層流潔凈手術(shù)室恒溫恒濕控制與實(shí)現

層流潔凈手術(shù)室恒溫恒濕控制與實(shí)現

　　一．引言醫用潔凈手術(shù)室對室內凈化要求較高，同時(shí)對室內環(huán)境溫度、濕度要求也較高。對醫用潔凈手術(shù)室的溫度進(jìn)行恒溫控制（control)有利于幫助患者盡快痊愈，對手術(shù)室的濕度進(jìn)行控制有利于控制室內微生物的繁衍，為醫護人員及患者提供舒適環(huán)境。醫用潔凈手術(shù)室恒溫控制具有重要作用。二．醫用潔凈手術(shù)室對恒溫控制的基本要求1.系統對環(huán)境監測（FoodMonitor)的高精度（精確度）恒溫恒濕空調所在的環(huán)境對溫度和濕度的要求十分嚴格，尤其是在醫用潔凈手術(shù)室高精密環(huán)境中。與此同時(shí)，由于這類(lèi)環(huán)境中熱源、水源等分布十分復雜，導致環(huán)境中的溫濕分布并不均衡。因此就需要空調自動(dòng)控制系統對環(huán)境的溫濕變化具有較高的敏感度，能夠迅速的感知環(huán)境中的溫濕變化，并極快的做出有效反映，保證環(huán)境中的溫度和濕度?，F在的恒溫恒濕空調要求一般在溫度精度（精確度）達±2℃，濕度精度±5%，高精度空調可以溫度精度達到±0.5℃，濕度精度達到±2%。2.溫濕控制中高效能比在傳統的恒溫恒濕空調系統設計中，在溫度（temperature)和濕度的控制上，機組有風(fēng)冷和水冷型兩種，配備有多級電加熱器和電極加濕罐及微電腦控制器。手術(shù)室設計采用空氣潔凈技術(shù)對微生物污染采取程度不同的控制，達到控制空間環(huán)境中空氣潔凈度適于各類(lèi)手術(shù)之要求；并提供適宜的溫、濕度，創(chuàng )造一個(gè)潔凈舒適的手術(shù)空間環(huán)境。由于手術(shù)室要嚴格控制低細菌數及低麻醉氣體濃度，所以層流超凈裝置的穩定性是層流凈化手術(shù)室的重要驗收指標。在冷卻祛濕工況條件下，蒸發(fā)盤(pán)管使空氣溫度低于露點(diǎn)溫度而去濕，通過(guò)加熱器的再熱控制室內溫度保持在設定值。該類(lèi)機組由于冷量的調節一般僅二檔或三檔，機組出口空氣的露點(diǎn)溫度不易穩定（解釋:穩固安定；沒(méi)有變動(dòng))，對室內相對濕度的控制能力較低，一般宜用于相對濕度控制精度在±5%的試驗室，目前大多采用了該種定型產(chǎn)品。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是冷卻、加溫、除濕的過(guò)程。雖然效果比較明顯，但是很顯然這個(gè)過(guò)程的當中的空調能耗會(huì )比較大，尤其在濕度比較高的環(huán)境下，既要保證除濕的效果，又要保證預設的溫度，此時(shí)的耗能量將遠遠大于一般機房空調的耗能量。為了避免這種情況，再設計上可以將室外空氣處理到機器露點(diǎn)再同室內回風(fēng)混合，進(jìn)入主空調箱干冷卻送風(fēng)，把送風(fēng)溫差控制在相應的規范范圍內；直到環(huán)境內冷負荷減小至一定數值，再用冷卻盤(pán)管的冷凍水流量(單位:立方米每秒)或進(jìn)水溫度的改變來(lái)調節冷量，進(jìn)一步減小送風(fēng)溫差。在這類(lèi)空調工程設計中，應該對其能耗和節能問(wèn)題給予特別重視，提倡棄用二次加熱，以降低（reduce)能耗。三.醫用潔凈手術(shù)室恒溫恒濕控制的實(shí)現1.溫濕度控制系統的功能溫濕度控制（control)系統中檢測當前的環(huán)境溫濕度是通過(guò)西門(mén)子QFM1660溫濕度傳感器進(jìn)行采集，然后通過(guò)AD轉換芯片到單片機芯片STC89C51處理并在液晶上顯示，同時(shí)單片機控制蜂鳴器和三個(gè)LED燈，用于對溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制操作。2.該溫濕度控制系統總體框圖（1）單片機最小系統：采用AT89C51單片機；（2）溫濕度采集模塊：采用西門(mén)子QFM1660溫濕度傳感器；（3）溫濕度顯示模塊：采用LCD液晶顯示；（4）報警電路：采用蜂鳴器報警；（5）外部設備控制（control)電路：采用的是LED燈顯示，用來(lái)實(shí)時(shí)監測系統的工作。醫用潔凈手術(shù)室恒溫恒濕控制（control)空調機組原理圖如下圖所示。2.溫濕度控制模塊設計（1）控制模塊工作原理溫濕度傳感器通過(guò)AD轉換后進(jìn)行單片機，經(jīng)過(guò)DA轉換后形成0-10V的電壓，控制三通水閥。執行風(fēng)閥、電加熱器通過(guò)IO信號進(jìn)行控制。3.溫濕度顯示模塊設計本設計中，采用1602液晶顯示器為+5V電壓驅動(dòng)，帶背光，可顯示兩行。每行16個(gè)字符，只能顯示字符，不能顯示圖形和漢字。（1）基本操作時(shí)序基本操作時(shí)序，在這里主要用的是寫(xiě)指令和寫(xiě)數據。寫(xiě)指令輸入：RS=L，R/W=L，D0-D7=指令碼，E=高脈沖輸出：D0-D7=數據。寫(xiě)數據輸入：RS=H，R/W=H，D0-D7=數據，E=高脈沖輸出：無(wú)。4.報警電路設計本設計采用蜂鳴器配合發(fā)光二極管一起作監測溫控系統的工作情況，當單片機正常工作時(shí)，蜂鳴器不響，發(fā)光二極管D1亮；當溫度上升到40度時(shí)，蜂鳴器響，發(fā)光二極管D3亮；當溫度低于30度時(shí)，蜂鳴器響，發(fā)光二極管D2亮。層流手術(shù)室層流手術(shù)室不僅要求高度潔凈的空氣（進(jìn)入手術(shù)室的空氣首先須經(jīng)高效過(guò)濾器凈化），而且要求能控制氣流的流通方向（即采用層流超凈裝置），使氣流從潔凈度高的手術(shù)區域流向潔凈度低的區域，并帶走和排出氣流中的塵埃顆粒（塵粒）和細菌。51系列單片機上電復位后，I/O口處于高電平，這時(shí)二極管的正負極均處于高電平狀態(tài)，此時(shí)燈不亮，如果要使燈亮，負極必須給低電平。單片機I/O口的輸出電流(Electronflow)很小，一般只有4-20mA，如果要驅動(dòng)大的負載，必須用到驅動(dòng)電路，在這里采用了PNP三極管驅動(dòng)。當P3.2口輸出高電平時(shí)，三極管不導通，蜂鳴器不響；當P3.2口輸出低電平時(shí)，三極管導通，蜂鳴器響，發(fā)出報警信號。5.恒溫恒濕空調控(釋義:調節、控制)制器問(wèn)題措施在醫用潔凈手術(shù)室恒溫恒濕空調控制中，針對室內溫度與相對濕度偏高的問(wèn)題，其原因或許是因為空調器的設計容量偏小而造成的，從而不能滿(mǎn)足有效的除熱、除濕需求，實(shí)際中可以在滿(mǎn)足工藝要求的情況下?lián)Q新的空調器，就可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。手術(shù)室設計采用空氣潔凈技術(shù)對微生物污染采取程度不同的控制，達到控制空間環(huán)境中空氣潔凈度適于各類(lèi)手術(shù)之要求；并提供適宜的溫、濕度，創(chuàng )造一個(gè)潔凈舒適的手術(shù)空間環(huán)境。由于手術(shù)室要嚴格控制低細菌數及低麻醉氣體濃度，所以層流超凈裝置的穩定性是層流凈化手術(shù)室的重要驗收指標。針對恒溫恒濕空調控制中的相對濕度卻偏高問(wèn)題，大多數的原因是因為機組在高溫高濕的室外環(huán)境下運行，然而由于其空調器制冷機在穩定運行中，所以機器不好出現停機的現象，但是由于空調器的再熱量不夠，而且其制冷量容量也偏小，這樣就會(huì )導致該問(wèn)題的發(fā)生，具體的解決辦法就是加大電加熱器的容量，若是還在出現相對濕度偏低的情況，那么還需要相應的加大加濕量，通過(guò)加大熱量來(lái)抵銷(xiāo)冷量的方法，調整濕度控制正常，但這種方法會(huì )造成對能源的浪費。針對在恒溫恒濕空調控制出現的相對濕度偏低問(wèn)題，大多情況下是因為調器制冷機組除濕能力大的因素，從而造成送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的含濕量偏低，形成濕度偏低問(wèn)題，具體的解決方法就是可以檢查機組控制系統中的邏輯動(dòng)作，確保其風(fēng)管系統閥門(mén)與過(guò)濾器(作用:過(guò)濾雜質(zhì)等)通暢，并適當的調大機組的風(fēng)量，從而可以有效提高送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)上的溫濕度。針對在恒溫恒濕空調控制中的制冷機停機問(wèn)題，多數是因為相對濕度波動(dòng)大而造成的，由于在重新啟動(dòng)制冷機后，其溫濕度可以較快速的達到設計的范圍，那么若是機組的制冷量偏大，則其加熱量也就是會(huì )偏小，針對此問(wèn)題可以采取加大加熱器容量的方法進(jìn)行改善，但是這樣依然會(huì )造成能源上的浪費。6.提高恒溫恒濕控制的質(zhì)量策略在恒溫恒濕空調控(釋義:調節、控制)制系統的應用中，為確保實(shí)際中溫濕度控制系統滿(mǎn)足設計需要，可以強化對其生產(chǎn)質(zhì)量的控制措施，這樣也可以有效避免能量損耗。因此在恒溫恒濕空調控制的應用中，首先應該根據業(yè)主提供的室內溫濕度以及局部排風(fēng)量(定義:單位時(shí)間內空氣的流通量)等參數資料，由設計人員對恒溫恒濕空調控制進(jìn)行詳細的設計，并制定有效的執行方案，提高恒溫恒濕空調控制系統在實(shí)際運行中的穩定（解釋:穩固安定；沒(méi)有變動(dòng))性。然后由設計人員進(jìn)行計算冷熱負荷計算，偏離實(shí)際負荷，并且根據不同工程的不同要求，設計人員可以制定合理的配置(deploy)方案以及溫控制方案，以保證恒溫恒濕空調控制方案的經(jīng)濟性。并且在恒溫恒濕空調控制系統設計中，優(yōu)化控制方案，還應該有設備供應商配置良好的控制器與傳感器(transducer)設備，對室內的濕度采用直接控制法進(jìn)行設計，并采用新風(fēng)單獨降溫除濕的方案。而且在實(shí)際條件允許的情況下，還可以應用制冷機冷凝器來(lái)作為加熱器，并在控制系統完成之后做好安裝調試工作，確保恒溫恒濕空調控制可滿(mǎn)足設計需求。四．結束語(yǔ)醫用潔凈手術(shù)室對溫度（temperature)環(huán)境要求較高，針對醫用手術(shù)室進(jìn)行恒溫控制具有重要意義。采用單片機進(jìn)行模塊開(kāi)發(fā)和設計，實(shí)現恒溫控制，對于確保醫用潔凈手術(shù)室穩定環(huán)境溫度具有可行性。