort värme, dock finns risken att termostatsventilerna känner av temperaturen och kallar på mer onödig värme till rummet. För att undvika detta hade det varit rimligt att termostatventilerna stängdes av så fort fönstren öppnas. Desto kallare det är utomhus desto större påverkan kommer luftläckaget att ha för den totala energiförbrukningen. I dag finns inga krav på husens lufttäthet i BBR, tidigare var kravet 0,8 l/s och 50 Pa tryckskillnad, inne och ute. Idag bör detta ses som något av ett riktvärde, ett nytt hus bör inte vara sämre än detta. För att ta reda på byggnadens totala luftläckage, krävs det att en provtryckning av byggnaden görs. Detta är dock en relativt dyr och omfattande process. Alternativet till provtryckning är att använda sig av de värden som gällde som byggnorm vid byggnadens uppförande samt 9 Stein, 2008, s. 4. Internet 10 Abel, Elmroth, 2008, s.118 17
eventuella tillägg eller avdrag för sprickor, öppningar eller andra förändringar i byggnadsskalet under dess livstid 11. I dessa värden ingår en rimlig nivå av fönstervädring. 2.4 Energibehov för kyla, Q kyla Denna post står för den energi som går åt för att förse byggnaden med komfortkyla, alltså den extra kyla som behövs tillföras för att sänka rumstemperaturer till önskad temperatur, när denna överstiges. Storleken på kylbehovet bestäms av byggnadens temperaturkrav, byggnadens utformning och hur mycket värme som genereras från verksamheten inomhus. Ur byggnadsteknisk synvinkel är fönster den viktigaste faktorn för storleken på kylbehovet. Mindre fönsterstorlekar och få fönster placerade i sydlig riktning resulterar i ett mindre kylbehov än vad motsatsen hade givit. Med andra ord desto större solinstrålning (genom fönsterytor) under sommartid, desto större blir nödvändigheten att kyla. Markiser och solskydd kan också installeras för att minska värmeöverföringen från solen in till byggnaden. Om detta tas i åtanke redan under projekteringsskedet av byggnaden kan komfortkyla undvikas helt. Annat gäller för lokaler, i lokaler behövs det normalt sett alltid komfortkyla. Komfortkylan kan distribueras på olika sätt, det vanligaste systemet är ett så kallat luftkonditioneringssystem. Ventilationsluften distribueras till olika rum i byggnaden och kyls i ett kylbatteri till lägre tilluftstemperatur än luften i det rum som skall kylas. Kylan produceras vanligen i en kompressor som drivs med el. Ett annat alternativ är frikyla som innebär att kallt vatten från exempelvis sjöar används till kylning. Ett tredje alternativ är fjärrkyla där kylan levereras utifrån till byggnaden med isolerade rör och överförs till rummen i byggnaden med hjälp av kyltak, passiva kylbafflar eller fläktkonvektorer. För att bestämma en byggnads kylbehov används normalt simuleringsprogram, där hänsyn tas till byggnaden specifika egenskaper 12. 11 Gustavsson, intervju 12 Elmroth, 2007, s. 56 18
2.5 Värmebehov för tappvarmvatten, Q tvv Varmvattenbehovet beror till största del på brukarnas vanor och beteenden. Om äldre eller nyare maskiner används påverkar också storleken på behovet. Nivån på värmebehovet för varmvatten varierar under året. Något mer värme går åt under vintern för att värma samma mängd vatten som under sommartid, beroende på att kallvattnet vintertid är några grader kallare 13. För att beräkna detta finns det för bostäder standardvärden att använda. För lokaler krävs det dock att en tydlig kravspecifikation görs över förväntad varmvattenanvändning. En byggnad av en lokals storlek, där olika typer av verksamheter finns ger behov som varierar alltför mycket i från fall till fall för att rimliga schablonvärden skall kunna tas fram. Därför krävs det här mätning. 2.6 Distribution och reglerförluster, Q dr Till distribution och reglerförluster räknas dels friktionsförluster i kanaler och ledningar, dels värmeförluster från dessa. Storleken på förlusterna i ledningar och kanaler beror på dessas längd, förläggning och värmeisolering. Reglerförluster innebär att en temperaturskillnad uppstår mellan önskade temperaturer och hållna temperaturer i olika utrymmen. Storleken på temperaturskillnaden beror på värmesystemets utformning, injustering, reglerförmåga och även önskan till att hålla en viss temperatur i en bostad 14. Värmeförluster från rör beräknas enligt: ö L= rörlängd, m U rör = värmegenomgångskoefficient för rörisoleringen per meter och rör, W/(m K) t vv = temperatur på cirkulerande vatten, ºC t i = omgivande temperatur (innetemperatur i många fall), ºC Utöver denna förlust från cirkulerande vatten beräknas förlusterna för värmedistrubition till ca 3-5 % av tillförd nettoenergi för byggnaden. 13 Elmroth, 2007, s. 58 14 Elmroth, 2007, s. 60 19
2.7 Fastighetsel, W fel Fastighetsel är den el som behövs för att driva installationer som t.ex. fläktar för ventilation och pumpar för cirkulation av vatten. El till gemensamhetsanläggningar såsom tvättstugor, hissar, källare, garage, belysning utomhus, i trapphus och kommunikationsutrymmen samt i vissa fall även motorvärmare. Storleken på denna elanvändning beror på hur de tekniska systemen utformas, dels av hur anläggningar sköts och brukas. En byggnads energibehov för fastighetsel varierar från ca 5 kwh 30 kwh per m² uppvärmd area. En checklista bör normalt göras för att kartlägga att elanvändade apparater och belysningsarmaturer som ska belasta fastighetsel är inkopplade på rätt elmätare. Behovet fastställs alltså genom mätning. 2.8 Hushållsel och verksamhetsel, W hel Den el som räknas in under hushållsel är el till apparater och belysning i bostäder. I lokaler kallas detta istället för verksamhetsel. Till begreppet verksamhetsel räknas el som används till t.ex. kontorsmaskiner, elverktyg och belysning på arbetsplatser. För bostäder beräknas hushållselanvändningen normalt att vara ca 30 kwh/m²år Verksamhetselen i lokaler kräver en särskild utredning om vilken typ av utrustning som används och när den används. Viktigt är att ta hänsyn till belysning och hur belysningen styrs, detta påverkar både byggnadens värme- och kylbehov 15. 2.9 Värmeåtervinning, Q vå Värmeåtervinning kan göras ur avloppsvattnet. Processen går ut på att kallvatten förvärms med avloppsvatten innan det leds in i varmvattenberedaren 16. Återvinning med ventilationsluft behandlades i avsnittet om värmebehov för ventilation (tidigare i rapporten). För att ta reda på energibesparingen med återvinning av avloppsvatten krävs det mätning. 15 Elmroth, 2007, s. 61 16 Elmroth, 2007, s. 65 20
2.10 Värmetillskott, Q tillskott Från människor, belysningar och elapparater utsöndras värme, detta utgör ett gemensamt värmetillskott för byggnaden. Under vintertid är detta positivt då det bidrar till en minskning av det totala värmebehovet för byggnaden. På sommaren är det istället en negativ faktor då kyla istället är önskvärt 17. Från varje enskild person utsöndras värme som uppgår till ca 100 W. För att göra en beräkning för detta görs en uppskattning av genomsnittet per år för antalet personer som befinner sig i byggnaden samtidigt. Därefter multipliceras antalet personer med 100 W och byggnadsarean, för att få det totala personvärmetillskottet per år och m². 2.11 Solinstrålning, Q sol Solinstrålning är det extra värmetillskott som tillkommer till fastigheten genom glasytor i fastigheten. Under vintertid anses detta vara positivt, ett externt värmetillskott tillförs under en tid då energi går åt för att värma fastigheten och all hjälp är då naturligtvis välkommen. Under vår- och sommartid är situationen annorlunda, oftast finns det inte längre något behov av att värma fastigheten. Solinstrålning under denna tid på året kan istället leda till för höga rumstemperaturer och onödig kylning kan bli nödvändig 18. Vanliga sätt att undvika detta är solavskärmingar såsom t.ex. markiser. Storleksnivån på solinstrålningen beror på ett antal faktorer, fastighetens omgivning, placering, vilken tid på året och dygnet det är och även fönstrens storlek och placering spelar roll för hur stort det totala solinfallet blir. För att bestämma solinstrålningen kan Karlssons fönsterformel eller simuleringsprogram användas. Karlssons formel förklaras kort i kommande avsnitt. Denna formel beräknar energitransporten genom en kvadratmeter fönster. I Karlssons fönsterformel definieras nettoenergitransporten genom fönstret, Q, som: Q = Q solar Q loss = gs t b UG t b där g är medelvärdet för den totala solenergitransporten under uppvärmningssäsongen, S är den ackumulerade solstrålningen på fönstret summerad upp till balanstemperaturen 17 Elmroth, 2007, s. 65 18 Abel, Elmroth, 2008, s.122 21
U är U-värdet för fönstret, och G är gradtimmarna summerade upp till byggnadens balanstemperatur (t b ). Balanstemperaturen definieras som den utetemperatur där byggnaden inte behöver någon aktiv uppvärmning 19. 2.12 Totala elbehovet, W Byggnadens totala elbehov är summan av allt som drar el anslutet till byggnaden. 2.13 Totala värmebehovet, Q värme Byggnaden kan värmas på flera sätt, i rapporten har metoden med frånluftsvärmepump samt fjärrvärme valts att förklaras närmare, eftersom det är vad som används i fallstudieobjektet. 2.13.1 Frånluftsvärmepump I en frånluftsvärmepump tar man till vara på den varma frånluften. En vätska cirkulerar i en kollektorslinga och tar upp värmeenergi från frånluften (1). Ett köldmedium i värmepumpen växlas mot vätskan i kollektorslingan (även kallad förångaren). Köldmediet värms då några grader och förångas (2). Vidare så komprimeras köldmediet med hjälp av en eldriven kompressor och temperaturen höjs följaktligen då ytterligare (3). I (4) i bilden så växlas det varma köldmediet mot den kallare vätskan (även kallad kondensator) som är förbunden till byggnadens värmesystem. Efter det cirkulerar det något kallare köldmediet vidare mot expansionsventilen (5) och trycket sänks och då även temperaturen och mediet övergår till flytande form igen 20. Figur 4 - Principskiss av en värmepump 19 Hübe, 2001, s. 18. Internet 20 www.thermia.com 22
2.13.2 Fjärrvärme Fjärrvärme levereras utifrån ifrån en produktionsanläggning, värmen transporteras till hushållen genom isolerade rör i vätskeform, där den används till tappvarmevattenproduktion eller radiatoruppvärmning. 3 Energibalansberäkning enligt Q-strängen för byggnad 33 Med tanke på byggnad 33:s omfattning, hade bara mätarbetet för en fullständig energianalys varit alltför stort för att kunna omfattas i denna rapport, därför har istället en undersökning gjorts av en tidigare energianalys utförd av ECIS under augusti oktober, 2006. Då denna gjordes saknades det energistatistik för el, värme och varmvatten, i analysen har det på dessa poster använts teoretiska värden. Denna analys har inte följt Q-strängen. I rapporten har de värden som redovisats i ECIS analys överförts till Q-strängen, och utifrån denna har en ny energibalansberäkning gjorts, med en helt ny beräkning av byggnadens transmissionsförluster utförd i Isover Energi. Posten Q dr nämndes överhuvudtaget inte i rapporten. Denna har därför förbisetts i sammanställningen, då den ändå skulle ha varit förhållandevis liten i jämförelse med byggnadens totala energibehov. 3.1 Isover-beräkning av byggnad 33:s transmissionförluster I arbetet med transmissionberäkningarna fick en hel del generaliseringar och förenklingar göras. Detta var nödvändigt eftersom byggnaden bestod av ett flertal likartade men ej exakt likadana yttervägg- och taktyper. Till denna beräkning har därför de konstruktionslösningar valts som var de dominerande i byggnaden. Med denna ges en översiktlig bild över byggnadens totala transmissionsförluster, samt var de största förlusterna förekommer. Beräkningen gjordes med simuleringsprogrammet Isover Energi 2. I beräkningen skapades i Isover en förenklad version av byggnaden. Denna fick ett utseende som kan liknas vid modellen nedan. 23
Figur 5 - Förenklad modell av byggnad 33:s klimatskal Nedan följer en tabell med de resulterande transmissionförlusterna ifrån Isover-beräkningen. Tabell Byggnadsdel U-värde [W/m² C] yta [m²] [kwh/år] Källargolv + väggar 0,23 8985 271 550 Tegelfasad 0,61 4520 362 300 Plåtfasad 0,65 2810 240 000 Glasfasad 1 460 60 450 Tak lågdel 0,9 2750 325 215 Tak högdel 0,2 3530 92 770 Fönster 2-glas 2,9 620 236 260 Dörrar + portar 1 100 13 140 Generellt tillägg för köldbryggor 237 900 15 % Totala förluster 1 839 585 Tabell 1- Isover U-värdena i tabellen har erhållits i från Isover energi efter att konstruktionsdelarna matats in i programmet. Därefter har en handberäkning gjorts. Indata för beräkningen var: Årsmedeltemperatur utomhus i Malmö: 8ºC Genomsnittlig inomhustemperatur i byggnaden: 23ºC Timmar, då temperaturskillnaden i genomsnitt är (23 8) 15ºC : 365 dagar 24 h = 8760 h Ytorna har tagits i från A-ritningar av byggnaden. 24
3.2 Ytterväggarnas konstruktionsuppbyggnad Byggnaden har på större delen av de tre nedersta våningarna en tegelfasad enligt figur 7, noterbart är att isoleringen endast är 50 mm, vilket när fastigheten byggdes ansågs som tillräckligt, men vad som idag är långt under standard 21. Toppvåningarna är ur konstruktionssynpunkt i stort sett identiska, dessa täcks av en plåtfasad. Plåtfasaden har precis som tegelfasaden endast 50 mm i isolering. 3.3 Byggnadens olika fasadtyper Tegelfasad uppbyggnad Tegel 120 mm Luftspalt 30 mm Mineralull 50 mm Plastfolie Betong 150 mm Plåtfasad uppbyggnad Stålprofil/plåt Luftspalt Fasadboard Mineralull 50 mm Plastfolie Betong 200 mm Figur 7 - Tegelfasad Figur 6 - Plåtfasad Figur 9 - Bild som redovisar del av glasfasaden inifrån Figur 8 - Högdelen med dess plåtfasad. I bilden ser man också exempel på den frekventa användningen av fönster 21 Boverkets byggregler, BBR 12. s.50 25
4 Q-strängen, sammanställning Tillsammans med det nya värdet för transmissionsförlust för byggnaden samt avlästa värden i energianalysen från 2006, kan en beräkning göras av byggnadens nettoenergi, Q energi. 4.1 Transmissionförluster Se tidigare avsnitt. Qt = 1839 MWh 4.2 Ventilationsbehov med eller utan återvinning Tilluften tillförs med 10 tilluftsfläktar till de olika systemen, samtliga utrustade med eftervärmningsbatteri. Huvudfläktsystemen är försedda med värmeåtervinning via en frånluftsvärmepump. Qv = 7200 MWh 4.3 Värmeförluster på grund av luftläckning och fönstervädring Har med hjälp av schablonvärden uppskattats till detta värde. Q l = 145 MWh 4.4 Energibehov för kyla Kylan produceras av byggnadens värmepump/kylmaskin och levereras via ventilationssystemet som är utrustade med kylbatterier. Q kyla = 278 MWh 4.5.Värmebehov för tappvarmvatten Saknas statistiska värden, är taget från en likartad närliggande byggnad i sjukhusområdet. Q tvv = 210 MWh 4.6 Distribution och reglerförluster Saknas statistik. Har bortsetts ifrån i sammanställningen, dess energivärde hade varit försumbart. Q dr =? 4.7 Fastighetsel Elbehovet för att driva byggnadens installationer, såsom värmepump och fläktar. W fel = 2736 MWh 26
4.8 Verksamhetsel I byggnaden består verksamhetselen i huvudsak av medicinsk utrustning, kyl- och frysar, sterilcentral och kontorsutrustning som t.ex. datorer, skrivare mm. W hel = 1215 MWh 4.9 Värmeåtervinning Q vå = Medräknad i Qv (ventilationsbehov) 4.10 Värmetillskott Genomsnittet för antalet personer som befinner sig i byggnaden samtidigt har uppskattats till att vara 150 personer. Q tillskott = 548 MWh 4.11 Solinstrålning Tack vare det stora antalet fönster och det relativt dåliga solskyddet får solinstrålningen en ganska hög siffra. Q sol = 156 MWh 4.12 Sammanställning Q energi = Q värme + W = Q t + Q v + Q l + Q tvv + Q kyla + Q dr + W fel + W hel Q vå - Q tillskott - Q sol Q energi = Q värme + W = 1839 + 7200 + 145 + 210 + 278 +?+ 2736 + 1215? 548 156 = 12919 MWh Detta innebär att det specifika energibehovet per år och kvadratmeter för byggnaden blir: 12919000 kwh / 35768 m² = 361 kwh/m² år 4.13 Byggnadens totala elbehov För att sammanställa byggnadens totala elbehov beräknas summan av följande posters elbehov: värmepump, fläktar, pumpar, belysning, verksamhetsel, processkyla, kompressorer, komfortkyla och elvärme ventilation. Den totala elanvändningen resulterar i siffran: W = 6155 MWh 27
4.14 Byggnadens totala värmebehov Enligt Q-strängen innebär detta att för att uppnå balans måste värmebehovet ta upp resten av det totala energibehovet, alltså: Q värme = 12919-6155 = 6764 MWh Frånluftsvärmepumpen förser med 89 % av det totala värmebehovet och fjärrvärmen tar hand om de resterande 11 %. Värmeförsörjningen i MWh för byggnad 33 ser alltså ut som nedan. Värmepump : 6764 0,89 = 6020 MWh Fjärrvärme : 6764 6020 = 744 MWh Förlusterna i energi(kwh) visas grafiskt nedan i tabell 2. I tabell 3 redovisas den tillförda energin(kwh). 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 Värmeförluster på grund av luftläckning och fönstervädring, Ql Värmebehov för tappvarmvatten, Qtvv Energibehov för kyla, Qkyla Verksamhetsel, Whel Transmission, Qt 2000 Fastighetsel, Wfel 0 Förluster Tabell 2 - Diagram över energiförluster 28
16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 Solinstrålning, Qsol Värmetillskott, Qtillskott Totalt elbehov, W Totalt värmebehov, Qvärme 2000 0 Tillförd energi Tabell 3 - Diagram över tillförd energi 29
5 Ventilation allmänt 5.1 Hur fungerar det? Grundbetydelsen av begreppet i byggnadssammanhang är att ventilation är ett utbyte av luft i ett slutet utrymme, exempelvis i ett rum 22. Målet med ett ventilationssystem är att skapa ett behagligt inomhusklimat samtidigt som luftkvalitén skall hållas på en bra nivå. Med ett behagligt inomhusklimat i ett rum menas att en jämn temperatur bibehålls, att luftfuktigheten upplevs som behaglig och att lufthastigheterna inte är för höga. Luftkvalitén skall vara på en sådan nivå att föroreningshalten kan anses vara låg 23. För att uppnå detta måste ny luft hela tiden tillföras utifrån, tilluft, och den gamla luften, frånluft, föras ut. Den nya luften måste innan den förs in först filtreras, då den inte kan anses vara ren när den direkt kommer ifrån utomhusklimatet. Finns det behov att värma eller kyla luften som kommer in, placeras en luftvärmare/kylare efter filtret. När luften är renad och väl är på väg in måste den för att röra sig vidare i rummet transporteras av en drivkraft 24. Denna drivkraft är vanligen i villor en så kallad termisk drivkraft, vilket innebär att man utnyttjar att varmare luft har lägre densitet än kall, alltså kommer den varma luften stiga uppåt i rummet. Detta är inte dock tillräckligt i större lokaler, här krävs det att fläktar installeras. Fläktarna kan transportera luften snabbare och i större mängder och med hjälp av kanaler transporteras luften till avsedda rum. Installeras spjäll i kanalerna kan man reglera luftflödet och även vart luften skall ta vägen. Innan tilluften till sist förs in i rummet passerar den genom ett tilluftsdon. Ett tilluftsdons uppgift är att se till att den friska luften tillförs hela rummet utan att skapa obehag av varken drag eller oljud. Det finns både till- och frånluftsdon. Frånluftsdonen suger ut den gamla luften i rummet och tilluftsdonen leder in luften i rätt mängd och dämpar ljud. 22 Abel, Elmroth, 2008, s.163 23 Karlsson, (2005), s.6 24 Karlsson, (2005), s.7 30
5.2 Ventilationssystemstyper Det existerar tre huvudprinciper för hur byggnadens ventilation skall utföras, dessa är: Självdrag, F-system och FTX-system. 5.2.1 Självdrag (S-system) Drivkraften för självdragsventilering är vinden och termik (temperaturskillnader). Systemet bygger på att luft tas in genom otätheter i klimatskalet. I kök, badrum och toaletter där gammal luft behöver föras bort snabbt, installeras kanaler som leder ut frånluften. Under vintertid kan dragproblem uppstå, då den kalla tilluften inte kan värmas innan den tillförs byggnaden 25. Figur 10 - S-system 5.2.2 F-system F-system står för fläktstyrt frånluftssystem, och fungerar genom att en centralt placerad frånluftfläkt suger ut luft och skapar ett undertryck i byggnaden. Storleken på detta undertryck är vad som avgör hur mycket tilluft som kan tillföras. Tilluften tillförs på samma sätt som i ett självdragssystem. Samma dragproblem som med självdrag finns även med detta system under vintertid 26.. Figur 11 - F-system 25 Dahlin, (2008), s.10 26 Dahlin, (2008), s.11 31
5.2.3 FTX-system FTX-system står för fläktstyrt från- och tilluftssystem med återvinning. I detta system till- och bortförs luften med fläktar. Systemet är anslutet till en värmeväxlare där värmeåtervinning av frånluften sker i en värmeväxlare, där den blandas med den kallare tilluften. Ut ur värmeväxlaren leds ren rumstempererad luft in i byggnaden 27. På detta sätt förvärms tilluften innan den leds in i byggnaden, vilket innebär att dragproblemet i de tidigare beskrivna systemen undviks. Figur 12 - FTX-system 5.3 Ventilationssystem för vårdbyggnader Det ständigt återkommande problemet som skiljer vårdbyggnader från vanliga lokaler är naturligtvis den självklara smittorisken. För att begränsa sjukdomen till patienten behövs speciella åtgärder tas i hänsyn för hur ett ventilationssystem skall utformas. Normala ventilationssystem för lokaler använder idag oftast roterande värmeväxlare. Denna blandar tilluften med frånluften med en roterande rotor för att energieffektivt åstadkomma en ren och rumstempererad tilluft. En blandning av från- och tilluften i en vårdbyggnad är högst olämplig då den smittade frånluften blandas med den rena tilluften och besmittar denna 28. Alltså leder detta till att smittad luft sprutas in i rummet istället för ren luft. Är dessutom denna värmeväxlare ansluten till andra rum än det smittade rummet, skulle det i så fall leda till att smittan sprids vidare till dessa rena rum. 27 Dahlin, (2008), s.12 28 Dellgar, Häggbom & Lindqvist, (2002), s.8. Internet 32
Figur 13 - Roterande värmeväxlare Det finns ytterligare två typer av värmeåtervinningstyper. Plattvärmeväxlare är en av dessa två. En plattvärmeväxlare fungerar på samma sätt som en roterande, skillnaden är att från- och tilluften inte blandas. Istället går luften på varsin sida av en plåt i växlaren, dock finns risken att smitta kan spridas genom plåten vid tryckskillnader i luften 29. Detta gör även att plattvärmeväxlaren är olämplig att använda i vårdbyggnader. Figur 14 - Plattvärmeväxlare Det tredje och bäst passande alternativet för vårdbyggnader är ett vätskekopplatsystem där det finns separata system för från- och tilluften. Värme överförs här i vätska via ett rörsystem till tilluften. Det är av högsta vikt att frånluften verkligen transporteras iväg bort från byggnaden, vid otätheter i byggnaden kan nämligen den besmittade luften sugas tillbaka in i byggnaden igen. 29 Dellgar, Häggbom & Lindqvist, (2002), s.8. Internet. 33
Smittan kan också transporteras på andra sätt i luften till exempelvis när en person passerar genom en dörr, drar denne med sig 1000 liter luft in eller ut ur rummet. Transport på grund av temperaturskillnader i rum är också möjlig. För att undvika att smitta sprids med i luften som transporteras mellan rum på dessa sätt, skall det antingen vara absolut tätt mellan rummen, vilket praktiskt sett är omöjligt, eller så ser man till att trycket i det rena rummet är högre än i det smittade, vilket är fullt genomförbart 30. Viktigt att tänka på är var i systemet frånluftfläkten är placerad. Ingen ventilationskanal är helt tät och det finns alltid en risk att smitta kan läcka ut och spridas från den kanal som ligger efter frånluftsfläkten 31. 30 Dellgar, Häggbom & Lindqvist, (2002), s.7. Internet. 31 Arbetsgruppen, BOV (2003), s.14. Internet. 34
6 Operationssalar 6.1 Riktvärden för ventilation av OP-salar I operationssalar där kirurgiska ingrepp utförs krävs det förutom sterila förhållanden, speciell teknikutrustning, klädsel, belysning och dessutom att luften är av en viss renhetsnivå 32. År 2003 gav Svensk Förening för Vårdshygien (SFVH) ut skriften Byggegenskap och Vårdhygien. I denna anges detaljerade riktvärden för hur utformningen av en operationssalsventilation skall se ut, samt de bakteriehaltsnivåer som kan tillåtas beroende på vilken typ av operation som utförs. Nivån varierar också med antalet personer som medverkar vid operationen. Dessa värden är inga krav men det är vad som rekommenderas. Den bakteriehaltsnivån i luften som anses lämplig varierar med vilken typ av ingrepp. Dessa nivåer och ingrepp redovisas nedan 33. Cfu/m³ står för antalet Colony Forming Unit (bakteriebärande partiklar) per kubikmeter. Thoraxkirurgi < 5 cfu/m³ Thoraxkirurgi innebär kirurgisk behandling av sjukdomar och skador i bröstkorgen (thorax) och dess organ, hjärta och lungor. Implantatkirurgi < 10 cfu/m³ Implantatkirurgi innebär ledoperationer och operationer där proteser appliceras. Övrig kirurgi < 50-100 cfu/m³ Anledningen till att dessa riktvärden finns är den stora risken för postoperativa infektioner. 6.2 Postoperativa infektioner Postoperativa infektioner står för infektioner som uppstår p.g.a. orena förhållanden under operationstillfället. Denna typ av infektioner brukar inte ge några symptom förrän en längre tid har passerat efter utförandet av operationen. Det är inte ovanligt att det dröjer veckor, ibland månader innan infektionen påverkar patienten. Det finns då risk att hela operationsproceduren måste göras om, vilket är både smärtsamt för patienten och kostsamt för sjukhuset i fråga. Postoperativa infektioner kan uppstå på flera sätt och de smittovägarna som finns delas upp i endogena och exogena. Endogen smitta innebär att smittan kommer från patienten själv. 32 Matsson, (2004), s.4 33 Vårdhygien / Smittskydd, (2008), s.1. Internet 35
Exogen innebär att smittan kommer ifrån omgivningen, där den största smittospridaren är personalen. Den exogena smittan delas upp i tre typer, kontaktsmitta, droppsmitta och luftburen smitta. Den luftburna smittan är den enda smittoväg som är möjlig att påverka med ventilationssystem. Övriga smittovägar är det upp till sjukhuspersonalen att göra sitt yttersta för att undvika 34. 6.3 En operationsavdelnings utformning Operationssalarna är normalt anslutna till två korridorer. En av korridorerna är oren och är till för patienter, använda instrument och avfall, den andra korridoren är ren och är till för rent material samt personal 35. Hela avdelningen ingår alltså i den nödvändiga processen av att hålla operationssalen så ren som möjligt. Förutom korridorer och operationssal finns det också förberedelserum och avvecklingsrum. 6.4 Typer av ventilationssystem Speciellt för ventilationssystem är att de förutom att ventilera normalt också har som uppgift att hålla antalet bakteriebärande partiklar på en minimumnivå, för att undvika tidigare nämnda postoperativa infektioner. För att uppnå dessa riktvärden har tre huvudsakliga inblåsningssystem utvecklats under tidens gång 36. Dessa beskrivs kortfattat i kommande stycke. De nedanstående tre typerna är de sätt vilka operationssalar normalt sett brukar ventileras på. A. Omblandande system, inkommande luft blandas snabbt och effektivt med befintlig luft i rummet. Principen går ut på att tilluft blåses in från taket ned mot operationsbordet, därefter sugs luften ut i golvnivå. I exemplet beskrivs metoden med snedställd tilluftsskärm, denna är en av två typer som finns, den andra är tilluftsdon i tak. De enda som skiljer de båda åt är att vid snedställd skärm blåses luften in från diagonalt från taket mot operationsbordet istället för rakt nedåt. 34 Lindbom, (2004), s.4. Internet 35 Matsson, (2004), s.6 36 Matsson, (2004), s.5 36