Mevcut hastane aydınlatmalarında; “Verimlilik-Tasarruf, Konfor ve Performans”

Hastane9Hastaneler geleneksel ticari binalardan çok daha yoğun enerji tüketimine sahiptir. Genel olarak hastanelerin eş hacme sahip başka bir ticari yapıdan; iki kat daha fazla enerji tükettiği bilinmektedir. Dolayısıyla sürdürülebilirlik ve enerji verimliliği konuları bu yapılarda çok daha önemli bir unsur haline gelmektedir.

Özellikle Sağlık Bakanlığı’nın yeni başlattığı 200 yatak ve üzeri yeni hastanelerde “LEED Sertifikası” alınması zorunluluğu kapsamında ve “gerçek” yeşil hastane uygulamalarında; konfor ve performans konuları daima daha ön plandadır. Amaç; hem doğru-konforlu aydınlatma (ışık kirliliği olmaması, maksimum gün ışığı sağlanması, insan fizyolojisine-biyoritmine en uygun aydınlatma vb.) hem de en az enerji ile aydınlatma (11W/m2’den daha az tüketim vb.) sağlanmasıdır.

Hastanelerde aydınlatma; genel ticari bir yapıdan çok daha farklı-kapsamlı ve özel olmalıdır. Hastane yapısı içerisinde farklı fonksiyonelliğe ve ihtiyaçlara sahip birçok bölüm, grup (hasta, görevli ve doktor gibi) bulunmaktadır. Hastane tesislerinin büyük bölümü, 24 saat yaşayan, sürekli bir dinamizm içerisindeki hasta ve personel için birincil yaşam-faaliyet alanlarından oluşmaktadır. Bu alanların tüm zaman dilimlerinde, hastalar-hastane personeli için konfor ve performans koşullarını sağlaması gerekmektedir. Yapılan bilimsel ve deneysel çalışmalarda aydınlatmanın, özellikle sağlık amaçlı tesislerde en önemli sistemlerden biri olduğunu, birçok durumda hasta psikolojisine ve dolaylı olarak hasta tedavi sürecine pozitif-negatif etki ettiğini göstermektedir. Özellikle yoğun bakım, hasta odalarında “güneşi”; ışık rengi ve ışık şiddeti ile taklit eden “dinamik aydınlatma” sistemleri ile lambanın eskime-kirlenmesini hesap eden, ona göre kademeli aydınlatma yaparak ayrıca; %10-15 daha fazla verimlilik-tasarruf sağlayan “adaptive aydınlatma” gibi uygulamalar çok önemli olmaktadır.

Verimlilik-tasarruf, günümüz mühendislik faaliyetlerinin en güncel çalışma konularının başında gelmektedir. Fakat tasarrufun temelini verimliliğin oluşturduğu ve tasarrufun ancak verimli bir sistem altyapısı üzerinde kurulacak uygun işletme teknikleriyle elde edilebileceği unutulmamalıdır. Verimlilik; sadece bire bir ürün-sistem değişimi veya daha az tüketen ürünü kullanmaktan çok daha öte bütüncül bir yaklaşımla; malzeme + mühendislik + işletme + bakım yaklaşımlarının tümü olarak ortaya çıkan bir sonuçtur. Bu sonucun yaratılabilmesi için ise; ilgili mühendislik faaliyetlerinin ve en doğru teknolojilerin kullanılması kaçınılmazdır.

Günümüz aydınlatma teknik ve teknolojileri kullanılarak hastanelerin; hem daha konforlu hem çok daha verimli bir hale getirilmesi mümkündür. Bu kapsamda özellikle eski ve herhangi bir otomasyon sistemi bulunmayan hastaneler için; %60-70’e varan bir aydınlatma verimlilik-tasarruf potansiyeli söz konusudur. Ancak verimlilik çalışmalarının sadece ürün değiştirme-satma şeklinde ticari-fiyat yaklaşımıyla ele alınması, çoğu zaman verimsiz (zaten yanlış-yetersiz-kötü aydınlatma sisteminin, yine yanlış-yetersiz-kötü aydınlatma armatür ve-veya lambaları ile değiştirilmeleri) ve daha maliyetli (verimsiz ve daha pahalı, standartlara uymadığı için tekrar iyileştirme yapılması vb.) sonuçların doğmasına neden olmaktadır.

Hastanelerde Aydınlatma Verimlilik-Tasarruf Potansiyeli
Birçok uygulama alanında bir aydınlatma donanımının yıllık enerji tüketimi ve ömür boyu maliyeti; satın alma bedelinin çok daha üstüne çıkmaktadır. Bu fark, özellikle hastane gibi sürekli kullanım alanlarının yoğunlukta olduğu uygulamalarda dramatik bir artış göstermektedir. Bu nedenle, donanım tercihlerinde yıllık ve/veya ömür boyu işletme maliyetlerinin, ürünün satın alma bedelinden çok daha önemli olduğu hatırlanmalıdır. Ayrıca ucuz fakat verimsiz bir ürünün; sürekli işletme şartlarında kurumlara çok daha büyük bedellere sebep olduğu unutulmamalıdır. Eş optik performans ile farklı verimlilik ve teknolojiye sahip 3 ayrı armatür yapısının sürekli işletme koşullarında (yıllık 8760 saat); kurulum ve bakım-işletme maliyet analizi aşağıdaki tablodaki gibidir.

Hastane1

Hastane2

Hastane3

Hastane4

Hastane5

Grafik-1: Farklı armatürlere ait 10 yıllık işletme projeksiyonu.

Uygulama Standartları
Hastanelerin koridor, hasta odaları, hasta koğuşları, klinik alanlarının her biri, gerekli fonksiyonların yerine getirilmesine olanak sunacak nitelik ve nicelikte bir aydınlatma sistemiyle donatılmalıdır. Bu kapsamda tasarım limitleri, ülkemizde de geçerli olan EN 12464-1 (TS EN 12464-1) standardı içerisinde tanımlanmaktadır.

Tasarım limitleri açısından en temel faktörler şöyledir:

  • Ortalama Aydınlık Seviyesi (Lüks)
  • Renksel Geriverim (CRI)
  • UGR (Unified Glare Rating)

Bunların dışında, aydınlatmanın düzgünlüğü ve uygulamaya uygun renk sıcaklığına (CCT) sahip ışık kaynaklarının kullanılması da oldukça önemlidir. Ülkemizdeki hastanelerinin genel yapısı incelendiğinde, çoğu zaman temel parametrelerin dahi sağlanmadığı gözlemlenmektedir. Özellikle klinik alanlardaki aydınlatmaların gerek nitelik gerekse nicelik açısından uygunsuzluğu, hastaların konforunu ve çalışanların performanslarını olumsuz etkileyecek seviyededir. “Sağlık Yapıları İçin Olması Gereken Aydınlatma Standartları” aşağıdaki tablodaki gibidir.

Hastane6Hastane11

 

Tablo-1: EN 12464-1 Sağlık Hizmeti Veren Yapılar İçin Aydınlatma Kriterleri

Genel Değerlendirme
Verimsiz ve eski olduğu bilinen mevcut aydınlatma altyapısına sahip bir tesiste modernizasyon önerisi oluşturulması için, öncelikle var olan sistemin kapasitesinin ve eksikliklerinin net olarak belirlenmesi gerekmektedir. Bu nedenle birçok özel-kamu-üniversite hastanesinde mevcut malzeme özelliklerinin ve yeterliliklerinin; ölçülmesi ve etüt edilmesiyle aşağıdaki değerlendirmeler yapılmıştır.

Yapılan değerlendirmelerde; tesislerin içerisinde kullanılan armatür yapılarının çok düşük verimlilikte olduğu ve ürünlerin ışık dağılım özellikleri, projelendirme detayları nedeniyle konforsuz-yanlış bir aydınlatma yapıldığı görülmüş ve ölçülmüştür.

Müteahhitler ve projeciler tarafından hesaplanmadan, ezbere tercih edilen çift parabolik reflektörlü 4x18W armatürler günümüzde; ne performans ne de konfor açısından hastane yapılarının kullanımına uygun değildir. Bu noktalarda konforlu bir hacim aydınlatması sağlayacak tipte, düşük UGR değerine sahip yayınık ışık dağılımlı armatürler tercih edilmelidir.

Armatürler içerisinde günümüzde ekonomik-teknik sebeplerle kullanımı birçok yerde yasaklanan; kısa ömürlü ve düşük verimli “halofosfor flüoresan” ışık kaynakları bulunmaktadır. Buna karşın günümüz flüoresan ve LED teknolojileri; bu ışık kaynaklarına kıyasla daha yüksek verime, daha uzun servis ömrüne, daha düşük erken arıza oranına ve daha uygun spektral özelliğe (yüksek CRI ve uygun CCT) sahiptir.

Tesislerin belirli noktalarında tasarruflu lamba olarak bilinen ve içerisinde dahili bir balast devresinin bulunduğu, “kendinden balastlı kompakt flüoresan” ışık kaynakları kullanılmaktadır. Adı tasarruflu lamba olarak lanse edilmesine karşın, bu ışık kaynakları; sadece konut tipi aydınlatma ekipmanlarında kullanılmaya uygun olup, güncel “lineer flüoresan ve/veya LED” sistemlere kıyasla çok daha verimsiz çözümlerdir.

Hastane tesislerinin genelde eski olması nedeniyle armatürlerin çok büyük bir kısmında; kullanımı yönetmelik-standartlarla sınırlanmış olan “elektromanyetik balast devreleri” kullanılmaktadır. Oldukça yüksek termal kayıpları olan bu balast devreleri nedeniyle 4x18W armatürler; 90W’ın üzerinde güç tüketmektedir. Güncel elektronik balastlı devreler için bu değer; 72W mertebelerindedir.

Donanım altyapısının eski olmasının ötesinde, genelde tesislerin içerisinde hiçbir noktada otomasyon ve aydınlatma kontrol teknolojileri mevcut değildir. Bu nedenle de tasarrufa yönelik herhangi bir işletme yaklaşımının uygulanması için, gerekli altyapı mevcut değildir. Otomasyon sistemlerinin entegrasyonu, günışığı potansiyeli ve/veya değişken kullanım yoğunluğu ya da alışkanlığının görülebildiği noktalarda tüketimi; %50’ye varan oranda azaltabilmektedir.

Tüm hastane bloklarının giriş bölümünde değinilen standartlar gözetilmeden seçilen tek tip armatür yapıları nedeniyle, hemen hemen hiçbir noktada performans kriterleri sağlanmamaktadır. Klinik alanlardaki zayıf aydınlatma değerlerine karşın, standardın; 1,5-2 katı seviyelerde aydınlatılmış koridorlar mevcuttur.

Verimsiz ve ekonomik ömrünü tamamlamış sistem altyapılarının yanı sıra, uygulama ve projelendirme hataları nedeniyle; kayıplar-verimsizlik çok yüksek mertebelerdedir. Bu nedenle, malzeme kadar uygulama ve mühendislik süreçlerinin de elden geçirilmesi gerekmektedir.

Hastaneler sürekli işleyen yapılar olduğundan, modernizasyon çalışmalarının uygulanabilirliği büyük önem taşımaktadır. Eğer hastanelerde taş yünü veya metal asma tavan yapısı varsa; projelendirme iyileştirilmesinin yapılması ve aydınlatma otomasyon sistemlerinin entegrasyonu mümkündür. Bu alanlarda temel linye altyapısını değiştirmeden yapılacak değişiklikler ile modernizasyon süreçlerinin gerçekleştirilmesi mümkündür. Eğer asma tavan yoksa, iyileştirme yapmak, altyapıyı değiştirmek çok zor, hijyen olmayan bir şekilde, zaman alıcı ve masraflı olmaktadır.

Otomasyon sistemlerinin uygulanması için öncelikli alanlar; genel mahaller ve koridorlar olarak belirlenmelidir. Hasta odalarındaki yüksek gün ışığı potansiyeli nedeniyle, günün çok büyük bir kısmında yapay aydınlatmaya ihtiyaç duyulmamaktadır. Bu nedenle bu alanların sadece anahtarlama kontrolü ya da iki kademeli aydınlatma yapacak şekilde merkezi otomasyona bağlanması düşünülebilir.

Yapılacak modernizasyon yatırımının geri dönüş süresi; yıllık kullanım süresi, uygulama noktası-amacı ve kullanılacak malzemenin teknoloji düzeyine bağlı olarak 1.5 ile 3 yıl arasında gerçekleşmektedir.

Sonuç olarak modernizasyon amacıyla uygulama, mühendislik ve işletme konularındaki eksiklikleri öngörmeden, sadece malzeme odaklı yaklaşımların oluşturulması tek başına yeterli olmayacağı gibi, yapılan yatırımlarında amaçlanan hedeflere ulaşamaması anlamına gelecektir. Bu nedenle gerçekleştirilecek modernizasyon çalışmaları ilgili yapının tüm noktalarında standartlara uygun ve yüksek verimli bir altyapı kurulmasını hedeflemelidir.

Işık Kaynakları
Tesis içerisindeki alanlarda; düşük verimli, kısa ömürlü ve düşük CRI değerine sahip “halofosfor” ışık kaynakları kullanılmaktadır. Bu ışık kaynaklarının “trifosfor” alternatifleri arasındaki kıyaslama tablosu aşağıdaki gibidir. (Yüksek etkinlik faktörü; yüksek verim anlamına gelmektedir.)

Tablo2

Tablo-2: “Halofosfor ve Trifosfor” Işık Kaynaklarının Teknik Özellikleri

“Trifosfor” ışık kaynakları; hem teknik hem ekonomik açıdan daha üstündür. Bu nedenle dünyada birçok noktada “halofosfor” ışık kaynaklarının kullanımları sınırlandırılmıştır. Aşağıdaki tablodan T8 “halofosfor” ışık kaynağı ile T8 “trifosfor” ışık kaynağı arasındaki temel farklılıklar incelenebilir.

Tablo2

Tablo-3: “Halofosfor ve Trifosfor” Işık Kaynaklarının Teknik Özellikleri

Hastane yapılarında renksel geriverimi (CRI) kadar, kullanılacak ışık kaynağının renk sıcaklığı (CCT) da önem arz etmektedir. Hastane içerisinde kullanılan ışık kaynaklarının zaman içerisindeki tedarik çeşitliliğine bağlı olarak, farklı ve uygun olmayan renk sıcaklıklarında oldukları da gözlemlenmiştir.

Balastlar

Tablo4

Tablo-4: 4x18W Armatür Balast Kombinasyonları
İçerisinde 2 adet elektromanyetik balastın olduğu bir 4x18W armatür ile A2 sınıfı tek bir elektronik balastın kullanıldığı 4x18W armatür arasında yaklaşık; 20W’lık bir enerji kaybı farkı söz konusudur. Bu tip bir tercih nedeniyle elektronik balastlı 4x18W ürün elektromanyetik balastlı alternatifine göre; %22 daha az enerji tüketmektedir.

Uygulama Ölçümleri
Hastanedeki aydınlatma uygulamalarının da, en az ekipmanlar kadar sıkıntılı olduğunu söylemek mümkündür. Zira hasta odalarından koridorlara, klinik alanlardan genel mahallere kadar hemen hemen tüm noktalarda tek tip (parabolik reflektörlü) armatürler kullanılmaktadır. Oysa ki, özellikle klinik alanlar ve hasta odalarında reflektörlü tipteki ürünler yerine, düşük UGR değerine ve yayınık ışık dağılımlı ürünler tercih edilmelidir.

Hasta odalarının aydınlatılmasında da, yapının neredeyse bütününde kullanılan çift parabolik reflektörlü armatürler kullanılmaktadır. Görsel konfor ve ışık dağılım karakteristikleri nedeniyle bu tip armatürlerin hastane yapılarında kullanılmaları uyun değildir. Fakat mevcut kamu binalarındaki bir nevi alışkanlık haline gelmiş bu yanlış gelenek; neredeyse ülkemizde tüm hastanelerde karşılaşılan bir durumdur. Genel olarak hasta odalarında düşük UGR değerli ve yayınık ışık dağılıma sahip armatürler ile hacim aydınlatması yapılması gerekmektedir. Her iki uygulama arasındaki farklılık Şekil-1 ve Şekil-2’den incelenebilir. Her iki uygulamada da ortalama aydınlık seviyeleri aynı olup, Şekil-2 hasta odalarında uygulanması gereken aydınlatma tekniğinin modelidir.

Hastane7

Şekil 1: Çift parabolik reflektörlü armatürler ile aydınlatma
Hastane8Şekil 2: Yayınık dağılımlı armatürler ile hacim aydınlatması

Hasta odalarında reflektörlü ürünler doğrudan hastaların üzerinde bulunmakta olup, yatar vaziyetteki hastaların bu konudaki şikayetleri dinlenmiştir. Özellikle reflektörlü ürünlerin doğrudan bakış doğrultusunda olmaları durumunda, görsel konfor ve fizyolojik rahatsızlıkların oluşması kaçınılmazdır.

Işık kaynakları ile ilgili olan kısımda da belirtildiği üzere kullanılan ışık kaynaklarının; CRI ve CCT değerleri uygun değildir. Bu alanlarda kullanılması uygun olan; 80 CRI değerine karşın kullanılan ışık kaynaklarının CRI değeri; genelde 73 mertebelerindedir. Bununla birlikte kullanılan; 6500K değerindeki ışık kaynakları; 150-200 lüks mertebelerindeki hasta odaları için, konforsuzluk yaratacak niteliktedir.

Hastane9

Şekil-3: Örnek Hasta Odası Gündüz Lüminans Ölçümleri
Gündüz: 1,2K lüks / 650 lüks Gece: 250/150 lüks CRI: 73 CCT: 5962K

Öneriler

Modernizasyon için uygulama noktasına bağlı olarak; 1000-3500 lümen aralığında net ışık çıkışına sahip yayınık (lambertien) dağılımlı armatürlerin kullanılması önerilmektedir. Bu noktada kullanılacak ürünün teknolojisi; yani LED mi yoksa flüoresan altyapısının mı kullanılacağı işletme süresine bağlı olarak belirlenmelidir. Genel olarak kısa süreli kullanımın olduğu ve yıllık işletme süresinin 4000 saatin altında olduğu noktalar için LED sistem kullanımı ekonomik olmayacaktır. Bu noktada özellikle klinik alanlar gibi kısa süreli kullanımın ve yüksek ışıksal çıkışın istendiği noktalarda flüoresan altyapılarının kullanılması önerilmektedir. Buna karşın koridor ve genel mahaller gibi sürekli kullanımın ve nispeten daha düşük ışıksal güce ihtiyaç olunan noktalarda LED sistem kullanımı önerilecektir. Koridor ve genel mahaller için gün ışığı, varlık ve zamana bağlı dimmerleme (ışık seviyesinde oynama) yapabilecek armatür ve kontrol sistemlerinin kullanımı özellikle önerilmektedir. Hasta odalarında ise kademelendirme yapılması yeterli görülmektedir.

Uygulama-yatırım önceliği en yüksek enerji kayıplarının görüldüğü elektromanyetik balastlı 4x18W armatürler üzerinden gerçekleştirilmelidir. Bu noktadaki ikinci tercih kriteri ürünün yıllık kullanım süresi olacaktır. Bu süre modernizasyon önceliği ve kullanılacak ekipman yapısının LED mi yoksa yeni nesil flüoresan ışık kaynağı mı olacağı konusundaki karar için belirleyici olacaktır.

Günümüz aydınlatma teknolojisinin geldiği nokta, mevcut tesislerde; %50’nin üzerinde verimlilik-tasarruf sağlanmasına olanak sunabilecek düzeydedir. Genel olarak uygun mühendislik çalışmalarıyla oluşturulması durumunda, bu verimlilik-tasarruf potansiyelinin daha da artırılması mümkündür. Fakat tasarruf konusu öncesinde, mevcut aydınlatmaların; öncelikle standartlara uygun yapılması zorunludur. Zira birçok hastanede, çoğu zaman koridorların, hasta yatak odaları, poliklinikler ve doktor-muayene odalarından daha iyi aydınlatıldığı ya da performans ve konfor ölçütleri açısından hiçbir standarda uyulmadığı da görülebilecektir. Bu noktada düşünülen “verimlilik arttırıcı proje” ve yatırımlarda geri ödeme süreleri esas alındığında öncelik sıralamasında iki faktör belirleyici olmaktadır. Bunlar “armatürün sistem verimliliği” ve “yıllık kullanım süresi”dir.

Yazı: Dr (Ad). Serhat Özenç, Elektrik Mühendisi/Aydınlatma Sistemleri Uzmanı
Arif Künar, Elektrik-Elektronik Mühendisi, LEED, EKB Uzmanı ve Bina Enerji Yöneticisi
VEN ESCO A.Ş.