DSA及层流病房净化空调自控系统设计要点

窦甜华 / 张 强 / 李 朋

(山东同圆设计集团有限公司， 山东 济南 250101)

0 引言

医院作为特殊的公共场所，存在各种病菌，为降低感染率，提高疗效，保持室内空气净化状态，医院空调净化工程是一项值得重视的工作。本文介绍某医院保健综合楼DSA和血液病房净化工程。该工程DSA净化区域共设Ⅲ类DSA一间，另设无菌室、准备间、操作间(十万级)等相关辅房。血液病房共设Ⅰ类病房10间，另设洁净走道、洁净辅房(万级)、男女卫生通道(十万级)、探视走道(非净化)等相关辅房。根据洁净级别设计净化空调系统，每套净化空调系统各由一个控制柜控制，对各房间洁净空调系统进行自动控制和系统调节，实现系统空调机组间联锁运行和温湿度的全自动控制[1]。

1 DSA及层流病房自控系统设计目标

在满足空调系统、新风系统在各系统独立运行的基础上，为实现节能优化与科学管理而集成一个具有开放性与可扩展性的自动控制系统。在控制中心，可以对所用设备进行集中监测、控制和自动化管理，最终提供一个完全满足DSA及层流病房有关安全、舒适、节能、方便、管理高效要求的理想环境。

2 空调自动控制系统原理[2]

本系统由温度传感器(TE)、湿度传感器(HE)、压差开关(PdA)、电动调节阀执行机构(TV)、直接数字控制器(DDC)和传输线路组成，对空调机组进行自动控制。在自动状态下，通过DDC可实现空调机组的自动启停，并利用温湿度传感器测量回风温度及湿度信号，与终端操作面板的设定值进行比较，经过PI、PID等运算输出控制信号自动调节水阀以及加湿器的开启，从而实现室内对温、湿度的要求。

在中、高效过滤器两端安装压差开关，监测两端压差，超过压差设定值即输出信号，分别通过空调配电箱(中效)以及控制面板(高效)提示用户进行更换。在送风机两端亦设有压差开关，监测两端压差。风机发生故障时，输出报警信号至DDC，DDC发出命令停止机组运行，以免风机空转损坏，同时将报警信号发送至控制面板。

DDC控制器集中布置在设备层，终端操作面板设于病房内或手术室内，实现对空调的统一控制。操作面板内有风机启停按钮、状态显示、当前温湿度显示及调节和高效过滤器报警信号，报警信号用于通知维修人员及时故障排除、维修。空调系统设置上位机，所有现场控制器连接至上位机，便于集中管理及监测机组的运行状态。原理图如图1所示，DDC外部线路表如表1所示。

注：联锁控制，风机停止后，电动调节阀、电磁阀自动关闭；电加热、加湿不得启动。图1 空调自控原理图

代号用途状态导线规格A初效报警信号DIRVV 2×(0.75～1.5)B冷水电动阀控制信号AORVVP 2×(0.75～1.5)+RVV2×(0.75～1.5)C热水电动阀控制信号AORVVP 2×(0.75～1.5)+RVV2×(0.75～1.5)D蒸汽加湿控制信号AORVVP 2×(0.75～1.5)E风机压差检测态信号DIRVV 2×(0.75～1.5)F中效报警信号DIRVV 2×(0.75～1.5)G风机启停控制信号DORVV 2×(0.75～1.5)H风机工作状态信号DIRVV 2×(0.75～1.5)J风机故障信号DIRVV 2×(0.75～1.5)K手/自动信号DIRVV 2×(0.75～1.5)L变频器控制信号AORVVP 2×(0.75～1.5)M面板启停控制信号DIRVV 2×(0.75～1.5)N室内温度设定信号AIRVVP 2×(0.75～1.5)P室内湿度设定信号AIRVVP 2×(0.75～1.5)R回风温度信号AIRVVP 2×(0.75～1.5)T回风湿度信号AIRVVP 2×(0.75～1.5)+RVV2×(0.75～1.0)U风速检测信号AIRVVP 2×(0.75～1.5)+RVV2×(0.75～1.0)

3 DSA及层流病房自控系统设计要点

3.1 压差控制

在DSA及层流病房设计中，洁净区与非洁净区之间应维持一定的静压差。《洁净室设计规范》规定：洁净室室内压力保持高于外部压力，则是正压洁净室，反之则称为负压洁净室。正压洁净室在运行过程中，是通过室外新风补充压差风量来维持洁净室的正压差，使洁净室内压力高于非洁净区压力，即送风量大于回风量、排风量及漏风量之和，通过控制新风机(电机)转数变频来实现，不仅大幅度的节电，且比单纯调节风门开度实现的控制效果好。洁净室压差控制原则之一是送风、回风及排风系统的启闭应连锁控制，正压洁净室的联锁控制程序为先送风，然后回风、排风；关闭时的联锁控制程序与之相反。负压洁净室的联锁控制程序则与正压洁净室相反，排风量大于送风量，保持洁净区为负压。在实际运行中，洁净室内原有压差会受到门窗开启、人员活动等因素影响，通过设置压差传感器来检测房间的负压，可以采用间歇式的测量或是连续式的压力监测。当室内压力值偏低时，连续式的压力监测可即时发出声光报警，并调整通风控制系统来维持室内压差。

3.2 空气净化

洁净空调自控系统中，空气洁净技术一般采用的是多级空气过滤系统，最大限度地清洁洁净区的病菌及悬浮颗粒。根据能够过滤微粒的微径大小及过滤效率，可分为初效、中效、亚高效、高效过滤器。一般，经过初、中效过滤器过滤后，可达到10 000级的空气洁净度，经过亚高效空气过滤器后，可达到1 000级的空气洁净度。对于洁净度要求达到100级甚至更高的超净要求的洁净室，则需要安装高效过滤器。

工程新风送风空调净化机组，设置初效过滤段、中效过滤段、风机段、表冷(加热)段，由送风管道送入各净化区。空调器回风口设置除菌过滤器，过滤来自循环风中的微粒。排风机组设置中效过滤段、亚高效过滤段、风机段、紫外线灯灭菌段，带调节阀。排风亚高效过滤器处安装自控仪表，自动检测过滤器的气流阻力变化，监测两端压差，并将此差压信号进行显示，超过设定值则报警，当气流阻力值达到初阻力值的2倍时，输出信号至空调配电箱及控制面板，提示用户更换过滤器[3]。

3.3 温、湿度控制

1)预冷却是用于对室外新风的冷却，可以提高冷却精度，分散热负荷负担，多用于较精密的空调自控系统。二次冷却是为达到室内所需的温度，对预冷却后的空气进行进一步的制冷处理。二次冷却与预冷却的控制原理相同，一般都是通过调节表冷器冷冻水调节阀的开度，实现其流量控制，即采用精确的比例积分控制，以达到精确调节温度的目的。

2)加湿操作一般在空气干燥的季节(冬季或过渡季节)进行。一般通过电加湿器和蒸汽加湿器的功率调节或者开关控制来进行空气加湿。本工程根据湿度控制要求，由湿度传感器发出信号，DDC控制干蒸汽加湿器的电动调节阀开度，来保证室内湿度要求[4]。

4 安全节能

对DSA及层流病房而言，净化空调自控系统除注意上述设计要点外，还需要满足安全、节能等要求，主要有以下几方面：

1)风机故障报警

在送风机两端设有压差开关，通过监测两端压差状态判断风机是否正常工作。若因电机烧毁或皮带松动等原因导致风机停转，则输出报警信号至DDC，同时将报警信号发送至控制面板。

2)风机变频控制

为维持洁净区与非洁净区之间一定的静压差，对风机转数进行变频控制，以稳定新风、回风比，变频控制不仅可以大幅度节约电能，且比单纯的调节风门开度实现的控制效果好。

3)计算机控制系统

充分利用计算机的强大运算及记忆等功能，编写程序实现被控参数的控制及管理，实时数据采集、实施决策及实时控制不断重复进行，使整个系统按规律进行控制、调节，其精确性、实时性及可靠性等方面都要远远高于模拟控制。且可根据其具体情况编制节能程序，以达到最佳的节能效果。

5 结束语

本文通过对某医院DSA及层流病房净化空调自控系统进行的细化设计。研究总结了医院DSA及层流病房净化空调自控系统的设计要点，以达到洁净区域要求的净化等级，解决和预防医院内的交叉感染问题。

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.医院洁净手术部建筑技术规范(GB 50333-2013)[S].北京：中国计划出版社,2013.

[2] 许钟麟.空气洁净技术原理[M].北京：科学出版社，2003,6.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.洁净厂房设计规范(GB 50073-2013)[S], 北京：中国计划出版社,2013.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.洁净室施工及验收规范(JGJ 71-2010)[S].北京：中国建筑工业出版社,2010.