摘要：近年来，随着现代医院的发展，人们对于病房和各科室的环境要求越来越高，而其中对于手术室的要求更高，因为手术室是治疗各种重大疾病的场所，同时需要开腹、开颅等，需要保持手术室环境洁净、无菌等。手术室空气净化需要使用空调系统来维持室内空气洁净和流通。文章对洁净手术室净化空调系统设计进行了研究分析，以供参考。
关键词：洁净手术室；净化空调系统；设计
1 前言
伴随社会的不断进步，在人们生活质量有所提升的同时，患病率也急剧增长，患病的年龄层也逐年下降。然而医学技术也伴随社会进步不断提高，手术患者数量的增加，导致医院手术室被频繁使用，因此手术室环境变为影响手术成功与否的关键元素。如今，手术室环境是医院疾病感染预防的主要内容之一。随着医院的不断完善，手术室环境的要求标准有所变化，医院手术室要采取动态有效的手段进行管理。其中，加强医院手术室净化空调的运行管理，对预防手术过程中疾病感染有重要作用。
2 洁净手术室空调系统的特点
2.1 风量大
洁净手术室主要是通过促进空气的循环来对空气中的尘埃、细菌等进行过滤，从而对空气中非生物粒子和生物粒子进行控制。为达到空气洁净的标准，通入的洁净空气量要足够，以保证洁净手术室规定的洁净度，因此风量要远远高于满足房间热、湿需求的空调送风量。
2.2 温湿度控制精确度高
洁净手术室洁净空调温湿度控制与普通的舒适性空调相比数值更加精确，因为洁净手术室的环境要求明显高于普通舒适型空调的安装环境，在洁净手术室中，过冷则不利于医生的操作，同时会造成患者体温过低，过热则会使患者出汗增加感染的机会。要保持室温恒定，就要求空气处理机组要具备制冷、制热、加湿、除湿等功能，并且需要精确控制。
2.3 系统风压高
为了达到洁净室空气的要求，洁净手术室一般至少要采粗、中、高三级过滤器进行过滤，对于有特殊要求的高级别洁净室，使用的过滤器会更多，因此引起的过滤器阻力压就会很高，同时为了保证维持洁净室的管道阻力一般会大于普通的空调，要克服这些阻力，就需要空气处理机的送风机有足够的压头。
2.4 正负压控制严格
无论是手术室还是隔离病房、实验动物室等，为了预防细菌扩散而引起交叉感染，洁净室的正负压控制都比较重要，准确地进行正负压控制可以减少细菌的扩散，要获得准确的压差控制值，则需要洁净手术室对空气处理机组有较低的漏风率，才能达到较高的控制精度。
2.5 过滤系统要求高
为了达到各级手术室不同的空气质量要求，则需要洁净手术室设置一套良好的空气过滤系统。过滤性的性能决定了对洁净手术室空气中微生物和尘埃的控制程度。洁净室一般至少要经过三级过滤，要求空气过滤器要有良好的质量，一旦发生泄漏，则无法达到洁净的要求。
3 洁净手术室空调控制系统的设计与实现
3.1 空调控制系统硬件技术分析
3.1.1 控制硬件系统构成
手术室硬件系统包括了空调各类检测设备、控制主机系统以及空调控制执行元件三个部分。系统构成中检测系统包括了温度、湿度、风道压力以及电路电流等各类监控设备，用于控制中所需的数据监测工作。控制主机系统由PLC或DDC系统组成，用于对监测系统提供的数据进行分析、PID计算等工作，并根据数据结果发出控制指令。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而执行元件则是执行控制主机发出的命令，完成空调温湿度控制、故障管理等各项工作的硬件设备。
3.1.2 硬件系统技术分析
由于我国大部分地区气候季节特征较为明显，因此空调控制系统运行模式，在设计中一般都会分为冬夏两季运行模式。其模式主要是通过送水管水温确定：水温>25℃系统管道内流动的为热水，默认为冬季运行模式，水温<25℃系统管道内流动的为冷水，默认为夏季运行模式。而其硬件控制技术也与其运行模式有着重要关系。（1）冬季运行模式。在这一模式中，其重点在于空调回风风温度和湿度与控制数据设定之比。如回风稳温度低于设定数据，主机系统会打开水阀升温系统，提高手术室温度；若回风湿度低于设定湿度，则打开加湿器开度，以提高湿度。冬季模式里若回风温度高于设反之则进行降温控制。而在湿度控制中，一般在回风湿度低于设定数据的情况下，会采用提高湿度的控制措施。由于回风湿度高于设定数据的情况在冬季较少出现，因此一般不在控制设计中进行体现。（2）夏季运行模式。这一模式与冬季模式相反，将温度与湿度降低作为控制的主要措施，因此运行方法与冬季相反设计。其中重点在于降温及除湿均采用冷水控制，需要比较降温与除湿PID参数的输出大小，采用最大值优先控制，当温度除湿值大于制冷值，温度低于设定值时，需要输出再热进行升温以达到设定温度，所以净化机组还需要设计夏季再热的热源（电加热或热水）。
3.2 空调控制系统软件技术分析
在手术室空调控制系统运行中，软件系统技术是实现技术控制要求的基础。因此在PLC或DDC软件设计中，我们需要做好以下设计工作。
3.2.1 PLC系统设计
在空调控制系统应用中，其主要的软件功能技术包括了以下两点：（1）空调控制模式。在PLC系统控制软件设计中，我们首先需要完成对空调控制模式的设计。在手控系统运行中其控制方法包括了强制和非强制两种模式。其控制过程首先需要停止并屏蔽自动控制信号。之后非强制控制可以完成一般的空调控制，而强制控制下，技术人员还可以完成回风温度、回风湿度、回风压力等数据的人为设定控制，同时完成各种故障报警的人工处理过程。（2）设备故障控制处理。除了日常的控制管理外，控制系统还在运行中负责空调系统各类故障的处理控制。如空调除湿系统出现故障，难以进行有效的降湿处理时，控制器可以及时启动备用系统，并进行声光性报警，提醒技术人员及时处理。
3.2.2 PID系统设计
PLC系统对于温度的控制是由PID系统提供的数据完成，因此PID系统软件设计质量直接影响了温湿度控制质量。PID控制器在技术应用中，采用的是比例积分微分控制模式，即通过对PLC提供的数据，通过比例积分微分计算分析，得出数据结果并进行控制的过程。在空调系统控制中我们采用PID线性控制器，在运行中软件根据提前设定好的给定值r（t），与经空调检测设备提供以及PLC分析出的实际输出值y（t），利用公式e（t）=r（t）一y（t）求得控制所需的控制偏差e（t），在经过进一步换算，形成PID系统所得的分析与计算数据，为PLC控制提供数据。如在冬季温度控制中，PID系统不仅将实时温度与预定的手术室恒温温度进行对比，还可以将手术室温度以分钟为单位进行横向比较分析。在对比中一旦发现其分钟单位内，室内温度降低较快，且呈现出一定的规律性，即可分析出空调温度升温系统出现问题，进而需要提高室内温度，同时进行故障预警。之后PID系统会将这一分析结果输送到PLC系统进行控制处理，完成手术室温度的自动控制过程。
4 结语
医院手术室空气质量对手术成功与否有关键作用，高质量的手术室空气环境可有效预防手术疾病感染等问题，而净化空调系统对保障手术室空气环境质量有重要作用。然而关于手术室净化空调系统的运行管理，需要有效检修维护各功能段，还要就其运行中出现的问题进行合理解决，最终从湿度、温度、风量、加热、冷却、风压、控制等方面来提高医院手术室空气环境质量。
参考文献：
[1]孙可.基于PLC的医院洁净手术室净化空调自动控制系统的设计与实现[D].沈阳师范大学，2011.
[2]夏中亮.洁净手术室空调系统及室内气流组织数值模拟研究[D].合肥工业大学，2007.
论文作者:徐丹
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/21
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