浅析某医院洁净手术部净化空调系统的自动化设计
当前，患者在手术治疗期间会出现不同程度的感染，使得患者的病情康复受到阻碍，做好净化室内空气则是医院需要积极研究的问题。医院洁净手术部则是利用净化设计来防范室外污染物侵入室内，洁净手术部空调自动化设计时把握好场合空调工作原理及工艺流程，有助于电气控制系统设计的有序进行。基于此，本文结合实例对医院工程中洁净手术部净化空调系统的自动化设计进行了探讨。
引 言
手术感染一直都是临床治疗中的难点，医院洁净手术部在净化室内空气方面的作用尤为显著，可有效防止各类污染的发生且避免病菌的扩散。这不仅有助于医院创造良好的手术条件，也为病人和医务人员提供的健康的环境。高空气洁净度对于洁净手术室而言是很重点的要求，空气净化处理有助于达到手术室洁净标准的要求。因此，洁净手术室对空调自动控制技术要求远远高于一般的舒适性空调。必须有完善的自动控制系统，才能保证空调系统的正常运行，使洁净手术室可以达到技术指标要求。
1、实例概况
某医院病房大楼洁净工程处在5层手术部及6层重症监护室(ICU)。具体情况为，百级、千级洁净手术室净化空调系统选择一拖一形式，一台洁净空调循环机组供应一间手术室。万级洁净手术室选择一拖三形式，新风集中预处理。4台洁净空调循环机组运用于洁净走廊、污物走廊、辅助用房等。在重症监护室、辅助用房之间建立独立的系统，选择1台洁净空调循环机组，新风自取，空调系统选择一次回风方式。大楼洁净工程设计的中央空调系统为独立运行，选择4台风冷热泵式冷水机组，冷水机组(内置冷冻水泵)集中布置于6层裙房屋面。
2、空调控制系统的监控设计
2.1空调循环机组
2.1.1配置构成：空调循环机组结构中要设计多个功能段，包括：风管、送风、表冷、电加热、电极加湿等，选择的是二管制。机组把冷热盘管分布在正压段，这对冷凝水的排出有促进作用，避免机内积水而造成滋生细菌，防止空调系统出现新的污染。考虑到实现空气净化的效果，对循环机组布置初效、中效2级过滤，同时对静压箱处布置高效过滤器。
2.1.2 DDC监控：采取空调循环机组监控的最终目的是为了创造良好的运行环境，如：温度调节、湿度调节、压差调节、空气处理等。采取的监控方法包括：(1)状态监视方面。主要是检查初效、中效、高效过滤器等元器件的具体状态，也包括风机变频器、过滤器等方面的情况。(2)温度湿度方面。主要是对温度、湿度进行调节，包括：①送风温度自动控制。冬季时对热水阀开度自动调节，维持回风温度的科学性；夏季对冷水阀开度自动调节，维持回风温度的科学性。②回风湿度自动控制。按照湿度标准要求对加湿阀有效调整，确保湿度能达到洁净手术部要求。除湿控制一般包括：自动调节冷水阀开度、冷冻除湿机等。另外，结合温度的要求应该对电加热给予调整，通过加热处理保证湿度满足设定值要求。(3)压差调节。对空调循环机组的新风支管需添加相应的装置，通常都要安装电动双位定风量器，以持续把新风传送到各个循环系统中，确保了新风量及正压的条件。(4)空气洁净度。对空气洁净度的控制主要是设计过滤网，通常是利用3级过滤，即：初效、中效、高效等，保证室内空气满足标准的洁净度。(5)风机控制。风机控制箱需添加手动/自动选择开关，日常运行期间要保持在自动状态。护士站则根据自动控制系统中的远程控制对风机起/停进行操作。(6)联锁控制。电磁调节阀新风风门、风机起动之间的联锁反应。送风机开启之后，开冷水阀和新风风门，调节冷水阀。风机中断之后，新回风风门、电动调节阀、电磁阀自动关闭。通过这样的控制流程来实现空调机组的有效监控。
2.2新风系统
2.2.1配置组成：此次案例工程里提到的手术室新风选择集中预处理方法，一共布置了2台新风机组。新风机组的功能段较多，如：风机、均流、中效、亚高效过滤、表冷、抽湿再热、出风等，也选择二管制。机组把冷热盘管布置在正压段，这对冷凝水的有效排除有促进作用，可避免机内积水造成的滋生细菌，放置空调系统出现二次污染。考虑到这增强系统的净化空气效果，对新风处理机组同样设计了3级过滤，包括：初效、中效、亚高效等级别。另外，机组内配置特定波长的紫外线灯，有助于过滤网及盘管的杀菌处理。
2.2.2DDC监控：新风机组监控涉及到温度调节、湿度调节、空气洁净度处理。新风系统的各类模拟量输入(AI)、输出点(AO)与数字量输入(DI)、输出点(DO)等。
采取新风机组监控能发挥出多方面的作用，但在控制时要严格按照标准操作，具体情况为：(1)状态监视。对初效、中效、亚高效过滤器的具体状况详细检查分析，同时观察风机变频器、故障报警、过滤器堵塞等方面的情况。(2)实现温度、湿度的有效调控。①送风温度。冬季对热水阀开度自动调节，维持送风温度处于标准范围；夏季对冷水阀开度自动调节，维持送风温度在标准范围内。②送风湿度。考虑大医院建筑内无蒸汽，且该区域冬季湿度偏大，手术室空调净化系统冬季加湿选择新风集中加湿后送入各循环机组的方式。要想达到Ⅰ级手术室、ICU的湿度标准，循环机组内要添加相应的电极式加湿器。 (3)空气洁净度控制。利用所分布的3级过滤网，保证空气的洁净度处于标准范围。(4)风机控制。风机控制箱一般设计了手动/自动选择开关，正常情况下都属于自动状态。由护士站利用自动控制系统远程控制对风机起/停进行操控。(5)联锁控制。主要是电磁调节阀、新风风门与风机起动联锁。在送风机起动状态下，开冷水阀和新风风门，调节冷水阀；当风机中断运行后，新回风风门、电动调节阀、电磁阀则会自行关闭。通过新风机组与空调机组之间的相互连接，可以发挥出更好的调节作用，保证空调机组的正常运行。如果院内某一件手术室正在使用，则新风系统便会开启运行；而当手术部关闭后，新风机组才会随之中断工作。
2.3风冷热泵式冷水机组
此次研究的工程中，建立了一套风冷热泵式冷水机组系统，由于该系统是独立运行操控，可以给空调系统输送必要的冷热源。从现有的设计方案看，设计冷水机组的监控集中在以下两种方式：（1）经过RS-232或RS-485/422串口通信，将其和冷水机组构成全部开放式的数据通信。通过净化自控系统的协助运行下，中央站可随意收集冷水机组内部数据，最后得到系统具体的参数指标，从而改善了冷冻系统内部的控制性能，减小了机组故障的发生率。（2）干接点的方式。这种方案是在冷水机组的控制箱内传输干接点信号，且与控制器的I/O点之间相互连接。 风冷热泵、冷水机组的具体情况为：(1)冷负荷需求量。计算这一指标时要参照空调供水、回水温度、供水流量等三方面的具体情况，对建筑空调需要的冷冻负荷量自动计算。(2)冷水机组台数。控制台数是要按照建筑所需冷负荷、差压旁通阀开度等方面的情况自动调整，以保证系统运行后的能耗最小。(3)机组联锁控制。实现空调水蝶阀、起动循环水泵和开热泵机组的开启，以及停热泵机组和关闭循环水泵及空调水蝶阀。(4)空调水压差控制。根据空调供水与回水压差，自动调节旁通调节阀，维持供水压差恒定。(5)水泵保护。当开启水泵之后，水流开关则会对水流的状态进行检测，在发生故障之后则会自行中断系统。(6)机组定时起/停。按照之前安排的工作时间、休息时间，对机组的起/停定时操作。(7)机组参数。主要指的是系统的运行参数，监测系统会完成多个参数的检测，如：温度、压差等，根据参数指标情况判断系统是否存在故障。(8)水箱补水。对进水电磁阀的开起与关闭进行自动控制，让膨胀水箱水位处于标准状态，出现异常情况后可及时报警。
2.4排风机的控制
设计排风系统时都要对结构上添加手动风量调节阀、止回阀。而手术室排风口要添加F8中效过滤器，别的洁净区排风口带F5中效过滤器。排风系统具备的相关功能与操控方法：
(1)风机控制。通常控制风机可借助于两种开关方式，即：手动开关、自动开关。正常工作中的开关位属于自动状态，经过护士站利用自动控制系统远程控制风机的起停。(2)联锁保护。这种保护分布的地方较多，如：洁净手术室、洁净走廊、污物走廊、重症监护室等，都属于机械定风量排风系统。室内排风机中添加了相应的延迟设备，能发挥出瞬间开门、快速调控的效果。 (3)过滤器堵塞报警。通常报警系统动作都是在中效空气过滤网两端压差偏大时，以告知医院人员尽快清理。
3、空调自动控制系统组成
根据现有的空调系统技术看，自动控制系统主要包括集散式控制、分布式现场总线控制等两大方式，集散式控制系统则是运用最广泛的。其主要包括：中央管理站、DDC控制器、传感器、阀门等部分构成，从而实现了多个方面的控制管理效果。
中央控制系统主机分布在手术部的监控室里，DDC控制器则涉及在技术夹层，护士站设置了监控分站。与常规基本配置的空调机组相比，手术部的净化空调机组工艺系统具有自己的特殊性，其在管理方面相对独立写，协调主要服务于手术部内医护人员。因而必须在手术部单独建立一个置监控室，这样才能更好地服务于医务人员对手术部的净化空调自动控制系统，保证更加全面、可靠的净化效果，在遇到异常情况时可对相关参数进行调整。