TERMINATO NEL 2004, L OSPEDALE DI IL NUOVO OSPEDALE DI FIDENZA AFFIDABILITÀ PER LA COMPLESSITÀ

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1 f di Gianluigi Abbiati, Aster Associate termoimpianti AFFIDABILITÀ PER LA COMPLESSITÀ IL NUOVO OSPEDALE DI FIDENZA La centrale frigorifera del nuovo ospedale di Fidenza è composta da quattro gruppi, ciascuno con una potenzialità di kw: tre sono a servizio della zona ospedale ed uno dell area concessione. TERMINATO NEL 2004, L OSPEDALE DI FIDENZA È UNO DEI PRINCIPALI POLI SANITARI DELLA REALTÀ EMILIANA. UNA STRUTTURA COMPLESSA E ARTICOLATA SIA DAL PUNTO DI VISTA EDILIZIO CHE IMPIANTISTICO, CON SOLUZIONI IMPRONTATE ALLA MASSIMA AFFIDABILITÀ. E CON UN AVANZATO SISTEMA DI TRATTAMENTO PER LE SALE OPERATORIE. L ospedale di Fidenza (PR) sorge nella piana di Vaio, a circa 2 km dal centro della città e a circa 5 km da Salsomaggiore Terme. Copre una superficie, per l intero lotto, di circa m 2, di cui quasi di superficie ospedaliera, con 257 posti letto e 10 sale operatorie, suddivise in due comparti. Il primo studio di fattibilità del complesso risale al 1995, l inizio dei lavori al 2000, la conclusione nella primavera del 2004, con l inizio delle attività avvenuto nel giugno dello stesso anno. Dal punto di vista della struttura il complesso si compone di una prima area con le zone di accoglienza e dei servizi ospedalieri, con i vari magazzini. Proseguendo esso assume una pianta a croce nel cui corpo centrale vi sono l edificio degli uffici, il pronto soccorso con gli ambulatori, e poi il blocco operatorio. Le ali di questa croce sono invece costituite dagli edifici delle degenze. Staccata dal corpo principale vi è l area delle centrali tecnologiche un edificio a loro completo servizio (corpo H). In essa si trovano localizzate le centrale termica e frigorifera e la centrale idrica. Da qui i fluidi termovettori raggiungono le centrali di condizionamento e termiche a servizio dei vari piani, e da queste le diverse utenze. Le utenze impiantistiche sono divise in due zone principali: una denominata ospedale (corpi A, B, C, D, E) e una denominata concessione (corpi N, O ed L). Nella prima delle due zone trovano posto i reparti di cardiologia, medicina, chirurgia, ginecologia, le sale travaglio (corpo A); endoscopia, neurologia, day hospital, diagnostica, sale operatorie con i relativi annessi (corpo B); medicina d urgenza, rianimazione, medicina generale, neurologia, ortopedia, riabilitazione, urologia, lungodegenza, dialisi, rianimazione (corpo C); aree direzionali, oculistica, pronto soccorso (corpo D); spogliatoi, camere ardenti, laboratori, accettazione medica e fisiatrica (corpo E). Nella seconda zona hanno invece sede la mensa con la cucina, le sale convegni, la farmacia, la dialisi, gli uffici, la banca (corpo N), i poliambulatori e l Hospice (corpo O) oltre alle altre attività di tipo commerciale del corpo L. Per quanto riguarda l investimento economico, l azienda USL di Parma non ha scelto solamente la strada dei mutui o dei finanziamenti ex art.20 legge 67/98, ma ha contestualizzato questi 34 RCI riscaldamentoclimatizzazioneidronica GIUGNO 06

2 I FORNITORI DELL IMPIANTO Gruppi frigoriferi: McQuay Caldaie ad olio diatermico: Therma Caldaie ad acqua calda: Riello Pompe e gruppi di pressurizzazione: Grundfos Uta: Samp Pianta della struttura ospedaliera con i vari corpi di fabbrica. strumenti con altri, guardando al Project Financing come ad un opportunità fornita dal Decreto Legislativo 502 per attuare una sperimentazione gestionale attraverso la quale garantire al sistema pubblico l acquisizione e la gestione di una struttura nuova come attraverso anche il concorso di capitali di natura privata. Diffusione aria: Sagicofim Plafoni filtranti: Sagicofim Valvolame: Mival Regolazione automatica: Siemens Le centrali tecnologiche La centrale termica per tutto il complesso si compone di quattro generatori di calore ad acqua calda con una potenzialità unitaria di kw, i quali sono in grado di produrre l energia termica necessaria alle esigenze di riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria (due caldaie per la zona ospedale garantiscono una sufficiente riserva qualora una delle due venga messa fuori servizio, le altre due sono a servizio della zona concessione ). Oltre a questi, due generatori di vapore ad olio diatermico da kw hanno lo funzione di alimentare due produttori di vapore pulito (posti in una centrale del sottotetto dell ospedale ed utilizzati per i sistemi di umidificazione a servizio delle unità di trattamento aria) e uno scambiatore a fascio tubiero vapore/acqua dalla potenzialità di kw utilizzabile in parallelo ai generatori di acqua calda (al fine di garantire una ulteriore riserva ed incrementare l affidabilità dell impianto). Tutti i generatori hanno la possibilità di funzionare sia a gas, in funzionamento normale, che a gasolio, in emergenza, tramite tre serbatoi interrati in acciaio a doppia parete da 15 m 3 ciascuno. In un altro serbatoio dello stesso tipo, con la stessa capacità, è contenuto l olio diatermico che viene fatto affluire agli scambiatori primari dei produttori. Un sistema di analisi dei prodotti della combustione, in accordo con le normative vigenti, è presente sulle canne fumarie, mentre l alimentazione dell acqua per quelli ad olio diatermico avviene attraverso un serbatoio di raccolta della condensa dove avviene anche il reintegro. A questo scopo il sistema di trattamento comprende una sezione filtrante, dei filtri decloratori, un addolcitore a doppia colonna, l osmosi inversa, il serbatoio di acqua osmotizzata ed i dosatori di polifosfati. L impianto di riscaldamento acqua è di tipo chiuso e la variazione di volume dovuta alle dilatazioni è assorbita dai vasi di espansione pressurizzati. Per quanto riguarda la centrale frigorifera, quattro sono i gruppi frigoriferi, ciascuno con una potenzialità di kw: tre a servizio della zona ospedale ed uno per l area concessione. Le macchine sono condensate ad aria, con compressori a vite a R134a, e sono dotate di un sistema di recupero parziale di calore di condensazione tramite desurriscaldatore, che viene poi utilizzato per effettuare il preriscaldamento estivo dell acqua calda sanitaria. Le centrali idriche La principale centrale idrica è direttamente a servizio della zona ospedale, mentre una più piccola (che riceve acqua dalla precedente) serve gli edifici della concessione. La prima prevede un ingresso principale di acqua calda potabile proveniente dall acquedotto su cui è installato il relativo contatore. Dalla vasca entro cui è contenuta, l acqua potabile, ricircolata e filtrata tramite un filtro decloratore, viene poi prelevata tramite un gruppo di pressurizzazione che invia l acqua fredda o alla zona concessione oppure, dopo essere stata trattata dagli addolcitori, utilizzata sia per alimentare la rete di acqua GIUGNO 06 RCI riscaldamentoclimatizzazioneidronica 35

3 Collettore di mandata fluidi nella centrale termica. fredda dell ospedale, sia per permettere il reintegro dei serbatoi dell acqua calda sanitaria, sulla cui linea è installato un dosatore di polifosfati. La produzione dell acqua calda sanitaria avviene tramite uno scambiatore a piastre (più uno di riserva) avente una potenza di 580 kw, mentre un altro scambiatore da 930 kw (sempre con uno di riserva) effettua il preriscaldo estivo dell acqua sfruttando il sistema di recupero parziale di calore dei gruppi frigoriferi. L acqua calda dai serbatoi, mantenuta in circolazione negli scambiatori, viene inviata, insieme a quella di ritorno dalla rete di ricircolo, alle utenze ospedaliere. Per quanto concerne la zona concessione viene invece utilizzato uno scambiatore a piastre da 465 kw (direttamente situato nella sottocentrale termica del corpo N, ed a servizio dell annessa centrale idrica), alimentato dalle tubazioni provenienti dalla centrale idrica principale. L acqua per gli impianti tecnologici e per l irrigazione viene prelevata dalla vasca antincendio/irrigazione da un gruppo di pressurizzazione completo di autoclave. L acqua contenuta in questa vasca viene in parte ricircolata dal gruppo di pressurizzazione antincendio il quale mantiene in pressione la rete interrata per alimentare gli idranti esterni al fabbricato, i gruppi motopompa e le cassette UNI. Le sottocentrali Nella zona Ospedale per ognuno dei 4 piani trova posto, in un opportuno locale tecnico, una sottocentrale termica che alimenta le reti dei terminali ubicati in corrispondenza di ogni piano mediante una coppia di elettropompe di circolazione a servizio dell impianto di riscaldamento e/o di raffrescamento a ventilconvettori (che fa capo ad un collettore), mentre un altra coppia di elettropompe è a servizio dell impianto di riscaldamento con radiatori (che fa capo ad un altro collettore). L acqua refrigerata viene addotta direttamente dalla centrale frigorifera, mentre per la produzione di acqua calda esiste, per ogni sottocentrale, uno scambiatore di calore a piastre con una potenzialità di 232 kw per ognuno dei quattro piani. La sottocentrale di condizionamento è posizionata in corrispondenza del sottotetto dell ospedale. Un generatore di vapore pulito (con uno di riserva) viene alimentato con il vapore prodotto in centrale termica tramite i generatori ad olio diatermico: ciascun rigeneratore ha una capacità di produzione pari a kg/h con una pressione di erogazione pari a 1,5 bar. Ognuno dei produttori di vapore pulito è in grado di garantire la produzione di vapore pari alla richiesta massima delle sezioni di umidificazione. L acqua di alimentazione dei generatori di vapore indiretto viene preventivamente trattata ad opera di un sistema di trattamento acqua di dissalazione ad osmosi inversa composto da una sezione filtrante e da due dissalatori. Sempre nel sottotetto uno scambiatore da kw (più uno di riserva) è deputato alla produzione di calore per le batterie di preriscaldamento e postriscaldamento a servizio dell edificio ospedaliero. Nella stessa centrale viene addotta dai frigoriferi l acqua refrigerata per le batterie di raffreddamento. Per la chiesa, l acqua refrigerata è assicurata direttamente dalla centrale frigorifera, mentre i generatori di acqua calda in centrale termica alimentano uno scambiatore a piastre da circa 100 kw per produzione di calore tramite la rete dei radiatori e dei pannelli, mentre dal collettore acqua calda/refrigerazione si diparte la rete per i ventilconvettori. Per la zona TAC e risonanza è invece previsto un gruppo frigorifero ad hoc raffreddato ad aria da 300 kw a servizio dei ventilconvettori per l impianto di raffreddamento dei locali TAC e macchinari, che fornisce anche acqua ai circuiti dei componenti e delle apparecchiature che devono essere raffrescati. Nella risonanza magnetica l aria introdotta dall impianto 36 RCI riscaldamentoclimatizzazioneidronica GIUGNO 06

4 Scambiatore di calore a piastre in centrale idrica. di condizionamento viene ripresa ed espulsa all esterno da condotti di estrazione aria. Per quanto riguarda la zona concessione, nelle sottocentrali del piano interrato dei corpi N ed O, uno scambiatore a piastre da kw (per il Corpo N) e uno da 988 kw (per il Corpo O) producono acqua calda per le batterie di preriscaldamento e postriscaldamento delle unità di trattamento aria nella preposta centrale e per i radiatori. Come già accennato, all interno della centrale termica del Corpo N è presente lo scambiatore a piastre da 465 kw che effettua il riscaldamento dell acqua a fini idrico-sanitari nell annessa centrale idrica per gli edifici di questa zona. Il gruppo frigorifero in centrale deputato per questa zona invia l acqua refrigerata per le batterie delle UTA, mentre dai collettori di acqua calda o refrigerata si dipartono i circuiti per i ventilconvettori a due tubi. Sterilità per le sale operatorie Per la diffusione dell aria nelle sale operatorie è stato adottato un sistema che garantisce il controllo del flusso d aria, grazie al quale si possono ottenere i migliori risultati nel mantenimento della sterilità della ferita chirurgica. Infatti, oltre ad una portata d aria esterna costante nel tempo ed ad un efficace filtrazione, unite ad un buon controllo delle condizioni termoigrometriche, è fondamentale la gestione della direzione e della velocità dei flussi dell aria, partendo dagli ambienti più critici. Il flusso deve quindi avvenire senza perturbazioni, guidato lungo la periferia, il che è possibile realizzando uno stantuffo continuo di aria decontaminata, impedendo mescolanze con quella contaminata. Per garantire tali requisiti la soluzione ideale è rappresentata dai sistemi di diffusione a flusso unidirezionale. Il rovescio della medaglia di questa tecnica consiste però sia in un aggravio dei costi energetici sia in una riduzione della propria efficacia a causa delle limitazioni dovute alla conformazione del teatro operatorio. L affinamento della ricerca ha tuttavia portato ad una ottimizzazione dei metodi di distribuzione dell aria, proprio al fine di ridimensionare questi difetti. Uno dei questo metodi (il cosiddetto procedimento Joubert ) consiste nella creazione di cortine concentriche di aria depurata con moti relativi aventi velocità poco differenti fra loro, gradualmente decrescenti dalla zona più interna (ad alta velocità) a quella più periferica (con aria teoricamente ferma). Sono poi seguiti ulteriori perfezionamenti con i sistemi di tipo a plafone dotati di filtri assoluti (H14). Proprio sulla scorta di tali esperienze, per le dieci sale operatorie dell ospedale di Fidenza sono stati utilizzati, al fine di garantire la migliore asetticità, dei plafoni diffusori unidirezionali con velocità decrescenti dal centro del soffitto al perimetro. I plafoni hanno una struttura interamente in acciaio inox AISI-304, con dimensioni di x mm. La portata d aria immessa è di m 3 /h, trattata con filtri assoluti di efficienza H 14. Successivi test effettuati tramite conta-particelle, oltre ad aver superato le prove ARPA riguardanti la contaminazione batteriologica (con valori per ogni sala inferiori ad 1 UFC/m 3, Plafone diffusore a flusso unidirezionale per una sala operatoria. dato un valore esterno pari a 280 UFC/m 3 ), hanno confermato valori decisamente inferiori a quanto previsto dalla normativa ISO , compresi tra classi ISO 4 e ISO 5 nell ambiente e tra le classi ISO 3 e IDO 4 sul letto operatorio. Prove effettuate dimezzando la portata d aria hanno dimostrato il raggiungimento della classe ISO 6/ ISO 7, garantendo così condizioni di funzionalità e sterilità comunque valide per operazioni non critiche. 38 RCI riscaldamentoclimatizzazioneidronica GIUGNO 06

5 Due generatori di vapore ad olio diatermico da kw hanno la funzione di alimentare due produttori di vapore pulito. Gli impianti di condizionamento Impianti ad aria primaria e ventilconvettori a 2 tubi sono utilizzati per degenze, pronto soccorso, locali di riabilitazione e spogliatoi, studi medici e poliambulatori, oltre che per ingressi, uffici e locali per il Day Hospital. La tipologia a tutta aria riguarda invece laboratori, radiologia, farmacia, locali di anatomia patologica e morgue. Per le varie zone in concessione sono previste 9 unità di trattamento dell aria, delle quali 5 a servizio del corpo N e 4 a servizio del corpo O. Nella sottocentrale di condizionamento principale a servizio degli edifici ospedale sono contenute 15 unità di trattamento dell aria (oltre a quelle di riserva) a servizio dei vari reparti dei corpi A, B, C, D, E. I reparti destinati ad accogliere le sale operatorie sui due piani sono servite da una coppia di macchine per assicurare una completa riserva in caso di avaria. Allo stesso modo i reparti UTIC, sale travaglio, diagnostica, medicina di urgenza, rianimazione, sono serviti da centrali di trattamento dell aria dotate di doppie sezioni ventilanti, per poter garantire un funzionamento continuo anche nel caso di Schema funzionale degli impianti tecnologici. 40 RCI riscaldamentoclimatizzazioneidronica GIUGNO 06

6 Una delle 15 unità di trattamento aria installate nel sottotetto della sottocentrale. avaria di uno dei ventilatori. Tutte le unità sono inoltre dotate di recuperatore di calore, alcuni di tipo statico aria/aria a flussi incrociati, altri del tipo aria/acqua. Particolare attenzione è stata posta per i reparti speciali quali i blocchi operatori, la rianimazione, la terapia intensiva, le sale parto e di travaglio, la terapia intensiva prenatale, i locali di sterilizzazione, per la TAC e la risonanza magnetica. Le macchine, oltre ad essere a doppia sezione ventilante, sono provviste di silenziatori sulla mandata e sulla ripresa. I ricambi orari sono compresi tra i 12 vol/h per le sale parto e i 27/30 per le sale operatorie. Il reparto operatorio Il condizionamento del reparto operatorio è stato previsto, sulla base della normativa, per mezzo di un impianto a tutta aria esterna prelevata dall esterno alla quota della copertura. Le sale operatorie prevedono un funzionamento fra loro (e fra gli altri locali del blocco) completamente autonomo, sia per la natura molto variabile dei carichi interni, sia per consentire la loro completa esclusione, in concomitanza delle disinfezioni. I locali annessi di preparazione e risveglio pazienti sono trattati singolarmente a causa di possibili funzionamenti non concomitanti tra loro e di profili ed entità dei carichi termici differenti rispetto a tutti gli altri locali. La sterilizzazione è trattata a sua volta in modo autonomo a causa dei forti carichi termici interni sviluppati dalla relativa autoclave. I locali periferici sono anch essi trattati in modo distinto perché fortemente soggetti alla variabilità degli irraggiamenti solari nell arco della giornata. La regolazione delle portate d aria e della temperatura viene effettuata tramite le cassette di mandata e di ripresa, le prime dotate di batterie di postriscaldamento. Per le singole sale operatorie la portata d aria è regolata su due valori distinti: sala in funzione e sala vuota, così da diminuire gli assorbimenti energetici nel caso di non utilizzo. La logica di funzionamento agisce sugli inverter di regolazione per mantenere costante la pressione di mandata ed aspirazione, oltre a prevedere il controllo della temperatura e dell umidità in uscita dalla macchina a punto fisso, ed il controllo della temperatura dei singoli ambienti tramite sonde poste sulla ripresa dei medesimi locali e agenti sulle valvole a tre vie delle batterie di post-riscaldamento. Per la diffusione dell aria nelle sale operatorie sono stati adottati plafoni filtranti a flusso unidirezionale, che garantiscono un elevata sterilità dell aria (vedi riquadro). Nei locali annessi alle sale operatorie, quali sterilizzazioni e preparazione malati, l immissione dell aria avviene invece tramite anemostati o bocchette lineari. In particolar modo in alcuni di questi locali (ad esempio nei passaggi puliti) viene effettuata una filtrazione di tipo assoluto. La ripresa dell aria dagli ambienti è effettuata con griglie ad alette, poste vicino al pavimento e al controsoffitto, sia per le sale operatorie che per quei locali in cui è previsto l utilizzo di gas come N 2 O e Ossigeno. La ripartizione delle portate aspirate alle due quote, in sala operatoria e nei locali con presenza di gas anestetici, viene effettuata suddividendo in due terzi la portata ripresa a quota pavimento ed in un terzo la quantità di aria da riprendere a quota prossima al controsoffitto, mentre per tutti gli altri ambienti esterni al settore operatorio, la ripresa dell aria è realizzata con griglie e diffusori posti a filo dello stesso. Bibliografia - G.Campi Flussi unidirezionali in sale operatorie. Un esperienza pratica Atti 45 Convegno Internazionale AICARR Ambiente indoor e tecnologie di utenza Milano, RCI riscaldamentoclimatizzazioneidronica GIUGNO 06