洁净手术室监控系统的设计

洁净手术室监控系统的设计

摘要:概述了智能医院洁净手术室的主要监控内容, 提出了监控系统设计的一些新的理念, 并给出了一种基于PROFIBUS 的三级结构的监控系统的原理框图.通过对手术部室内各参数的精确控制, 既为手术部提供安全、舒适、高效的工作环境, 又有效地解决节能问题.

关　键　词:洁净手术室;监控内容;监控系统

洁净手术室是智能医院的标志, 现代医院都建有洁净手术室, 它由洁净手术室、净化病房及其它一些附属用房组成.洁净手术室常采用过滤器对室内空气进行循环过滤, 合理组织气流, 建立科学的人、物流程及严格的分区管理, 从而达到除菌的目的手术室内的温度、湿度、压力、进风量、空气洁净度均需进行检测和控制, 以便保证设备可靠运行和降低能耗, 为手术部提供舒适、安全、高效的工作及生活环境.

1 　洁净手术室的主要监控内容

1.1 　室内温度

医院洁净手术室建筑技术规范规定, 各级别手术室(特别洁净手术室、标准洁净手术室、一般洁净手术室、准洁净手术室)都要求温度在22 ～ 25 ℃[ 1] .但在实际应用时, 设定的温度经常需要控制在18 ～ 25 ℃^{[ 2]}之间.为了提高系统实用性, 设定温度应可人为调节.

1.2 　室内湿度

规范中要求特别洁净手术室和标准洁净手术室的相对湿度为40 %～ 60 %, 一般洁净手术室和准洁净手术室的相对湿度要求在35 %～ 60 %之间, 且强调了对湿度的优先控制.室内相对湿度参数为一定范围, 但在设计中系统控制的目标参数设定为50 %.原因是据研究表明, 相对湿度50 %时, 空气中细菌浮游10 min 后即死亡, 相对湿度更高或更低时, 即使经过24 h 后, 大部分细菌还活着, 就是说空气相对湿度50 %最为理想.同样设定湿度也可人为调节.

1.3 　室内压力

规范中要求特别洁净手术室和标准洁净手术室对相邻低级别的洁净室要保持+8 Pa 的最小静压差,而一般洁净手术室和准洁净手术室也要保持+5 Pa 的微压差.对室外直接相通的区域应保持不小于+15Pa 的微压差, 最大静压差不超过+30 Pa .如果是传染洁净手术室, 应对外保持相应的微负压.

1.4 　室内新风量

洁净手术室要满足60 m³/h·人且换气4 ～ 6 次/h 的新风量, 同时还要补偿室内的排风并保持室内的微正压.对特别洁净手术室要求不小于1 000 m³/h ;对标准洁净手术室换风30 ～ 36 次/h , 且不小于800m3/h ;对一般洁净手术室换风18 ～ 22 次/h , 且不小于800 m3/h ;对准洁净手术室换风12 ～ 15 次/h , 且不小于600 m³/h .新风比达到10 %～ 25 %, 产科分娩室为全新风.

1.5 　浮游细菌

浮游细菌最大平均浓度特别洁净手术室为5 个/m³ , 标准洁净手术室为25 个/m³ , 一般洁净手术室为75 个/m³ , 准洁净手术室为175 个/m³ ;表面最大染菌密度均为5 个/cm³ .此外还有手术准备室、物品存放室、护士站、麻醉室、更衣室、洁净走廊等的温湿度、微压差、新风量、浮游细菌最大平均浓度、噪声等的控制.

洁净手术室的主要监控内容如表1 所示.

2 　设计理念

　　1)各手术室的循环送风、回风、排风管道上都设置电动密闭阀^{[ 3]} .某个手术室空调系统停止运行时,相应的电动密闭阀也及时关闭, 防止手术室受到污染.设置科学的空气过滤系统, 合理地选择过滤方式, 一般高级别的手术室送回风采用三级过滤系统, 回风经初效过滤风机加压, 经过中效过滤, 最后经末级高效过滤后送风.新风采用初、中效两级过滤.监测过滤器两侧的压差, 中效和高效过滤器堵塞报警.

2)空调置换通风系统.置换通风相对于传统通风方式强化了净化功能, 突出了节能效果, 其核心是新风换气技术, 它是一种将室外新鲜空气经过过滤、净化、热交换处理后送进室内, 同时又将室内受污染的有害气体经过过滤、净化处理后排出室外, 并控制室内温度、洁净度的一种高效、节能、环保的通风方式.

3)手术部正常工作期间空调机组和新风机组两套系统同时运行, 当手术部只有部分手术室工作时,只需要运行部分手术室的独立空调机组和新风系统, 既保证部分手术室正常工作, 又保证整个手术部正常压力分布和定向流动.

4)各手术室的独立排风机与手术室自动门联锁, 并设置变频器和延时装置.开门瞬间排风机立即停机, 关门后经过延时, 建立正压后再打开排风机.这样既保证开门时保持正压, 又避免因开、关门而使排风机频繁启停.正常运行时排风机的风量可由变频器控制, 维持室内压力在正常水平.

5)独立新风机组的控制, 采用定静压方式来控制风机变频, 调节风量, 以达到节能的目的.新风机组与空调机组联锁, 只有先启动新风机组才能启动各手术室空调机组.只要有一间手术室在工作, 新风系统就继续运行, 只有在整个手术部关闭时新风机组才停机.

6)新风机组及循环空调机组分别采用一套数字控制器对温度、湿度、一二次回风量、水阀开度等进行控制, 并对过滤器前后压差等参数进行监控、报警.手术室内设总控制器, 并与空调机组、排风机组和新风机组等设备连锁, 可对室内空气参数进行现场设定.

7)采用中央监控管理模式, 控制各空调机组、新风机组的开机、运行、关机, 在保证满足各参数要求的前提下, 达到节能的目的.

3 　系统设计

洁净手术室内的温度、湿度、压力以及洁净度是通过净化空调机组来控制的^{[ 4]} .控制系统要对手术部内的各参数进行实时数据采集、存储、统计分析后进行自动调节, 从而实现全系统的最优控制和优化管理,使设备的运行管理更具合理化、规范化和科学化.监控系统的核心对象是手术室空调机组和新风预处理机组.系统设计应符合通用性强、维护管理方便, 每台设备投入运行后, 都能保证连续开通, 都具有“自动”和“手动”功能, 实行分散控制和集中监视原则.

3.1 　对手术室内的温度、湿度、微压差实时监测

根据实际需要在手术部内设置监测点, 并在各监测点配置相应的温度、湿度或压力传感器, 对各净化空调机组的主要参数(温度、湿度、压力)、过滤器状态、运行状态、故障状态进行实时监测.

通过温度传感器监测机组内部加热器温度, 超温报警并联动相关设备;监测盘管进水侧表面温度;根据季节变化自动切换控制模式.

监测盘管和电加热器两侧压差, 在机组没有气流通过的情况下, 关闭冷/热盘管和电加热器.

监控系统可采用管理级、监控级、过程控制级的三级结构, 系统结构框图如图1 所示^{[ 5]} .

3.2 　对手术室内的温度、湿度进行自动调节

利用制冷、预热、加热、加湿阀门的开度来调节温度和湿度;根据回风温度, 控制加热盘管及表冷盘管二通调节阀的开度;根据回风湿度, 控制蒸汽加湿阀的开度, 从而控制手术室内温度、湿度为设定值.相应配置冷、热水电动调节阀及其执行机构和用于控制加湿量的加湿电磁阀.

因夏季空气一般高温高湿, 可先在表冷段进行冷却除湿, 再进行加热处理, 以达到温、湿度要求.冬季空气一般低温干燥, 则先加热后加湿.春秋季节可尽量利用室外的新鲜空气.

3.3 　对手术室内微正压的自动调节

根据室内的环境压力, 利用变频器实现变频恒风压控制, 由控制变频风机和排风机的风速而改变风量来实现, 相应需监测和控制送风机和排风机的运行频率, 监测送风出口和排风出口的风压, 相应设置风道压力传感器.

机组控制系统的原理框图如图2 所示.监控系统还应该具有可扩展性, 能作为一个子系统方便地纳入整座智能医院的楼宇自动化系统(BAS)中.

4 　结束语

　　利用先进的计算机控制技术、管理软件, 可以对洁净手术室各机电设备进行科学的控制和管理, 精确地将手术部的温度、湿度、压力稳定在所设定的数值, 从而减轻工作人员的劳动强度, 有效地解决节能, 节省维护管理工作量和运行费用的问题.智能医院洁净手术室医疗设备的智能化管理尚缺乏成熟的经验, 一些问题还在探讨之中.

参考文献:

[ 1] 　沈晋明.洁净手术室的净化空调系统设计理念与方法[ J] .暖通空调, 2001, 31(5):7～ 12 .

[ 2] 　张向宏.医院洁净手术室智能化系统设计[ J] .智能建筑与城市信息, 2003,(3):16～ 19.

[ 3] 　李　刚.济南市中心医院病房综合楼洁净手术室空调设计[ EB/OL] .http://www .jjsxx .com , 2005 -01-30/ 2005 -03-01 .

[ 4] 　龚仕伟, 许锦标, 廖翔云.医院洁净手术室的监控系统[ J] .电工技术杂志, 2002,(12):43～ 45.

[ 5] 　郑　瑾, 孙　炜.一种智能建筑中的分布式温度控制系统[ J] .智能建筑与城市信息, 2004 ,(6):42～ 44.