Podstawową funkcją, jaką powinna spełniać instalacja automatyki pracująca na potrzeby każdego systemu wentylacji i klimatyzacji, jest utrzymanie wymaganych parametrów mikroklimatu obsługiwanego środowiska wewnętrznego, w ramach regulowanych wartości (minimalnych i maksymalnych), niezależnie od warunków zewnętrznych i zakłóceń wewnętrznych. 

Zadania systemu automatyki sal operacyjnych

W przypadku sal operacyjnych do najważniejszych funkcji, jakie powinien realizować system automatyki (zgodnie z projektem „Wytycznych projektowania, wykonania, odbioru i eksploatacji systemów wentylacji i klimatyzacji dla podmiotów wykonujących działalność leczniczą”) należą: 

• utrzymanie parametrów roboczych: nadciśnienia [Pa], strumienia objętości powietrza nawiewanego i wywiewanego [m³/h], temperatury [°C], wilgotności względnej [%RH] − przy zachowaniu dopuszczalnego poziomu głośności [dBA], 
• zapewnienie współpracy wszystkich elementów instalacji wentylacji i klimatyzacji w sposób gwarantujący bezpieczeństwo funkcjonowania sal operacyjnych, 
• zapewnienie ekonomicznej pracy instalacji wentylacji i klimatyzacji, 
• zapewnienie możliwości stałego monitorowania pracy instalacji przez wewnętrzne służby techniczne szpitala lub zewnętrzne służby serwisowe, 
• sygnalizowanie stanów alarmowych i przeciwdziałanie awariom, 
• umożliwienie śledzenia historii zdarzeń awaryjnych.

Najczęstsze przyczyny niedotrzymania wymaganych funkcjonalności przez systemy automatyki

Aby spełnić wszystkie powyższe funkcje, system automatyki sal operacyjnych powinien zostać zaprojektowany na podstawie szczegółowych założeń przygotowanych przez technologa (przy współpracy przyszłego użytkownika), z uwzględnieniem rzeczywistych możliwości technicznych zastosowanych urządzeń systemu wentylacji i klimatyzacji oraz wykonany pod ścisłą kontrolą projektanta instalacji (nadzór autorski) lub zewnętrznych konsultantów.

Brak koordynacji powyższych elementów prowadzi do sytuacji, w których prawidłowo zaprojektowana i wykonana instalacja wentylacji i klimatyzacji (spełniająca wszystkie podstawowe wymagania technologiczne i zdolna do zapewnienia założonych parametrów mikroklimatu) nie spełnia swoich funkcji z powodu źle zaprojektowanego i wykonanego systemu automatyki. Niestety w praktyce zaprojektowanie i wykonanie systemu automatyki instalacji wentylacji i klimatyzacji obsługujących bloki operacyjne jest często jednym z najbardziej bagatelizowanych zagadnień w całym procesie budowy bloku operacyjnego, a wytyczne odnośnie jego wykonania zawarte w projekcie zawierają się w kilku ogólnych sformułowaniach. Najczęściej wynika to z:

• braku specjalistycznej wiedzy większości projektantów instalacji wentylacji i klimatyzacji dotyczącej działania systemów automatycznej regulacji, 
• braku informacji zwrotnej przekazywanej przez użytkowników wcześniej zaprojektowanych systemów do projektantów instalacji wentylacji i klimatyzacji odnośnie ich rzeczywistego funkcjonowania,
• braku precyzyjnych wytycznych technologii medycznej (oraz przyszłych użytkowników) odnośnie oczekiwanych warunków mikroklimatu w pomieszczeniach oraz przewidywanych elementów przyszłego wyposażenia,
• rozmycia odpowiedzialności pomiędzy projektantem instalacji wentylacji i klimatyzacji (który zakłada, że automatyka nie jest przedmiotem projektu sanitarnego) oraz wykonawcą (który zakłada, że opracowanie algorytmu pracy całego układu nie wchodzi w zakres powierzonych mu prac),
• braku znajomości (zarówno przez projektantów wentylacji i klimatyzacji jak i wykonawców) zagadnień dotyczących rzeczywistego sposobu funkcjonowania bloku operacyjnego (niedostatecznej współpracy z technologiem medycznym), 
• wykorzystania niedokładnych zapisów projektowych przez wykonawców, którzy wobec zbyt ogólnych wymagań dla instalacji automatyki decydują się na oszczędności na podzespołach oraz robociźnie poprzez ograniczenie funkcjonalności całego systemu, 
• nagminnego stosowania przez projektantów instalacji wentylacji i klimatyzacji pojęcia „automatyki fabrycznej”, jako sposobu na uniknięcie odpowiedzialności za ostateczne funkcjonowanie instalacji,
• przyjmowania w kosztorysach inwestorskich wyceny „fabrycznej automatyki” central klimatyzacyjnych jako całości kosztów związanych ze sterowaniem instalacjami wentylacji i klimatyzacji, co w fazie realizacji prowadzi do znacznego niedofi - nansowania tego zakresu prac, 
• okrojonego zakresu prób odbiorowych oraz braku mechanizmów egzekwowania poprawnego działania systemu automatyki.

Automatyka fabryczna

W praktyce, na skutek braku doświadczenia oraz asekuracji projektantów instalacji wentylacji i klimatyzacji (w postaci zastąpienia wytycznych automatyki zapisami o zastosowaniu tzw. „automatyki fabrycznej”) oraz nadmiernego ograniczenia kosztów przez Inwestora, często dochodzi do „spłaszczania” wymagań odnośnie systemu automatyki bloku operacyjnego do automatyki dostarczonej przez producenta central (bez postawienia jakichkolwiek szczegółowych wymagań). Należy pamiętać, że sformułowanie „automatyka fabryczna” dotyczy tylko i wyłącznie central wentylacyjnych (klimatyzacyjnych) a nie całości systemu. Z tego powodu, nawet najbardziej rozbudowana „automatyka fabryczna” oparta na wolno programowalnych sterownikach nie jest przystosowana do spełnienia wszystkich wymaganych funkcji sterowania całym systemem wentylacji i klimatyzacji bloku operacyjnego. Spowodowane jest to m.in. tym, że: 

• „automatyka fabryczna” montowana do central wentylacyjnych (klimatyzacyjnych) jest przystosowana do sterowania jedynie centralą wentylacyjną, a jej podstawową funkcją jest zapewnienie bezpiecznej pracy jej podzespołów, 
• panele sterujące współpracujące z systemem „automatyki fabrycznej” mają z góry określone (a przez to ograniczone) możliwości i z reguły są dedykowane do zastosowań w pomieszczeniach biurowych, 
• producent centrali wentylacyjnej (klimatyzacyjnej) nie jest w stanie przewidzieć, jakie urządzenia zastosuje projektant wentylacji i klimatyzacji, w celu zapewnienia wymaganych parametrów mikroklimatu w sali operacyjnej. Z tego powodu automatyka fabryczna centrali nie jest przystosowana do współpracy z pozostałymi elementami instalacji umieszczonymi poza centralą (takimi jak regulatory wydatku, presostaty fi ltrów wysokoskutecznych, przetwornik ciśnienia w pomieszczeniach). Ewentualna rozbudowa „automatyki fabrycznej” jest w praktyce niemożliwa, zarówno z powodu braku elastyczności zastosowanych rozwiązań, jak i braku możliwości ich dowolnego programowania. Nawet w przypadku zastosowania sterowników swobodnie programowalnych możliwość modyfi kacji ich programów fabrycznych jest ograniczona z powodu niechęci producentów do udostępniania kodów źródłowych własnych oprogramowań przygotowanych na wyłączność.

Wytyczne dla instalacji automatyki w projekcie wentylacji i klimatyzacji

(...)

Funkcjonalności panelu zlokalizowanego na sali operacyjnej

(...)

Rys. 1. Przykładowy wygląd panelu sterującego zlokalizowanego na sali operacyjnej

Funkcjonalności dostępne dla służb technicznych

 (...)

Procedury rozruchowe i testy funkcjonalne

Należy pamiętać, że jakość wykonania instalacji automatyki wentylacji i klimatyzacji sal operacyjnych jest stosunkowo prosta do zweryfikowania. Taka weryfikacja powinna nastąpić w trakcie funkcjonalnych testów odbiorowych dedykowanych systemowi automatyki, których szczegółowy zakres powinien być uwzględniony w projekcie instalacji wentylacji i klimatyzacji, w umowie wykonawczej oraz Specyfikacji Technicznej Wykonania i Odbioru Robót Budowlanych (STWiOR). Dopiero pozytywne zakończenie testów funkcjonalnych powinno być podstawą do podpisania protokołu odbioru końcowego instalacji wentylacji i klimatyzacji.

Testy funkcjonalne powinny uwzględniać minimum: 

• sprawdzenie działania poszczególnych elementów systemu; 
• kalibrację wszystkich czujników i przetworników;
• sprawdzenie możliwości osiągnięcia i utrzymania poszczególnych mierników funkcjonalności;
• symulację stanów alarmowych oraz realizację scenariuszy awaryjnych;
• sprawdzenie możliwości ręcznego wysterowania wszystkich elementów systemu; 
• sprawdzenie zgodności informacji grafi cznej na BMS z rzeczywistymi wskazaniami elementów pomiarowych na urządzeniach; 
• sprawdzenie kompletności informacji dostępnych w systemie BMS (w tym możliwości wysterowania poszczególnych elementów systemu); 
• sprawdzenie przyporządkowania odpowiednich funkcji poszczególnych grupom użytkowników (poziomy dostępu do informacji systemowych).

W praktyce weryfikacja funkcjonalności systemu często następuje (niestety) dopiero w początkowym okresie jego użytkowania. Dochodzi wtedy do poważnych rozbieżności pomiędzy przyjętymi w projekcie parametrami mikroklimatu (miernikami funkcjonalności), oczekiwaniami personelu medycznego oraz faktycznie osiąganymi wartościami. Równocześnie zarówno po stronie inwestora jak i wykonawcy zaczyna się interpretacja zapisów projektowych odnośnie wymagań dla funkcjonowania systemu wentylacji i klimatyzacji. Wyjaśnienie roszczeń inwestora w stosunku do wykonawcy jest z reguły dodatkowo utrudnione poprzez zaniedbania na etapie projektowania oraz brak „jednoznacznych” zapisów odnośnie założonych funkcjonalności systemu oraz parametrów jego pracy.

Usuwanie ewentualnych niezgodności z założeniami projektowymi jest na tym etapie niezwykle pracochłonne, często wręcz niemożliwe, kosztowne oraz utrudnione przez fakt, że budżet całego przedsięwzięcia jest już dawno zamknięty zarówno u wykonawcy jak i u inwestora.

Rys. 2. Przykładowa grafi ka systemu nadzoru – schemat dystrybucji powietrza dla sali operacyjnej

Podsumowanie

Aby system wentylacji i klimatyzacji spełniał postawione przed nim wymagania, konieczne jest zaprojektowanie, wykonanie oraz dokładne przetestowanie skrojonego na jego potrzeby systemu automatyki.

Ze względu na fakt, że każda instalacja klimatyzacji dla sal operacyjnych jest prototypem, uzależnionym od bardzo wielu czynników, układ automatyki powinien być każdorazowo dostosowany do wszystkich wchodzących w jego skład elementów.

Bez szczegółowych i jednoznacznych zapisów w projekcie wentylacji i klimatyzacji, kompleksowego spojrzenia na cały układ automatyki (będący wypadkową koordynacji wielu branż), wyznaczenia osoby odpowiedzialnej za jego ostateczne działanie (spełnienie założonych mierników funkcjonalności) oraz przeprowadzenia szczegółowych procedur odbiorowych, efekt końcowy jest często niezadawalający dla Inwestora oraz potencjalnie niebezpieczny dla pacjentów. Aby tego uniknąć należy potraktować automatykę instalacji wentylacji i klimatyzacji nie tylko jako element wyposażenia centrali wentylacyjnej (klimatyzacyjnej), ale jako serce całego systemu stanowiące jedno z najważniejszych elementów gwarantujących jego prawidłowe funkcjonowanie.

 mgr inż. Radosław LENARSKI
– „SAR PW Spółka z o.o.” sp. k.

LITERATURA:

[1] DIN 1946-4:2008:12, Raumlufttechnik – Teil 4: Raumlufttechnische Anlagen in Gebäuden und Raumen des Gesundheitswesens.

[2] Heating and ventilation systems – Health Technical Memorandum 03-01: Specialised ventilation for healthcare premises. Part A: Design and validation.

[3] Anna Charkowska, Andrzej Różycki, Radosław Lenarski, Agata Sobierajska: Wytyczne projektowania, wykonania, odbioru i eksploatacji systemów wentylacji i klimatyzacji dla podmiotów wykonujących działalność leczniczą.