Modelling of Air Flow During Air Conditioning in an Operating Room

Abstract

With the air conditioning systems used in the air conditioning of today's operating rooms; it is desirable that the amount of microorganism and powder that can be carried in the air to be significantly reduced as well as the temperature, humidity, waste anaesthesia gas, the odour ratio control. In addition, it is aimed to be able to form the protection area specified in the standards with the air-conditioning systems used. In this way, the risk of infection to the patient from the incision site during the operation should be minimized. Therefore, in the present study, the temperature distribution in an operating room of a state hospital in Turkey were examined. In the study, two different models (Model 1 and Model 2) were designed and the designed models were numerically analysed and simulated by using ANSYS Fluent software. Model 1 is designed as a system that blows air from the ceiling, sucking air from the sides with suction grilles, while the Model 2 is designed to air-conditioning with the aseptizer. For each designed model, five different sections along the x-plane and three along the z-plane were examined. In Model-1, it was observed that the dead winter regions were formed as a result of the positioning of the surgical lamps on the surgical area. In addition, it was observed that the temperature values in the room were not disturbing for the personnel and the patient. Because of the high air flow rate in the Model 2, it was seen that the operating room is uncomfortable the personnel due to high air flow rate and also surgical area infection development is possible due to the lack of laminar flow on the surgical area. When the results of the study are examined, it is seen that the most suitable air-conditioning system for the operating rooms in accordance with the standards and the results of the studies in the literature is air-blowing from the ceiling and air-sucking from the sides with suction grilles system, which is defined as Model 1 in the present study. 

Keywords

• Operating Room
• Air Conditioning
• Aseptizer
• Modelling
• Fluent

Bir Ameliyathanenin İklimlendirilmesinde Üfleme Hızının Sayısal Analizi ve Modellenmesi

Öz

Ameliyathane ortamlarına giren ve çıkan personel gibi kaçınılamaz mikroorganizma kaynaklarının dezenfektanlar ile verdiği zararların minimize edilmesi mümkün iken mikroorganizmaları zararlı seviyenin altında tutabilmek için ortamın uygun standartlarında havalandırmasının ve iklimlendirmesinin kritik öneme sahip olduğu açıkça görülmektedir. Bu nedenle bu çalışma kapsamında, bir ameliyathanenin iklimlendirilmesi ve havalandırılması esnasında hava akışından kaynaklı mikroorganizmaların çoğalmasını engellemek için hava akışı ANSYS Fluent programı kullanılarak sayısal olarak analiz edilmiştir. Çalışma kapsamında ameliyathane için tavandan üfleme ve duvardan emme menfezli Model-1 ve aseptizör cihazının kullanıldığı Model-2 bir arada ele alınmış ve hava akış yönü ve hava hız açısından elde edilen analiz sonuçları birbiri ile kıyaslanmıştır. Tasarlanan her iki iklimlendirme sistemi de ocak ve temmuz ayları için analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar bir arada değerlendirildiğinde, monitör, cerrahi alet masası, ilaç dolabı, anestezi makinası gibi cihazlar tavandan askılı olmadığı için her iki model de hava sirkülasyonunun engellendiği ve ölü akış bölgelerinin oluştuğu görülmüştür. Model-2’de bulunan aseptizör cihazı, standartlarda belirtildiği gibi laminer hava akımı oluşturmadığından ve enfeksiyon riski oluşumunu artırdığından en uygun iklimlendirme sisteminin Model-1’de ki tavandan üfleme kenarlardan emme yapan iklimlendirme sistemi olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Ameliyathane
• İklimlendirme
• Aseptizör
• Modelleme
• Fluent
• Hava Hızı Analizi

References

1. Tosun, M. F., Karakuş, C., Yağlı, H., & Baltacıoğlu, H. (2015). Yoğun Bakım Ünitesinin Hijyenik İklimlendirme Hesabı ve Örnek Uygulama. TTMD Dergisi, 95, 30-36.
2. Polat Y. (2011). Bir ameliyathane salonu iklimlendirilirken oluşan hava akımının sayısal analizi. Mustafa Kemal Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi Ocak-2011.
3. Türk Cerrahı Tıp Sözlüğü, (Erişim tarihi: 28.03.2019), http://www.turkcerrahi.com/tip-sozlugu/ameliyathane/
4. Ufat, H., Kaynakli, O., Yamankaradeniz, N., & Yamankaradeniz, R. (2018). Investigation of the number of particles in an operating room at different ambient temperatures and inlet velocities. International Journal of Ventilation, 17(3), 209-223.
5. Nastase, I., Croitoru, C., Vartires, A., & Tataranu, L. (2016). Indoor environmental quality in operating rooms: an European standards review with regard to Romanian guidelines. Energy Procedia, 85, 375-382.
6. Dasari, K. B., Albrecht, M., & Harper, M. (2012). Effect of forced‐air warming on the performance of operating theatre laminar flow ventilation. Anaesthesia, 67(3), 244-249.
7. Polat, Y., Yağlı, H., & Koç, Y. (2019). Bir Ameliyathanenin İklimlendirilmesi Süresince Hava Akımının Modellenmesi. European Journal of Science and Technology, (15), 420-432.
8. Süngü, A. (2007). Ameliyathane havalandırma sistemleri IVF ve genetik laboratuvar havalandırma sistemleri. 5. Ulusal Sterilizasyon Dezenfeksiyon Kongresi, 466-485.

9. Salim Ö. (2009). Hastane iklimlendirme sistemlerine genel bir bakış. 6. Ulusal Sterilizasyon Dezenfeksiyon Kongresi, 17-27.
10. Çoşgun, A., Korkmaz, A., & Doğdu, N. (2011). Hastanelerde Hijyenik Ortamlarda İç Hava Kalitesinin Araştırılması ve Modellenmesi (Antalya Örneği). III. Ulusal İklimlendirme Kongresi, 56-630.
11. Taşdemir C. Hastane Ameliyathane ve Yoğun Bakımlarda Modüler Hijyen Klima Teknolojisi ve Enerji Maliyetleri. (Erişim tarihi: 20.02.2019) https://docplayer.biz.tr/7959664-Hastane-ameliyathane-ve-yogunbakimlarda-moduler-hijyen-klima-teknolojisi-ve-enerji-maliyetleri.html
12. Ayçam, İ. & Yazıcı, A. (2017). Evaluation of operating room units within the context of green design criteria. Gazi University Journal of Science, 30(1), 1-15.
13. Coşkun, Ö. (2007). Hastane hijyenik iklimlendirme sistemleri ile infeksiyon kontrolü. 3.Ulusal Yoğun Bakım İnfeksiyonları Sempozyumu.
14. Hansen, D., Krabs, C., Benner, D., Brauksiepe, A., & Popp, W. (2005). Laminar air flow provides high air quality in the operating field even during real operating conditions, but personal protection seems to be necessary in operations with tissue combustion. International journal of hygiene and environmental health, 208(6), 455-460.
15. Provent Professional Ventilation systems. Paket Tip Hijyenik Klima Santrali Kataloğu. (Erişim Tarihi: 28.03.2019) https://docplayer.biz.tr/3422857-Paket-tip-hijyenik-klima-santrali.html.
16. Memarzadeh, F., & Manning, A. P. (2002). Comparison of operating room ventilation systems in the protection of the surgical site/Discussion. ASHRAE transactions, 108, 3.