洁净手术室空调净化系统的特点、设计及安装

洁净手术室空调系统的特点、设计及安装

　　摘 要 　　现代医院的发展，对室内环境的要求越来越高，医院的洁净手术部尤其突出，由此导致洁净手术部的空调系统的能耗水涨船高。文章就空调系统的优化以及为之服务的自动控制系统，做出了新的改进设计。 
　　关键词 
　　手术部新风系统 净化空调系统 自动监控系统 
　　一、净化空调系统设计 
　　（一）集中新风机组的过滤系统 
　　按照《医院洁净手术部建筑技术规范》（以下简称《规范》）规定，医院洁净手术部新风系统可采用集中系统，而集中新风机组送新风已是现如今各医院洁净手术部处理新风的首选方案。空气过滤方面一般在净化空调系统中至少设置三级，第一级应设置在新风口或紧靠新风口处，第二级应设置在系统的正压段，第三级应设置在系统的末端或紧靠末端的静压箱附近。现如今国内比较常见的做法是集中新风机组内设置粗效、中效、亚高效三级过滤，而循环机组设置粗效、中效，末端高效三级过滤，确保净化要求。 

　　（二）湿度优先和干盘管控制原理 
　　对于洁净空调系统来说，温湿度的处理是保证系统恒温恒湿的关键，尤其在我国的东南地区，夏季天气闷湿高热，空调室内的高湿度往往发生在非设计工况，这是由于非设计工况时室内的显热负荷降低，而潜热负荷变化不大，导致室内的热湿比减少，降低了系统的除湿能力。 
　　依据《规范》要求，手术部空调系统模式是由集中新风处理机组与手术室循环机组所组成，由于新风集中处理，强调了手术室合适的温湿度控制，这样一是提出了湿度有限控制的理念，即将相对湿度控制在50%左右使微生物处于最不利环境，或者说实现无菌环境关键之一就是湿度控制。二是提出了“余湿是污染物”的理念，新风的任务是消除室外的污染，即余湿与其他污染物。其他污染物可通过在新风机组内设置初中亚高效过滤器来解决，而余湿的处理可通过技术手段来对付。 
　　在夏季工况，可加大新风机组的制冷量，将新风通过新风机组内多排表冷盘管集中降温除湿处理，尽可能的将新风所含的绝对湿度降到最低，确保处理过的新风的送风焓值不大于手术室内设定值。此时过干的新风可以抵消室内的散湿，而循环机组只须承担室内显热负荷，使机组盘管趋向于干盘管方式运行，避免产生大量冷凝水的同时也避免了传统恒温恒湿处理方式中的大量冷热量抵消，整体能耗大大降低。同时，由于循环机组所排出冷凝水的减少，也最大限度降低了在循环机组中滋生细菌的可能性，从而可以保护设置在末端的高效过滤器，延长使用寿命。 
　　（三）防止空调系统二次污染的措施 
　　在洁净空调系统中，主要的污染物是余湿余热和尘菌等。在各空气处理机组盘管前加初、中效过滤器；在机组结构上将盘管设置在正压段，以利于冷凝水顺利排出，彻底杜绝因积水而滋生细菌、污染和臭气；盘管翅片采用亲水膜平翅片，有效减少系统中的水滴，确保高效过滤器之前系统内的空气相对湿度不大于75%；将过滤器设在风机与盘管之间，使过滤器既满足处于机组正压段的要求，又能保护盘管，减少盘管上的积尘积菌。 
　　（四）新风的恒定和保证 
　　依据《规范》，对于洁净手术部的新风量有着严格的要求，且需尽可能的取最大值，为了保证新风量的供给正常，在所有自取新风机组的入口处均设置电动密闭阀，机组停机时电动密闭阀处于关闭状态；循环机组新风支管道上设置电动双位机械式定风量阀，当某一系统正常运行时，其所属的新风电动双位机械式定风量阀打开到最大新风量位置，机组送风机变频到所需风量，排风机启动，该系统处于工作状态，当系统停止使用，其所属的新风电动双位机械式定风量阀打开到保证正压所需的风量值，保证系统的正压。 
　　（五）优化系统降低能耗 
　　因在手术设施要求、装备性能以及环境控制质量等直接与手术相关的因素上不能降低，因此我们需要在技术手段上，通过优化系统，降低造价成本及能耗；采取相应的措施，提高手术室使用率，加快手术周转率，加大手术量；改革医疗体系、推广性价比高的医疗模式等非手术相关的因素，才能有效降低手术成本，主要节能措施如下： 
　　1.自控节能。洁净空调自控系统可实现全面监控，并可自动运行，可使空调设备运行方案达到最优，每年节约设备运行费用10%～30%。循环机组、新风机组风机变频控制，使空调送风风压始终能够满足系统阻力变化，达到系统风量的要求的同时，满足节能的需要。系统运行稳定性强，可靠性高，温湿度控制精度高，可使净化区域的湿度值精度分别控制在±1℃和±5%以内，中控室界面控制范围可进行自行设置，范围越大，设备运行成本越低。循环机组采用干盘管和湿度优先原理，通过动态平衡电动调节阀和DDC等自控产品，实行自动监控，满足室内恒温恒湿的同时，避免了冷热抵消的能源浪费，从而达到节约能源的目的。 
　　2.干盘管节能。在夏季工况，将新风通过新风机组内多排表冷盘管集中降温除湿处理，确保处理过的新风的送风焓值不大于手术室内设定值。过干的新风可以抵消室内的散湿，循环机组只须承担室内显热负荷，使机组盘管趋向于干盘管方式运行，避免产生大量冷凝水的同时也避免了传统恒温恒湿处理方式中的大量冷热量抵消，整体能耗大大降低。 
　　3.变频节能。空调机组采用变频器实现无极变速调节。循环机组是按变风量系统设计，而按定风量系统运行。循环机组运行初期，由于各级过滤器阻力较小，送风机在系统较低阻力下运行，其出风量远远超过设计风量。随着各级过滤器阻力的增加，送风机的送风量会逐渐减少。所以循环机组的运行是根据送风管的动压（送风量）由变频器控制送风机变速运行，在确保洁净区洁净所必须循环风量的同时，做到节能、经济合理运行。出风管上设动压（风量）传感器，以此信号作为变频器控风机运行的主控参数。新风机组采用无级变频风机，自动监测和控制新风机组的频率，满足各洁净室使用的新风量要求。通过DDC控制输出不同的电压（0～10V）给新风机组控制的变频器，控制新风机组风机风速，满足不同情况下的新风量要求，从而达到节约能源的目的。 　　4.送风天花高效过滤器采用折叠布置形式节能。增大高效过滤器的过流面积，降低系统阻力，相应可降低选用机电功率，节约运行费用。 
　　5.过滤器超低阻力技术节能。净化区域内所有回风口安装超低阻高中效过滤器，降低系统运行阻力，机组电机功率减小，节约运行费用。 
　　6.机组防冷桥结构技术节能。减少冷热损失，节约能源消耗。 
　　二、中央空调自动监控系统 
　　洁净手术部作为医院中的重要区域，由于其建筑功能和空调系统工艺的特殊要求，为之服务的自动控制系统要更符合其特点和具有人性化。 
　　（一）系统特点 
　　系统对手术部内的中央空调、冷水机组、新排风系统、照明与配电系统、给排水与换热站、动力站动力设备等各种设备进行集中管理及分散控制，使用户通过现代化的管理方式，在满足环境工艺技术参数的各项要求的同时，提高效率，节约能源，降低运行费用。 
　　现场控制器自动监测室内温度、湿度、正压值、组合式空调器风机启/停状态、初效过滤器堵塞状态、中（高）效过滤器堵塞状态。 
　　组合式空调器有任何异常状态，系统均视为故障讯号，并立即报警，报警包括：过滤器阻塞报警、室内温度超限报警、室内湿度超限报警、风机状态异常报警、风机启动失败报警等。 
　　整个空调控制系统与风机联锁，当风机启动时，控制系统启动；电动水阀与风机连锁，当风机停机时，相应阀门关闭；加湿器与风机联锁，当风机停机时，加湿器相应阀门关闭；电加热与风机连锁，当风机停机时，电加热停止工作；自动门与排风机组联锁，开门时，排风自动关闭。 
　　（二）控制过程 
　　当系统使用时，其所属的新风电动双位机械式定风量阀打开到最大新风量位置，机组送风机变频到所需风量，排风机启动，该系统处于工作状态。 
　　系统回风主管上安装温湿度传感器，用于检测系统平均温湿度，以此信号作为DDC控制机组比例积分电动冰水阀、比例积分电动热水阀和电极式加湿器工作运行的主控参数。 
　　空气处理机组夏季模式为干工况运行模式，盘管冰水制冷降温和热水加热升温；冬季模式为热水加热和加湿。 
　　粗、中、高效各级过滤器均配有压差报警开关。报警信号送至情报面板和DDC。 
　　循环空气处理机组采用变频器实现无极变速调节。 
　　循环空气处理机组新风管上设置电动双位机械式定风量阀。系统开，电动双位机械式定风量阀自动调节到最大新风量位置，满足系统运行所需的最大新风量；系统关，电动双位机械式定风量阀关到最小新风量位置，满足室内正压值。