DSA及層流病房凈化空調自控系統設計要點

竇甜華 / 張 強 / 李 朋

(山東同圓設計集團有限公司， 山東 濟南 250101)

0 引言

醫院作為特殊的公共場所，存在各種病菌，為降低感染率，提高療效，保持室內空氣凈化狀態，醫院空調凈化工程是一項值得重視的工作。本文介紹某醫院保健綜合樓DSA和血液病房凈化工程。該工程DSA凈化區域共設Ⅲ類DSA一間，另設無菌室、準備間、操作間(十萬級)等相關輔房。血液病房共設Ⅰ類病房10間，另設潔凈走道、潔凈輔房(萬級)、男女衛生通道(十萬級)、探視走道(非凈化)等相關輔房。根據潔凈級別設計凈化空調系統，每套凈化空調系統各由一個控制柜控制，對各房間潔凈空調系統進行自動控制和系統調節，實現系統空調機組間聯鎖運行和溫濕度的全自動控制[1]。

1 DSA及層流病房自控系統設計目標

在滿足空調系統、新風系統在各系統獨立運行的基礎上，為實現節能優化與科學管理而集成一個具有開放性與可擴展性的自動控制系統。在控制中心，可以對所用設備進行集中監測、控制和自動化管理，最終提供一個完全滿足DSA及層流病房有關安全、舒適、節能、方便、管理高效要求的理想環境。

2 空調自動控制系統原理[2]

本系統由溫度傳感器(TE)、濕度傳感器(HE)、壓差開關(PdA)、電動調節閥執行機構(TV)、直接數字控制器(DDC)和傳輸線路組成，對空調機組進行自動控制。在自動狀態下，通過DDC可實現空調機組的自動啟停，并利用溫濕度傳感器測量回風溫度及濕度信號，與終端操作面板的設定值進行比較，經過PI、PID等運算輸出控制信號自動調節水閥以及加濕器的開啟，從而實現室內對溫、濕度的要求。

在中、高效過濾器兩端安裝壓差開關，監測兩端壓差，超過壓差設定值即輸出信號，分別通過空調配電箱(中效)以及控制面板(高效)提示用戶進行更換。在送風機兩端亦設有壓差開關，監測兩端壓差。風機發生故障時，輸出報警信號至DDC，DDC發出命令停止機組運行，以免風機空轉損壞，同時將報警信號發送至控制面板。

DDC控制器集中布置在設備層，終端操作面板設于病房內或手術室內，實現對空調的統一控制。操作面板內有風機啟停按鈕、狀態顯示、當前溫濕度顯示及調節和高效過濾器報警信號，報警信號用于通知維修人員及時故障排除、維修。空調系統設置上位機，所有現場控制器連接至上位機，便于集中管理及監測機組的運行狀態。原理圖如圖1所示，DDC外部線路表如表1所示。

注：聯鎖控制，風機停止后，電動調節閥、電磁閥自動關閉；電加熱、加濕不得啟動。圖1 空調自控原理圖

代號用途狀態導線規格A初效報警信號DIRVV 2×(0.75～1.5)B冷水電動閥控制信號AORVVP 2×(0.75～1.5)+RVV2×(0.75～1.5)C熱水電動閥控制信號AORVVP 2×(0.75～1.5)+RVV2×(0.75～1.5)D蒸汽加濕控制信號AORVVP 2×(0.75～1.5)E風機壓差檢測態信號DIRVV 2×(0.75～1.5)F中效報警信號DIRVV 2×(0.75～1.5)G風機啟停控制信號DORVV 2×(0.75～1.5)H風機工作狀態信號DIRVV 2×(0.75～1.5)J風機故障信號DIRVV 2×(0.75～1.5)K手/自動信號DIRVV 2×(0.75～1.5)L變頻器控制信號AORVVP 2×(0.75～1.5)M面板啟停控制信號DIRVV 2×(0.75～1.5)N室內溫度設定信號AIRVVP 2×(0.75～1.5)P室內濕度設定信號AIRVVP 2×(0.75～1.5)R回風溫度信號AIRVVP 2×(0.75～1.5)T回風濕度信號AIRVVP 2×(0.75～1.5)+RVV2×(0.75～1.0)U風速檢測信號AIRVVP 2×(0.75～1.5)+RVV2×(0.75～1.0)

3 DSA及層流病房自控系統設計要點

3.1 壓差控制

在DSA及層流病房設計中，潔凈區與非潔凈區之間應維持一定的靜壓差。《潔凈室設計規范》規定：潔凈室室內壓力保持高于外部壓力，則是正壓潔凈室，反之則稱為負壓潔凈室。正壓潔凈室在運行過程中，是通過室外新風補充壓差風量來維持潔凈室的正壓差，使潔凈室內壓力高于非潔凈區壓力，即送風量大于回風量、排風量及漏風量之和，通過控制新風機(電機)轉數變頻來實現，不僅大幅度的節電，且比單純調節風門開度實現的控制效果好。潔凈室壓差控制原則之一是送風、回風及排風系統的啟閉應連鎖控制，正壓潔凈室的聯鎖控制程序為先送風，然后回風、排風；關閉時的聯鎖控制程序與之相反。負壓潔凈室的聯鎖控制程序則與正壓潔凈室相反，排風量大于送風量，保持潔凈區為負壓。在實際運行中，潔凈室內原有壓差會受到門窗開啟、人員活動等因素影響，通過設置壓差傳感器來檢測房間的負壓，可以采用間歇式的測量或是連續式的壓力監測。當室內壓力值偏低時，連續式的壓力監測可即時發出聲光報警，并調整通風控制系統來維持室內壓差。

3.2 空氣凈化

潔凈空調自控系統中，空氣潔凈技術一般采用的是多級空氣過濾系統，最大限度地清潔潔凈區的病菌及懸浮顆粒。根據能夠過濾微粒的微徑大小及過濾效率，可分為初效、中效、亞高效、高效過濾器。一般，經過初、中效過濾器過濾后，可達到10 000級的空氣潔凈度，經過亞高效空氣過濾器后，可達到1 000級的空氣潔凈度。對于潔凈度要求達到100級甚至更高的超凈要求的潔凈室，則需要安裝高效過濾器。

工程新風送風空調凈化機組，設置初效過濾段、中效過濾段、風機段、表冷(加熱)段，由送風管道送入各凈化區。空調器回風口設置除菌過濾器，過濾來自循環風中的微粒。排風機組設置中效過濾段、亞高效過濾段、風機段、紫外線燈滅菌段，帶調節閥。排風亞高效過濾器處安裝自控儀表，自動檢測過濾器的氣流阻力變化，監測兩端壓差，并將此差壓信號進行顯示，超過設定值則報警，當氣流阻力值達到初阻力值的2倍時，輸出信號至空調配電箱及控制面板，提示用戶更換過濾器[3]。

3.3 溫、濕度控制

1)預冷卻是用于對室外新風的冷卻，可以提高冷卻精度，分散熱負荷負擔，多用于較精密的空調自控系統。二次冷卻是為達到室內所需的溫度，對預冷卻后的空氣進行進一步的制冷處理。二次冷卻與預冷卻的控制原理相同，一般都是通過調節表冷器冷凍水調節閥的開度，實現其流量控制，即采用精確的比例積分控制，以達到精確調節溫度的目的。

2)加濕操作一般在空氣干燥的季節(冬季或過渡季節)進行。一般通過電加濕器和蒸汽加濕器的功率調節或者開關控制來進行空氣加濕。本工程根據濕度控制要求，由濕度傳感器發出信號，DDC控制干蒸汽加濕器的電動調節閥開度，來保證室內濕度要求[4]。

4 安全節能

對DSA及層流病房而言，凈化空調自控系統除注意上述設計要點外，還需要滿足安全、節能等要求，主要有以下幾方面：

1)風機故障報警

在送風機兩端設有壓差開關，通過監測兩端壓差狀態判斷風機是否正常工作。若因電機燒毀或皮帶松動等原因導致風機停轉，則輸出報警信號至DDC，同時將報警信號發送至控制面板。

2)風機變頻控制

為維持潔凈區與非潔凈區之間一定的靜壓差，對風機轉數進行變頻控制，以穩定新風、回風比，變頻控制不僅可以大幅度節約電能，且比單純的調節風門開度實現的控制效果好。

3)計算機控制系統

充分利用計算機的強大運算及記憶等功能，編寫程序實現被控參數的控制及管理，實時數據采集、實施決策及實時控制不斷重復進行，使整個系統按規律進行控制、調節，其精確性、實時性及可靠性等方面都要遠遠高于模擬控制。且可根據其具體情況編制節能程序，以達到最佳的節能效果。

5 結束語

本文通過對某醫院DSA及層流病房凈化空調自控系統進行的細化設計。研究總結了醫院DSA及層流病房凈化空調自控系統的設計要點，以達到潔凈區域要求的凈化等級，解決和預防醫院內的交叉感染問題。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.醫院潔凈手術部建筑技術規范(GB 50333-2013)[S].北京：中國計劃出版社,2013.

[2] 許鐘麟.空氣潔凈技術原理[M].北京：科學出版社，2003,6.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.潔凈廠房設計規范(GB 50073-2013)[S], 北京：中國計劃出版社,2013.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.潔凈室施工及驗收規范(JGJ 71-2010)[S].北京：中國建筑工業出版社,2010.