潔凈手術室對空調自動控制技術要求遠遠高于一般的舒適性空調。必須有完善的自動控制系統,才能保證空調系統的正常運行,使潔凈手術室可以達到技術指標要求。本文就工程實例——某醫院潔凈手術部的凈化空調自動控制的設計作一些介紹。
1 手術部凈化工程簡介 醫院病房大樓潔凈工程位于5層手術部及6層重癥監護室( ICU) 。其中5層手術部設2套百級手術室、4套千級手術室、12套萬級手術室,以及潔凈走廊、污物走廊、輔助用房等; 6層設1間萬級重癥監護室及其輔助用房;設備夾層位于5層與6層之間。百級、千級潔凈手術室凈化空調系統采用一拖一形式,即一臺潔凈空調循環機組供應一間手術室。萬級潔凈手術室采用一拖三形式,新風集中預處理。潔凈走廊、污物走廊、輔助用房等設4臺潔凈空調循環機組,新風自取。重癥監護室及其輔助用房設一獨立系統,采用1臺潔凈空調循環機組,新風自取,空調系統采用一次回風方式。大樓潔凈工程獨立設一套中央空調系統,采用4臺風冷熱泵式冷水機組,冷水機組(內置冷凍水泵)集中設在6層裙房屋面。 手術室凈化工程
2 空調自動控制系統功能及其技術指標手術部的凈化空調機組自動控制系統實現如下功能: ①對各凈化空調機組的所有參數(如室內溫度、濕度、壓力、過濾器狀態等) 進行監測;②對各凈化空調機組的運行狀態、故障狀態進行監測; ③遠程(監控室或護士站)設置各手術室內的溫度、濕度,并可遠程調整控制參數,保證環境參數的恒定,符合手術要求; ④各手術室內就地顯示溫度、濕度、風機狀態、機組的運行狀態和故障報警信息。
3 各空調控制系統設計
3. 1新風系統的監控設計
3. 1. 1新風系統配置組成本工程手術室新風采用集中預處理方式,共設計了2臺新風機組。新風機組設置風機、均流、中效、亞高效過濾、表冷、抽濕再熱、出風等功能段,采用二管制。機組將冷熱盤管置于正壓段,有利于冷凝水順利排出,防止機內積水而滋生細菌,避免空調系統二次污染。為達到凈化空氣的目的,新風處理機組設置初效、中效和亞高效3級過濾,并在進口處安裝防雨、防蟲網。同時,機組內配置特定波長的紫外線燈,對過濾網及盤管進行殺菌處理。
3. 1. 2新風系統DDC監控 新風機組監控的主要內容包括溫度調節、濕度調節與空氣潔凈度處理。主要目的是對空調系統中的新風風量、溫度、濕度進行控制,根據工藝要求把新風量、新風溫度與濕度控制在合適的范圍之內。新風系統的各類模擬量輸入(A I) 、輸出點(AO)與數字量輸入(D I) 、輸出點(DO)的設置。
新風機組監控控制功能及控制方式如下:(1) 狀態監視檢測。檢測初效、中效、亞高效過濾器和風機壓差開關狀態,風機變頻器運行狀態和故障報警,過濾器堵塞報警。(2) 溫度、濕度調節。① 送風溫度自動控制。冬季自動調節熱水閥開度,保證送風溫度為設定值;夏季自動調節冷水閥開度,保證送風溫度為設定值。②送風濕度自動控制。鑒于大樓內無蒸汽來源及福州地區冬季濕度相對較大,手術室空調凈化系統冬季加濕采用新風集中加濕(電極式加濕)后送入各循環機組的方式。為滿足Ⅰ級手術室及ICU的濕度要求,循環機組內均設電極式加濕器。加濕水源可達到直接飲用水標準。考慮到現場地處福州,濕度較大,在整個系統的控制設計中采用除濕優先的控制方法,即在控制時,始終優先考慮控制濕度。當溫度達到設定值而濕度仍然較高時,繼續打開冷水閥進行除濕。同時,根據需要調節電加熱,進行再加熱處理。由于在溫度上升過程中相對濕度也會隨之下降,從而可確保濕度控制在設定范圍內。
(3) 空氣潔凈度控制。通過設置初效、中效、高效空氣過濾網3級過濾,使空氣達到所要求的潔凈度。
(4) 風機控制。風機控制箱設有手動/自動選擇開關,平時位于自動狀態。由護士站(或監控中心)通過自動控制系統遠程控制或按預先設計好的時間程序自動控制風機起/停。
(5) 聯鎖控制。電磁調節閥、新風風門與風機起動聯鎖。當送風機起動時,開冷水閥(熱水閥)和新風風門,調節冷水閥(熱水閥) ;風機停止后,新回風風門、電動調節閥、電磁閥自動關閉。風機起動后,其前后壓差過大時故障報警,并聯鎖停機。新風機組與空調機組聯鎖,先起動新風機組才能起動空調機組。只要有一間手術室工作,新風系統就起動運行; 只有在整個手術部關閉(檢修或維護)時,新風機組才可停止工作,關閉新風口處電動閥。 手術室凈化工程
3. 2 空調循環機組的監控設計
3. 2. 1空調循環機組配置組成空調循環機組設置風管、送風、表冷、電加熱、電極加濕等功能段,采用二管制。機組將冷熱盤管置于正壓段,有利于冷凝水順利排出,防止機內積水而滋生細菌,避免空調系統二次污染。為達到凈化空氣的目的,循環機組設置初效、中效2級過濾,并在靜壓箱處設置高效過濾器。
3. 2. 2空調循環機組DDC監控空調循環機組監控主要實現溫度調節、濕度調節、壓差調節與空氣潔凈度處理。其目的是對空調系統中的新風風量、溫度、濕度進行控制,為手術室提供合適的溫度、濕度、氣流速度、高潔凈度的空氣。百級手術室空調循環機組各類模擬量輸入(A I) 、輸出點(AO)與數字量輸入(D I) 、輸出點(DO)的設置如圖2所示。空調循環機組監控功能及控制方式如下
(1) 狀態監視檢測。檢測初效、中效、高效過濾器和風機壓差開關狀態,風機變頻器運行狀態和故障報警,過濾器堵塞報警等。
(2) 溫度、濕度調節。① 送風溫度自動控制。冬季自動調節熱水閥開度,保證回風溫度為設定值;夏季自動調節冷水閥開度,保證回風溫度為設定值。②回(送)風濕度自動控制,監測回風濕度。潔凈手術部以濕度優先。根據濕度設定值調節加濕閥,使濕度滿足各潔凈手術部需求。除濕控制為自動調節冷水閥開度及冷凍除濕機(新風機) 。同時,根據溫度需要調節電加熱,進行再加熱處理,保證濕度達到設定值。
(3)壓差調節。各潔凈手術室空調循環機組的新風支管上均設置電動雙位定風量器,向各循環風系統分配新風,即手術室空調啟用時,定風量器設定為高檔風量,滿足新風量及正壓要求。在手術室空調停用時,定風量器設定為低檔風量,維持手術室內壓力穩定。新風機組及空調機組內,風機根據系統阻力進行變頻調節,保證風量達到設定值。
(4) 空氣潔凈度控制。通過設置初效、中效、高效空氣過濾網3級過濾,使空氣達到所要求的潔凈度。
(5) 風機控制。風機控制箱設有手動/自動選擇開關,平時位于自動狀態。護士站(或監控中心)可以通過自動控制系統遠程控制或按預先設計好的時間程序自動控制風機起/停。
(6) 聯鎖控制。電磁調節閥新風風門與風機起動聯鎖。當送風機起動時,開冷水閥(熱水閥)和新風風門,調節冷水閥(熱水閥) 。風機停止后,新回風風門、電動調節閥、電磁閥自動關閉;風機起動后,其前后壓差過大時故障報警,并聯鎖停機。新風機組與空調機組聯鎖,先起動新風機組才能起動空調機組。 手術室凈化工程
3. 3 排風機的監控設計排風系統內均設置手動風量調節閥及止回閥。手術室排風口均帶F8中效過濾器,其他潔凈區排風口帶F5中效過濾器。排風系統控制功能及控制方式如下:
(1) 風機控制。風機控制箱設有手動/自動選擇開關。平時開關位于自動狀態。由護士站(或監控中心)通過自動控制系統遠程控制或按預先設計好的時間程序自動控制風機起停。
(2) 聯鎖保護控制。潔凈手術室、潔凈走廊、污物走廊、重癥監護室及無菌、消毒等輔助用房設有機械定風量排風系統。手術室排風機與房間門及空調機組聯動。室內排風機與自動門聯鎖,設有延時裝置。瞬間開門,排風機立即停止。關門并建立正壓以后,才可起動排風機。
(3) 過濾器堵塞報警。中效空氣過濾網兩端壓差過大時報警,提示清掃。
3. 4 風冷熱泵式冷水機組的監控設計本潔凈工程獨立設一套風冷熱泵式冷水機組系統,為凈化空調提供冷熱源。目前,冷水機組的監控設計有2 種方式: 一種是通過RS - 232 或RS - 485 /422串口通信(或通過標準通信網關)的方式與冷水機組實現完全開放式的數據通信。在凈化自控系統中央站自由讀取冷水機組內部數據,取得內部詳細參數(如運行狀態、油溫、油壓、供回水溫度、負荷狀況等) ,提高冷凍系統群控的性能,降低機組故障率,延長機組使用壽命。另一種是采取干接點的方式。此方式在冷水機組的控制箱內提供干接點信號,直接同現場控制器的I/O點連接。
風冷熱泵、冷水機組控制功能及方式如下:
(1) 冷負荷需求量的計算。根據空調供水、回水溫度和供水流量測量值,自動計算建筑空調實際所需冷凍負荷量。
(2) 冷水機組臺數控制。根據建筑所需冷負荷及差壓旁通閥開度,自動調整冷水機組運行臺數,達到最佳節能的目的。
(3) 機組聯鎖控制。實現空調水蝶閥、起動循環水泵和開熱泵機組的開啟,以及停熱泵機組和關閉循環水泵及空調水蝶閥。
(4) 空調水壓差控制。根據空調供水與回水壓差,自動調節旁通調節閥,維持供水壓差恒定。
(5) 水泵保護控制。水泵起動后,水流開關檢測水流狀態,如遇故障則自動停機。
(6) 機組定時起/停控制。根據事先制定的工作及節假日作息時間表,定時起/停機組。自動統計機組各水泵的累計工作時間,提示定時維修。 手術室凈化工程
(7) 機組運行參數。監測系統內各檢測點的溫度、壓差等參數,實現自動顯示。并能夠實現定時打印及故障報警。
(8) 水箱補水控制。自動控制進水電磁閥的開起與關閉,使膨脹水箱水位維持在允許范圍內,水位超限進行故障報警。
4、空調自動控制系統構成自動控制系統的控制方式有集散式控制和分布式現場總線控制。工程設計中應用較多的是集散式控制系統。集散式控制系統是隨著計算機在環境控制中的應用而發展起來的一種智能化控制管理網絡。它由中央管理站、各種DDC控制器及各類傳感器、閥門、執行機構組成,能夠完成多種控制及管理功能。具有集中操作、管理和分散控制的功能,能夠實現設備管理自動化、智能化、安全化、節能化,為醫務人員和病人提供舒適、便利、安全、高效的環境。該工程凈化空調自動控制系統方案如圖3所示。 中央控制系統主機置于手術部監控室內,DDC控制器分散置于技術夾層,護士站設有監控分站。手術部的凈化空調機組工藝系統不同于一般基本配置的空調機組,且管理上較為獨立,歸手術部內醫護人員使用。故需要在手術部獨立設置監控室,以便于醫務人員對手術部的凈化空調自動控制系統進行全面的監控和管理,并可遠程對手術室各參數的設定進行修正、調整。
醫院凈化空調自動控制系統的設計中,由于空調控制工藝不盡相同,故電氣設計人員更需了解凈化空調的基本原理,并與空調設計工程師進行溝通,結合空調設計的空氣處理流程方案,提對自動控制系統的自控要求,合理地設計電氣監控方案。 想了解更多相關知識，請訪問我們官方網站。
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