OP-Lüftung quo vadis · 2018. 1. 15. · OR ventilation quo vadis Prof. Arnold Brunner Obermattstrasse 2 8330 Pfäffikon ZH M + 41 79 431 82 81 [email protected] Graz, 30

OR ventilation quo vadis

Prof. Arnold Brunner

Obermattstrasse 2

8330 Pfäffikon ZH

M + 41 79 431 82 81

[email protected]

Graz, 30. März 2017 OR ventilation quo vadis ¦ Prof. Arnold Brunner ¦ Gebäudetechnik- und Reinraumplanung ¦ CH-8330 Pfäffikon ZH, Schweiz ¦ +41 79 431 82 81

OP-Lüftung quo vadis

Schweizerische Richtlinie im Vergleich mit den Englischen,

Schwedischen und den Amerikanischen Normen sowie den

zukünftigen Europäischen CEN-Standards

1

T. +41 44 874 13 00

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www.vadea.ch

Vadea AG

Bahnhofplatz 1c

8304 Wallisellen


Warum braucht es eine Lüftung im

Krankenhaus?


Aus den genau gleichen Gründen wie wir auch in anderen

Gebäuden eine Raumlufttechnische Anlage installieren:

• Sauerstoff-Zufuhr

• Abführen von Lasten

• Behaglichkeit

• Reduktion des Energiekonsums

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Was ist spezifisch bei der Lüftung im

Krankenhaus? (1)


• Anforderungen techn. Prozesse oder Produkte

• Personenschutz (z.B. chir. Rauch, Aerosole, Gase, aktive

Substanzen wie z.B. Pentamidin)

• Aufrechterhaltung eines physiologischen und behaglichen

Raumklimas für Patient und Personal

• Kompensation ungünstiger Gegebenheiten

(z.B. innen liegende Räume, nicht zu öffnende Fenster

wegen stark belasteter Aussenluft)

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Was ist spezifisch bei der Lüftung im

Krankenhaus? (2)


Die wissenschaftliche Evidenz des Beitrags von RLT-Anlagen

zur Vermeidung von im Spital erworbenen Infektionen ist wider-

sprüchlich. Übliche Hygienemassnahmen und Antibiotika-Pro-

phylaxe sind wirksamer. Prinzipiell kann die Raumlufttechnik

aber einen Beitrag zur Vermeidung von nosokomialen Infek-

tionen leisten, insbesondere

• in Operationssälen

• bei Patienten mit über die Luft übertragbaren Erkrankungen

(Tuberkulose, Masern, SARS, usw.)

• bei Patienten mit schwerer Suppression des Immunsystems.

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Warum braucht es eine Lüftung im

Operationssaal?


Aus den genau gleichen Gründen wie wir auch in anderen

Gebäuden eine Raumlufttechnische Anlage installieren:

• weil OP-Räume in der Regel "gefangene" Räume sind

• weil das Personal regelmässig chirurgischem Rauch

ausgesetzt ist

• weil grosse Wärmelasten anfallen

• weil hier regelmässig durch geöffnete Haut (Schutzhülle)

der Eintrag von Keimen in den Körper stattfindet

(Ziel: Lüftung reduziert die Keimkonzentration in der Luft)

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Swiss-Guideline SWKI VA105-01

Raumlufttechnische Anlagen in

medizinisch genutzten Räumen (Planung, Realisierung, Qualifizierung, Betrieb)

Graz, 30. März 2017 OR ventilation quo vadis ¦ Prof. Arnold Brunner ¦ Gebäudetechnik- und Reinraumplanung ¦ CH-8330 Pfäffikon ZH, Schweiz ¦ +41 79 431 82 81 6


Was ist nun neu an der SWKI VA105


• Keine Einmischung in medizinische Belange

• Alle relevanten Belange sind im Team festzulegen und im

Projektpflichtenheft verbindlich festzuhalten

• Die Richtlinie beschreibt verschiedene Lüftungskonzepte

(als Angebot)

• Die Qualifizierungsmethode wird pro Lüftungskonzept

beschrieben

• Es gibt zwei Lüftungskonzepte für Operationssäle

LK 1a: TAV Turbulenzarme Verdrängungsströmung

LK 1b: TML Turbulente Mischlüftung

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SWKI VA105:2015 Was ist nun neu?


SWKI VA105-01 Tabelle 2

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Lüftungskonzept LK1a


Anzustreben sind Luftdurchlassfelder von ca. 9 m2.

Ein TAV-Zuluftdurchlass als Differenzialflow ausgebildet be-

wirkt eine stabile Verdrängungsströmung durch eine gegenüber

dem Randgebiet im Kerngebiet erhöhte Zuluftgeschwindigkeit.

Die notwendige Kühlleistung kann über Kühlelemente abgeführt

werden, welche umluftseitig eingebaut sind. Dabei ist mit ge-

eigneten konzeptionellen oder technischen Vorkehrungen die

Bildung von Kondensat zu vermeiden (Trockenkühlung).

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Qualifizierung Lüftungskonzept 1a


Wenn im Pflichtenheft keine Soll- bzw. Grenzwerte vereinbart

sind, sollen unter den oben genannten Prüfbedingungen

folgende Minimal- bzw. Maximalwerte eingehalten werden:

- Sollwertbereich der Zulufttemperatur 21°C ± 3,0 K

- Abweichung lokaler Zulufttemperatur vom Mittelwert ± 1,0 K

- Relative Luftfeuchte 30% - 50% (bei 21°C)

- Beurteilungsschalldruckpegel Lr,H in Raummitte 1,0 m üfB

≤ 48 dB(A)

- mittlere Zuluftgeschwindigkeit ≥ 0,25 m/s

(Anm.: Zuluftgeschwindigkeit im Kerngebiet ca. doppelt so schnell wie im Randgebiet)

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Qualifizierung Lüftungskonzept 1a


Schutzgradmessung

(Schutz vor innerem und äusserem Lasteintrag)

Die unter Anwendung dieser Richtlinie neu gebauten oder

rekonstruierten Operationsräume mit LK 1a müssen bei Nenn-

Luftvolumenstrom mindestens einen massgebenden Schutzgrad

erreichen von:

SG ≥ 4,0 ohne den Störeinfluss von OP-Leuchten bzw.

SG ≥ 2,0 mit Störeinfluss der OP-Leuchten.

Der verbindliche Wert ist im Pflichtenheft festzuhalten.

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Lüftungskonzept LK1b


Als Zuluftelement können sowohl Einzelauslässe mit endständig

eingebauten H13-Filtern als auch eine kleine TAV-Decke ein-

gesetzt werden.

Zur Erlangung von bisher üblichen Luftschadstoff-Reduktions-

zeiten (Erholzeit 100:1) von ≤ 20 Minuten bei noch akzeptabler

Behaglichkeit im Raum ist von einem Zuluftvolumenstrom von

mind. 25 Luftwechseln auszugehen.

Es ist dabei zu beachten, dass auch im Operationsraum

Lüftungskonzept 1b ein Aussenluft-Volumenstrom von

min. 800 m3/h notwendig ist.

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Qualifizierung Lüftungskonzept 1b


In mischgelüfteten Operationsräumen mit Lüftungskonzept 1b

ist eine Prüfung der Erholzeit in Anlehnung an das in der ISO

14644-3 beschriebene Vorgehen durchzuführen.

Die Sonde des Partikelzählers wird sowohl im kritischen Bereich

(Eingriffsort) oder in Raummitte 1.0 m üfB als auch bei einem

Rückluftdurchlass angeordnet (untere Absaugung, Mitte Gitter).

In beiden Fällen ist eine Erholzeit (100:1) von ≤ 20 Minuten

erforderlich.

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Anhänge (informativ)


A Heizungs- und kältetechnische Anlagen

B Anforderungen an RLT-Komponenten

C Betriebszustände von RLT-Anlagen

D Vergleich Misch- und Verdrängungs-Lüftung in

Operationsräumen

E Raumdaten

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C Betriebszustände von RLT-Anlagen (informativ)


C1 Betrieb der RLT-Anlagen im Operationsraum bei

Brandalarm

C2 Betrieb der RLT-Anlagen im Operationsraum bei

Netzausfall

C3 Nachtbetrieb OP

In Räumen mit LK 1a ist eine Reduzierung des Volumen-

stromes in jedem Fall zulässig, ein Abschalten des

Umluftdeckenauslasses ist abhängig vom Aussenluft-

versorgungskonzept. Eine Strömungsumkehr in den

Rückluftkanälen und damit eine Abreinigung der Vorfilter

ist auszuschliessen.

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D Vergleich Misch- und Verdrängungs-Lüftung

in Operationsräumen (informativ)


D1 Behaglichkeit und Kühllast

D2 Arbeitsschutz Personal

D3 Auswirkungen auf Layout

D4 Betriebssicherheit

D5 Projektbezogener Entscheid

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D5 Projektbezogener Entscheid


Vor einer Konzeptwahl TAV oder TML sollten die untenstehen-

den vier Punkte inklusive der peripheren Fragen durch das

Planungsteam diskutiert und im Projektpflichtenheft festge-

halten werden:

• Zu erwartende Wärmeeinträge und dabei gewünschte

Behaglichkeitsgrenzen

• Berücksichtigung zukünftiger Nutzungskonzepte, insbeson-

dere sich ändernde chirurgische Disziplinen (Flexibilität) mit

ihren Wärmelasten und Emissionen

• Einhaltung der Arbeitssicherheit für das Operationsteam

gegenüber luftgetragenen Belastungen

• Beeinflussung des Logistikkonzepts sowie des Layouts der

OP-Abteilung (Bedarf von Vorräumen als Luftschleusen)

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E Raumdaten (informativ)



E Raumdaten (informativ)



Basis der Richtlinienarbeit:

Forschung der Hochschule Luzern



Wirksamkeits-Optimierung von

TAV-Lüftungen


Bisher: Gleichstromfeld Neu: „Differentialflow“

Merkmale: Im Kerngebiet vom Schutzbereich stabile Verdrängungswirkung

und die Randzone wird mit H13 gefilterter Luft versorgt.

22


Verbesserung von TAV-Lüftung unter

praxisrelevanten Bedingungen


Einfluss von OP-Lampen

Partikelkonzentrations-

messungen auf dem OP-

Tisch bei strömungs-

technisch relevanten

Lasten

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Schutz vor Eintrag aus Flur:

Schleuse vor OP oder TAV-Lüftung?


Schleuse ….

beeinträchtigt Gestaltung

der OP-Abteilung

Frage:

Wie wirkt sich eine fehlende

Schleuse bei TAV-Lüftung

aus?

TAV TAV TMS

Schleuse ?

TAV: Turbulenzarme Verdrängungsströmung

TMS: Turbulente Mischströmung

keine besonderen Anforderungen

Sterilflur optional

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Auswirkung periodischer

OP-Türöffnung im Schutzbereich


Erkenntnis:

Türöffnung hat nur am Rand der Schutzzone verschlechternden Einfluss

Luftschleuse bei OP ohne hohe Temperaturdifferenzen nicht erforderlich.

Versuchsanlage:

Messstellen:

M1 – M3: OP-Tisch

M1: Tür nahe Seite

OP-Untertemperatur

gegenüber Umge-

bung: 2,0 Kelvin

27


Erkenntnis:

Ausspülung im Schutzbereich bei LK1a ca. 10x schneller als bei LK1b

Erholzeit bei OP-Tischmitte,

Musterlastanordnung nach SWKI


Versuchsanlage:

Partikelaufgabe

nach Schutzgrad-

methode, dann

Abschaltung des

Partikelgenerators

Auswertung:

Partikel ≥ 0,5µm

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• Die Idee der «Grünen Glocke» umsetzen

• Aussenluft hydraulisch von der Umluft trennen

• Aussenluft-Einbringung als Bereitstellungskoje nutzen

• Overflow-Konzept konsequent umsetzen

• Trockenkühlung im OP sicherstellen

The new concept


The principle of the “Green cap”

Material

Prepa-ration

Operation

Outside-air

HEPA-Filter H13 HEPA-Filter H13



Überströmkonzept ab Instrumenten-

Richtplatz anstreben


• Aussenluftanteil strömt über

• Umluft ausgelegt nach Schutzbereichsgrösse

• Rüst- und Vorhaltebereich nahe am OP

Merkmale:

Konzept-Beispiel

31


Hybeta GmbH: Thomas Benen 2014

Ziele:

Rüsten und Vor-

halten unter

LK1a-Verhältnissen,

OP-Raum entlasten

Beispiel

Überströmkonzept ab Instrumenten-

Richtplatz anstreben


Beispiel

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Eine internationale Sicht

Was haben die mit dem Wissen aus der Lidwell-Studie

genacht:

Deutschland

England

Schweden

Amerika (US)

und was wird im Europäischen CEN-Standard stehen?

33 OR ventilation quo vadis ¦ Prof. Arnold Brunner ¦ Gebäudetechnik- und Reinraumplanung ¦ CH-8330 Pfäffikon ZH, Schweiz ¦ +41 79 431 82 81 Graz, 30. März 2017







Deutschland

England

Schweden

Amerika (US)

CEN-Standard



OR ventilation quo vadis ¦ Prof. Arnold Brunner ¦ Gebäudetechnik- und Reinraumplanung ¦ CH-8330 Pfäffikon ZH, Schweiz ¦ +41 79 431 82 81 Graz, 30. März 2017 37

30 Jahre später


OR ventilation quo vadis ¦ Prof. Arnold Brunner ¦ Gebäudetechnik- und Reinraumplanung ¦ CH-8330 Pfäffikon ZH, Schweiz ¦ +41 79 431 82 81 Graz, 30. März 2017 38

The answer


35 Jahre

später



Abb. 4: Dinge, die ergonomisch verbessert werden müssen. (Mehrfachnennung war möglich) n = 423




Deutschland

England

Sweden

Amerika (US)

CEN-Standard



England HTM 03-01A:2007-11 Specialised ventilation for healthcare premises

Part A: Design and validation



England HTM 03-01A:2007-11 Types of UCV system Specialised ventilation for healthcare premises




England HTM 03-01A:2007-11 Types of UCV system Specialised ventilation for healthcare premises




England HTM 03-01A:2007-11 Specialised ventilation for healthcare premises





Deutschland

England

Schweden

Amerika (US)

CEN-Standard



Schweden SIS-TS 39:2015-05 Microbiological cleanliness in the operating room

Example calculation:

Assumption: The operating room

contains six people wearing ordinary

scrub suits which give a source

strength of 5 cfu/s for each person.

The requirement is <10 cfu/m3.

Q = 6 × 5 = 3.0 m3/s

10

NOTE The relationship between air flow, air

change, concentration and recovery time is

described in Annex C.

Fig 1b. Air flow and source strength which can

give 10 cfu/m3







Quellstärke: 5 KBE/s Quellstärke : 1.5 KBE/s Quellstärke : 1.5 KBE/s ?



Microorganisms in the operating-room

Influence of surgical clothing

on the airborn germ level

The results

Diplomanden:

Markus Lang und Daniel Sigg

50



0,25 0,25 0,75

0,25 0,50 2,00

13,5 14,8 17,5




(2’016 m3/h)




Deutschland

England

Schweden

Amerika (US)

CEN-Standard



USA ASHRAE standard 170

Ventilation of Health Care Facilities 2008



















USA

Guidelines for Design and Construction of Hospital and Health Care Facilities




Deutschland

England

Schweden

Amerika (US)

CEN-Standard



EN 16244 (?)


EN 16244




CEN TC 156 WG 18 NWIP 16244-2 2015-12



CEN TC 156 WG 18 NWIP 16244-2

recommended

design parameter Ultra clean air Clean air

dilution

mixing

system

Microbiological test Air

Operational (in operation)

Critical zone < 10 Cfu/m3

Periphery area < 10 Cfu/m3

at rest room ≥0,5µm ISO 5

Recovery test 100:1 < 15 Min





at rest room ≥0,5µm ISO 7


protected

zone

system





at rest Critical zone ISO 5

≥0,5µm Periphery area ISO 6






at rest Critical zone ISO 7

≥0,5µm Periphery area ISO 7

Recovery test 100:1 15 Min



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