Effektbehov og varmeavgivelse fra bildediagnostisk utstyr ved Sykehuset Østfold Kalnes

Abstract

Sykehus er i dag blant de mest energikrevende bygningstypene i byggesektoren. I lys av klimamålene som Norge har forpliktet seg til å nå er det av denne grunn stor interesse for å redusere energibruken og miljøpåvirkningen fra sykehus. En av utfordringene ved prosjektering av sykehus er at det er lite kjennskap til bruksmønsteret og det reelle effektbehovet til sykehusspesifikt utstyr. Kartlegging av de faktiske forhold vil kunne bidra til å øke kunnskapsgrunnlaget og forutsetningene for å gjøre sykehus mer energieffektive i fremtiden.

Denne oppgavens fokusområde er rettet mot bildediagnostisk utstyr, og er basert på de tilgjengelige modellene og systemene ved Sykehuset Østfold Kalnes. Bildediagnostisk utstyr omfatter blant annet MR, PET/CT, CT og røntgen, som har noen av de største effektbehovene på sykehus. Målet med oppgaven er å kartlegge det reelle effektbehovet, varmeavgivelsen og samtidigheten til maskinene. I tillegg er det ønskelig å undersøke om maskinene vil påføre en stor økning i strømregningen til sykehuset, dersom avregningsintervallet for effektleddet i nettleien kortes ned fra timesintervaller til 15- eller 5-minutters intervaller i fremtiden.

Resultatene fra oppgaven viser at MR-maskinene har de største effektbehovene, med topper på henholdsvis 134,0 og 186,8 kW. På grunn av undersøkelsenes lange varighet medfører det også stor varmeavgivelse, men de vannbårne kjølesystemene sørger riktignok for at det ikke slippes mye varme ut til omgivelsene. Undersøkelsene til PET/CT, CT og røntgen har langt kortere varighet og lavere effekttopper, og fra målinger på prosesskjølingen til PET/CT vises det at kjølebehovet er forholdsvis stabilt gjennom døgnet. Ved måling på hovedkursen for prosesskjøling til avdelingen med bildediagnostisk utstyr, vises det at MR-maskinene gir store utslag på den totale kjøleeffekten. Samtidigheten til MR-maskinene blir dermed dimensjonerende for hovedforsyningen av prosesskjøling til avdelingen. Ved analyse av de utvalgte maskinenes maksimale utslag på effektleddet, vises det at dersom avregningsintervallet nedkortes til 5 minutter, kan kostnadsøkningen bli opp mot 28 000 kroner årlig basert på priser fra 2021. Dette er likevel neglisjerbart sammenlignet med sykehusets årlige strømregning, som i 2020 var over 9 millioner kroner.

Hospitals are today among the most energy-intensive building types in the construction industry. Considering the climate goals that Norway has committed to achieve it is of great interest to reduce the energy consumption and the environmental impact from hospitals. When designing hospitals one of the challenges is that there is limited knowledge about the actual time of use and power consumption from medical technical equipment. Mapping the actual conditions can contribute to an increase of knowledge and improve the prerequisites for making hospitals more energy efficient in the future. The focus of this thesis is aimed towards medical imaging equipment and is based on the available models and systems at Sykehuset Østfold Kalnes. Medical imaging equipment includes MRI, PET/CT, CT, and X-ray among others, which have some of the highest power demands in hospitals. The goal of this thesis is to map the real power demand, heat dissipation, and simultaneity of the machines. In addition, it is desirable to investigate whether the machines cause a large increase in the hospital’s electricity bill, in a future scenario where the interval for calculating the demand charge is shortened from hourly intervals to 15 minute or 5 minute intervals. The results from this thesis show that the MRI machines have the highest power demands, with peaks reaching 134.0 and 186.8 kW respectively. Due to the long duration of each scan, the heat dissipation is high, but the water cooling systems ensure that hardly any heat is released to the ambient air. The duration of each scan for PET/CT, CT, and X-ray are much shorter and the peaks are lower. From the measurements related to the process cooling system of the PET/CT, it is shown that the cooling demand is relatively stable throughout the day. When measuring on the main supply line for process cooling directed to the medical imaging equipment, it is shown that the MRI machines have a big impact on the total cooling demand. Thus, the simultaneity of the MRI’s is an important design factor for the process cooling system. When analyzing the machines’ maximum impact on the demand charge, it is shown that if the calculation interval is reduced to 5 minutes, the cost increase can be up to 28,000 NOK annually based on prices from 2021. This is still negligible compared to the hospital’s annual electricity bill, which was over 9 million NOK in 2020.