INDAGINE SUI CONSUMI ENERGETICI DELLE GRANDI APPARECCHIATURE OSPEDALIERE CONVEGNO NAZIONALE

1Progetto di Ricerca: IGEEOP

Iniziative per la Gestione Energetica Efficiente degli Ospedali del Piemonte

INDAGINE SUI CONSUMI ENERGETICI DELLE GRANDI

APPARECCHIATURE OSPEDALIERE

CONVEGNO NAZIONALE

Maria Margherita Obertino



Obiettivi dello studio

Analizzare il consumo energetico relativo ad alcune delle grandi apparecchiature utilizzate per la diagnostica in strutture ospedalierepiemontesi, allo scopo di individuare eventuali margini di risparmio.



Misure effettuate

Macchinario Ospedale Caratteristiche delle misure

Oggetto delle misure

CT BrightSpeed (GE)

CTO di Torino

1 campionamento/5mi

n per 1 settimana

Macchinario e area TC

CT BrightSpeed (GE)

CTO di Torino

1 campionamento/2mi

n per 1 settimana

Macchinario e area TC

CT BrightSpeed (GE)

CTO di Torino

1 campionamento/sec

per alcune ore

Studio dettagliato delle potenze in gioco durante un

esame TC

RM Signa HDx 1.5T (GE)

CTO di Torino

1 campionamento/2mi

n per 6 giorni

Macchinario

PET/CT Discovery LS

(GE)

S. Croce e Carle di Cuneo

1 campionamento/min

per 4 giorni

Macchinario e sala comandiTutte le apparecchiature studiate sono di ultima generazione



Strumenti di misura

Le misure in questione sono state effettuate per mezzo di dispositivi multifunzione per l’analisi di impianti elettrici che misurano tensioni e correnti sulle tre fasi della linea sulla quale vengono collegati e, a partire da tali grandezze, calcolano potenze attive e reattive e consumi energetici corrispondenti.

SCHEMA DI INSERZIONE DEGLI STRUMENTI DI MISURA

Misure non facili: difficile accesso ai quadri elettrici; necessità di non interferire con il funzionamento normale dei reparti



LA TOMOGRAFIACOMPUTERIZZATA - CT

(Ospedale CTO - TO)



CT – descrizione e requisiti

Gantry con tubo radiogeno e rivelatori montati su un anello rotante

Letto porta-paziente scorrevole e posizionabile con precisione all’interno del gantry dalla consolle di comando.

Workstation principale composta dalla• consolle di comando • computer per l'acquisizione e visualizzazione delle immagini • memoria per archiviazione dati Workstation per post-elaborazione dei dati.

CT Bright Speed (GE)

Per ottenere una qualità dell’immagine omogenea occorre:• mantenere accesi i rivelatori anche nei periodi di non utilizzo• riscaldare il tubo radiogeno almeno una volta al giorno• eseguire una volta al giorno la “calibrazione rapida” del tubo radiogeno



L’area CT: requisiti ambientali

Misurati in contemporanea i consumi dello strumento e dell’area CT

AREA CT ~62 m2

SCAN ROOM (~40 m2)

SALA D’ATTESA

SALA REFERTAZIONE

SA

LA C

OM

AN

DI

Temperatura tra 15°C e 24°C (massima variazione 3°C/h)

Umidità relativa tra 30% e 60% (massimo gradiente 5%/h)

Ambienti dotati di un sistema di termoregolazione con controllo dell’umidità integrato con condizionatori di emergenza.



0

10

20

30

40

50

60

20/07/2009 17.08 20/07/2009 17.11 20/07/2009 17.13 20/07/2009 17.16 20/07/2009 17.19 20/07/2009 17.22

t

P [

kW

]

CHTOT kW(P-Fndmax)(kW)

Scansione di localizzazione

Fine esame

Scansione elicoidale

Riposizionamento del paziente

Scansione assiale Scansione assiale

Iniezione del mezzo di contrasto e ri-localizzazione

Potenza assorbita durante un esame CT

Misure ogni secondo

Pot

enza

(kW

)

Tempo (s)

Potenza massima: 50-60 kW durante produzione dei raggi X(15% del tempo di un esame)



-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

800,00 805,00 810,00 815,00 820,00 825,00 830,00 835,00 840,00 845,00 850,00

t [ms]

V [

V]

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

I [A

]

CHA Volts(Volts) CHB Volts(Volts) CHC Volts(Volts) CHA Amps(Amps) CHB Amps(Amps) CHC Amps(Amps)

Distorsione armonica – CT ON

• Sono presenti carichi capacitivi/induttivi che sfasano la corrente in anticipo/ritardo; questo dà luogo a una componente “reattiva” della potenza che si deve limitare • I carichi provocano forti distorsioni

Tempo (ms)

Tensi

one (

V) C

orre

nte

(A)



0

10

20

30

40

50

60

17.08.10 17.11.02 17.13.55 17.16.48 17.19.41 17.22.34

t

P [

kW

]

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Q[k

VA

R]

CHTOT kW(P-Fndmax)(kW) CHTOT kVAR(QFndmax)(kVAR)

Pot

enza

atti

va (

kW)

Potenza “reattiva” durante un esame CT

Potenza reattiva (kV

AR

)

Potenza attivaPotenza reattiva

Tempo (s)

• La potenza reattiva ricalca l’andamento della potenza attiva

0

10

20

30

40

50

60

17.08.10 17.11.02 17.13.55 17.16.48 17.19.41 17.22.34

t

P [

kW]

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

cos(

f )

CHTOT kW(P-Fndmax)(kW) CHTOT PF(arit)max() CHTOT PF(vec)max()

• Rifasamenti non necessari ( cos(f) < 0.9 solo durante l’emissione dei raggi X ) P

oten

za r

eatti

va (

kVA

R)

Fattore di potenza

Tempo (s)

Potenza reattivaCos()



CT: consumi

Consumi giornalieri medi (giorni lavorativi)AREA CT: 93.5±0.6 kWh CT: 53±1 kWh

Consumi giornalieri medi (giorni festivi)AREA CT: 75±2 kWh CT: 44.5±1.5 kWh

(CT usata dal Pronto Soccorso)

La variabilità giornaliera è legata al diverso numero e alla diversa tipologia di esami effettuati.

Il 57% circa dei consumi totali e’ dovuto al macchinario



LA PET/CT(Ospedale S. Croce e Carle - CN)



PET/CT: descrizione e requisiti

SALA COMANDI:• 1 workstation di comando con 2 monitor e 2 PC (dedicati a PET e CT)

• 1 workstation utilizzata per esaminare e fondere le immagini PET e CT.

Gantry con rivelatori per fotoni e TC

Misurati in contemporanea i consumi dello strumento e della

sala comandi

REQUISITI AMBIENTALI:

• Temperatura tra 15°C e 24°C (massima variazione 3°C/h)

• Umidità relativa tra 30% e 60% (massimo gradiente 5%/h)

• Sistema di ventilazione: 5 ricambi/h 10.5 m3/min

REQUISITI MACCHINARIO:• requisiti CT • rivelatori PET sempre accesi

PET/CT Discovery (GE)



PET/CT: potenze assorbite

Riscaldamento tubo radiogeno e calibrazione rapida

Scansioni CT

(giornata tipica)

(esame tipico)

Scansione PET: potenza massima, minima e media coincidono e sono molto stabili perché le condizioni di lavoro del tomografo PET non variano durante l’esame diagnostico.

Potenza massima < 60 kW (durante produzione dei raggi X)



PET/CT: consumi

(durante l’orario di esecuzione degli esami diagnostici)

TOT: 6813 Euro TOT: 6970 Euro[*] Utilizzo attuale: 8h x 5 gg Utilizzo intensivo: 12h x 6 gg Costo energia: 0.108€/kWh +IVA (20%).

Consumi di consolle di comando e computer: ~ 9% dei consumi del macchinario nella fase di “system on”

[*] [*]



LA RM(Ospedale CTO - TO)



RM: requisiti

RM Signa HDX 1.5T(GE)

CONDIZIONI AMBIENTALI:

• Temperatura tra 20°C e 22°C (massima variazione 3°C/h)• Umidità relativa tra 40% e 50% (massimo gradiente 10%/h) • Sistema di ventilazione: 6-10 ricambi/h • Impianto di spegnimento del campo magnetico in caso di emergenza• Impianto di rilevamento del livello di ossigeno (>19%)• Impianto di evacuazione rapida dei gas criogenici

Gantry con:• il magnete principale (1.5T - superconduttore)

• le bobine a radiofrequenza

• le bobine di gradiente e ausiliarie Magnete principale e circuiti connessi sempre accesi



RM: potenze assorbite e consumi

Picchi dovuti alle radiofrequenze e alla generazione dei gradienti di campo

Potenza massima < 40 kW(giornata tipica)

Utilizzo RM: 12h x 5 ggCosto energia: 0.108€/kWh +IVA (20%).



Conclusioni: potenza assorbita

Potenza attiva media in 3 ore di attività

0

6

12

18

24

30

10 10.5 11 11.5 12 12.5 13

[h]

[kW

]

TC RM PET-TC

Le potenze medie richieste dalle grandi apparecchiature utilizzate per la diagnostica sono in genere inferiori a 30 kW ma presentano picchi di potenza istantanea superiori a 60 kW

Le apparecchiature introducono distorsioni e sfasamenti sulle linee a cui sono collegate; le potenze reattive sono tuttavia contenute e non sono necessari rifasamenti.



Conclusioni: consumi

Consumi delle apparecchiature limitati rispetto ai consumi ospedalieri totali

Non variano molto tra giorni lavorativi e festivi (alcune parti delle apparecchiature vanno alimentate anche in fase di non utilizzo delle stesse). E’ auspicabile un uso più intensivo di questi macchinari (ammortamento!).

La sala comandi e i computer per l’elaborazione delle immagini contribuiscono ~10% al consumo del macchinario spegnere quanto possibile nelle ore di non utilizzazione

Consumo dei sistemi di termoregolazione e controllo dell’aria confrontabile con quelli dei macchinari vagliare possibilità di ottimizzazione di tali sistemi

Documents

INDAGINE SUI CONSUMI ENERGETICI DELLE GRANDI APPARECCHIATURE OSPEDALIERE CONVEGNO NAZIONALE