Maria Margherita Obertino 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 ospedaliere piemontesi, allo scopo di individuare eventuali margini di risparmio.

Caratteristiche delle misure Misure effettuate Macchinario Ospedale Caratteristiche delle misure Oggetto delle misure CT BrightSpeed (GE) CTO di Torino 1 campionamento/5min per 1 settimana Macchinario e area TC 1 campionamento/2min per 1 settimana 1 campionamento/sec per alcune ore Studio dettagliato delle potenze in gioco durante un esame TC RM Signa HDx 1.5T (GE) 1 campionamento/2min per 6 giorni PET/CT Discovery LS (GE) S. Croce e Carle di Cuneo 1 campionamento/min per 4 giorni Macchinario e sala comandi Tutte 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 TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA - CT (Ospedale CTO - TO)

CT – descrizione e requisiti Gantry con tubo radiogeno e rivelatori montati su un anello rotante CT Bright Speed (GE) 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. Letto porta-paziente scorrevole e posizionabile con precisione all’interno del gantry dalla consolle di comando. 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 AREA CT ~62 m2 Temperatura tra 15°C e 24°C (massima variazione 3°C/h) Umidità relativa tra 30% e 60% (massimo gradiente 5%/h) SALA REFERTAZIONE SALA D’ATTESA Ambienti dotati di un sistema di termoregolazione con controllo dell’umidità integrato con condizionatori di emergenza. SALA COMANDI SCAN ROOM (~40 m2) Misurati in contemporanea i consumi dello strumento e dell’area CT

Potenza assorbita durante un esame CT Potenza massima: 50-60 kW durante produzione dei raggi X (15% del tempo di un esame) Scansione elicoidale Scansione assiale Scansione assiale Riposizionamento del paziente Iniezione del mezzo di contrasto e ri-localizzazione Potenza (kW) Scansione di localizzazione Fine esame Tempo (s) Misure ogni secondo

Distorsione armonica – CT ON Tensione (V) Corrente (A) Tempo (ms) 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

Potenza “reattiva” durante un esame CT Potenza attiva Potenza reattiva La potenza reattiva ricalca l’andamento della potenza attiva Potenza attiva (kW) Potenza reattiva (kVAR) Tempo (s) Rifasamenti non necessari ( cos(f) < 0.9 solo durante l’emissione dei raggi X ) Cos(F) Potenza reattiva (kVAR) Fattore di potenza Potenza reattiva Tempo (s)

CT: consumi Consumi giornalieri medi (giorni lavorativi) AREA CT: 93.5±0.6 kWh CT: 53±1 kWh La variabilità giornaliera è legata al diverso numero e alla diversa tipologia di esami effettuati. Consumi giornalieri medi (giorni festivi) AREA CT: 75±2 kWh CT: 44.5±1.5 kWh (CT usata dal Pronto Soccorso) Il 57% circa dei consumi totali e’ dovuto al macchinario

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

PET/CT: descrizione e requisiti PET/CT Discovery (GE) REQUISITI MACCHINARIO: requisiti CT rivelatori PET sempre accesi Gantry con rivelatori per fotoni e TC 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 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. Misurati in contemporanea i consumi dello strumento e della sala comandi

PET/CT: potenze assorbite Riscaldamento tubo radiogeno e calibrazione rapida (giornata tipica) Scansioni CT (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)

(durante l’orario di esecuzione degli esami diagnostici) PET/CT: consumi (durante l’orario di esecuzione degli esami diagnostici) Consumi di consolle di comando e computer: ~ 9% dei consumi del macchinario nella fase di “system on” [*] [*] [*] Utilizzo attuale: 8h x 5 gg Utilizzo intensivo: 12h x 6 gg Costo energia: 0.108€/kWh +IVA (20%). TOT: 6813 Euro TOT: 6970 Euro

LA RM (Ospedale CTO - TO)

RM: requisiti Gantry con: • il magnete principale RM Signa HDX 1.5T(GE) 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 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

RM: potenze assorbite e consumi Potenza massima < 40 kW (giornata tipica) Picchi dovuti alle radiofrequenze e alla generazione dei gradienti di campo Utilizzo RM: 12h x 5 gg Costo energia: 0.108€/kWh +IVA (20%).

Conclusioni: potenza assorbita 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