淺談我院腦科手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)的改造

李曉梅，劉士龍，孫錦，黃燕青島大學(xué)附屬醫(yī)院 .醫(yī)學(xué)工程科；.資產(chǎn)與招標(biāo)管理辦公室，山東 青島266003

淺談我院腦科手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)的改造

李曉梅a，劉士龍a，孫錦a，黃燕b
青島大學(xué)附屬醫(yī)院 a.醫(yī)學(xué)工程科；b.資產(chǎn)與招標(biāo)管理辦公室，山東 青島266003

0 前言

凈化手術(shù)室通過采用凈化空調(diào)系統(tǒng)，可有效控制室內(nèi)的溫濕度和塵埃含量，保持理想的手術(shù)環(huán)境，降低手術(shù)感染率，提高手術(shù)質(zhì)量[1]。而凈化手術(shù)室的管理主要在于調(diào)控好凈化手術(shù)室的技術(shù)參數(shù)：室溫一般調(diào)控在22～25 ℃，相對(duì)濕度維持在40%～60%。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)濕度為50%時(shí)，細(xì)菌浮游10 min后即死亡；相對(duì)濕度更高或更低時(shí)，即使經(jīng)過24 h，大部分細(xì)菌仍可存活[2]。如果這些參數(shù)調(diào)控不好，不僅會(huì)影響手術(shù)環(huán)境的舒適度，還會(huì)影響手術(shù)效果。因此控制好潔凈手術(shù)室的溫濕度，提高手術(shù)室凈化系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，既是實(shí)施無菌環(huán)境的有力保障，又是手術(shù)室醫(yī)療安全質(zhì)量保障的重要部分。

1 腦科手術(shù)室存在的問題

本院腦科手術(shù)室設(shè)有兩間Ⅰ級(jí)凈化手術(shù)室、兩間Ⅲ級(jí)凈化手術(shù)室以及潔凈輔房間、走廊等。1號(hào)和2號(hào)潔凈手術(shù)室分別設(shè)置獨(dú)立的凈化空調(diào)機(jī)組AHU-1和AHU-2，3號(hào)和4號(hào)潔凈手術(shù)室合用一臺(tái)凈化空調(diào)機(jī)組AHU-3，輔助房間單獨(dú)設(shè)置空調(diào)機(jī)組AHU-4，各機(jī)組采用集中取新風(fēng)的方式運(yùn)行。

腦科手術(shù)室凈化系統(tǒng)采用兩管制電再熱控制方案，該方案只有一組表冷器，夏天表冷器循環(huán)的是冷水，當(dāng)濕度大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開閥門執(zhí)行器，讓溫度降低至機(jī)器露點(diǎn)溫度，冷凝出空氣中的水分，從而降低空氣中的絕對(duì)濕度；再靠電加熱再熱，將溫度上升到所需的設(shè)定溫度，從而降低相對(duì)濕度。該系統(tǒng)在運(yùn)行了8年后，出現(xiàn)了夏季室內(nèi)濕度失控、輔助房間溫度無法控制等現(xiàn)象，但細(xì)菌檢測(cè)符合要求。手術(shù)間相對(duì)濕度太高不僅會(huì)影響潔凈手術(shù)區(qū)內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備的正常使用[3]，而且會(huì)使人有悶氣的感覺，給日常工作人員帶來不便。且溫濕度控制失靈容易引發(fā)手術(shù)室感染，因此必須對(duì)引起手術(shù)室溫濕度失靈的相關(guān)原因進(jìn)行檢查和分析。

2 凈化空調(diào)系統(tǒng)的問題與改造

根據(jù)手術(shù)室凈化系統(tǒng)的運(yùn)行原理，對(duì)凈化系統(tǒng)進(jìn)行了分析和檢查，按如下步驟檢測(cè)出引起溫濕度失控的原因并做了相應(yīng)的改造。

2.1 室外風(fēng)冷機(jī)組的問題與改造

2.1.1 室外風(fēng)冷機(jī)組的問題

（1）風(fēng)冷機(jī)組因使用年久，老化嚴(yán)重。風(fēng)冷機(jī)組與主機(jī)通訊時(shí)，時(shí)常掉線。4個(gè)風(fēng)冷機(jī)組共8臺(tái)壓縮機(jī)故障率較高，經(jīng)常有異常響聲或自動(dòng)停機(jī)，總是需要維修；且工作期間頻繁跳閘，而風(fēng)扇卻在運(yùn)轉(zhuǎn)，工作能耗較大；蒸發(fā)器由于使用時(shí)間較長，氧化嚴(yán)重，漏氟率較高。

（2）水泵及閥門氧化嚴(yán)重，經(jīng)常漏水，工作噪聲大。

2.1.2 室外風(fēng)冷機(jī)組的改造

（1）風(fēng)冷機(jī)組的改造。為了保證手術(shù)室的溫度和濕度，需更換風(fēng)冷機(jī)組。風(fēng)冷機(jī)組選用南京天加4個(gè)模塊式風(fēng)冷機(jī)組，每個(gè)模塊功率為66 kW；同時(shí)為了確保在腦科手術(shù)室改造維修期間手術(shù)仍能順利進(jìn)行，在原有的風(fēng)冷機(jī)組旁邊重新做了機(jī)架、機(jī)座，并進(jìn)行水平安裝，機(jī)組的承重可支持機(jī)組重量的1.3倍，且機(jī)組四周上下留出了足夠的空間，以利于空氣流通和設(shè)備維修。

改造時(shí)需注意：機(jī)組安裝時(shí)，應(yīng)調(diào)整好風(fēng)側(cè)換熱器的方位，盡量避免受到陽光的直射。風(fēng)冷機(jī)組四周設(shè)排水溝，以排除霜冷凝水和清洗冷凝器的水。新機(jī)組安裝時(shí)可以將原來的模塊機(jī)組拆除，使新舊系統(tǒng)對(duì)接。電氣配線需有供電電源線和控制通訊線。布線必須要做線管或橋架，供電電源線的載流量必須要大于該機(jī)組的額定電流的1.3倍。通電調(diào)試需要測(cè)量壓縮機(jī)絕緣阻值、電流、制冷劑的低壓、高壓等，以及冷凝電機(jī)的電流和絕緣阻值，必須保證這些參數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

（2）風(fēng)冷機(jī)組水泵的改造。選配流量和揚(yáng)程為79 m3/h的水泵，以確保機(jī)組設(shè)計(jì)供水量與機(jī)組要求水量相差不超過5%。機(jī)組的進(jìn)水管路前加裝40目以上的過濾器，并在回水管路上加裝可膨脹式水箱，以適應(yīng)供水系統(tǒng)因氣溫變化造成的水量變動(dòng)。機(jī)組出水管加裝水流開關(guān)，并按要求調(diào)節(jié)好開關(guān)量，同時(shí)接入控制系統(tǒng)，以避免水流不足造成機(jī)組損壞。水系統(tǒng)的最高點(diǎn)設(shè)排氣閥，水系統(tǒng)的最低點(diǎn)安裝排水閥。機(jī)組的水泵聯(lián)入系統(tǒng)設(shè)避震軟接頭。管道和水泵要自設(shè)支架。

管道水泵更換完成后，需要做耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力≥1.5倍工作壓力，即≥0.6 MPa。打壓測(cè)試后對(duì)所有管道做整體保溫，以防止冷量的散失和冷凝水的形成。然后啟動(dòng)末端設(shè)備，將出水溫度設(shè)置為7 ℃，觀察水溫能否降到設(shè)定值，以及降到色核定值后機(jī)組是否能夠自動(dòng)卸載，如不能達(dá)到設(shè)定值，需要繼續(xù)調(diào)試，直到水溫降到設(shè)定值后機(jī)組完成自動(dòng)卸載，整個(gè)安裝調(diào)試才算完成。

2.2 新風(fēng)機(jī)組表冷器的問題與改造

2.2.1 新風(fēng)機(jī)組表冷器的問題

表冷器是空調(diào)進(jìn)行熱量傳遞的主要部件，也是影響空調(diào)制冷、除濕效果好壞的重要因素[4-5]。本院腦科手術(shù)室除濕方案是：采用新風(fēng)預(yù)處理除濕，通過表冷器盤管里面流動(dòng)的空調(diào)冷凍水將流經(jīng)管外換熱翅片的空氣冷卻；之后風(fēng)機(jī)將降溫后的冷空氣送到使用場(chǎng)所供冷；冷凍水從表冷器的回水管道將所吸收的熱量帶回冷水機(jī)組，放出熱量、降溫后再被送回表冷器吸熱、冷卻流經(jīng)的空氣，不斷循環(huán)。經(jīng)過檢修發(fā)現(xiàn)，新風(fēng)機(jī)冷盤管凍裂（防凍保護(hù)等功能失效），冷盤管不能正常工作導(dǎo)致新風(fēng)得不到處理。

2.2.2 新風(fēng)機(jī)組表冷器的改造

按照該新風(fēng)機(jī)組的表冷器冷量、外形尺寸定做一個(gè)新表冷器。拆除新風(fēng)機(jī)的墻板，將凍裂的盤管取出，安裝新表冷器，打膠密封，并和系統(tǒng)管路連接。

2.3 控制部分的問題與改造

2.3.1控制部分的問題

凈化空調(diào)機(jī)組的自動(dòng)控制方案為：采用DDC控制器對(duì)凈化系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，采集溫度、濕度、風(fēng)速、壓差等傳感器的信號(hào)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過反饋信號(hào)調(diào)節(jié)變頻器的頻率，空調(diào)和風(fēng)機(jī)的啟停，閥門開度控制等并對(duì)各種故障信息進(jìn)行報(bào)警，從而保證層流凈化區(qū)域的要求[6]。其主要控制對(duì)象有新回風(fēng)溫濕度顯示、冷熱水閥、加濕比列調(diào)節(jié)閥、過濾網(wǎng)堵塞報(bào)警器、風(fēng)門執(zhí)行器、變頻器、溫濕度傳感器等。該控制系統(tǒng)從使用到現(xiàn)在故障頻發(fā)，工作不穩(wěn)定，如控制器經(jīng)常報(bào)警，制冷時(shí)冷水閥有時(shí)不自動(dòng)打開，制熱時(shí)有時(shí)電加熱不自動(dòng)投入工作，在冷水溫度偏高時(shí)一直除濕導(dǎo)致室內(nèi)溫度過低等。

2.3.2 控制部分的改造

（1）每臺(tái)機(jī)組獨(dú)立設(shè)置控制柜。之前空調(diào)的強(qiáng)電、弱電系統(tǒng)都集中在一個(gè)控制柜內(nèi)，內(nèi)部線路部分老化，電氣元件凌亂，接觸不良。遂將強(qiáng)電跟弱電系統(tǒng)分開，每臺(tái)機(jī)組獨(dú)立設(shè)置一個(gè)控制柜。

（2）更換自控系統(tǒng)控制箱。原來自控系統(tǒng)的弱電控制箱系統(tǒng)的控制器為國產(chǎn)控制箱，內(nèi)部線路非常亂，且性能不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)失控。遂更換成西門子PLC恒溫恒濕控制系統(tǒng)。

新型控制柜以西門子PLC作為中央控制器，并配套西門子TD200文本顯示器顯示現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)，用于調(diào)試和維修。其主要功能：① 風(fēng)機(jī)的啟停：正常情況下風(fēng)機(jī)啟停由變頻器驅(qū)動(dòng)，如變頻器出現(xiàn)故障，控制柜還設(shè)有應(yīng)急定頻啟動(dòng)按鈕；② 機(jī)組值機(jī)：在沒有手術(shù)的情況下，機(jī)組可以設(shè)定在值機(jī)狀態(tài)，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率降低，節(jié)能降耗；③ 溫度恒溫控制：由傳感器將室內(nèi)溫度值傳入PLC控制器，控制器根據(jù)溫度設(shè)定值和實(shí)際值調(diào)節(jié)冷熱水閥打開比例和電加熱（分為3級(jí)）的逐級(jí)投入和關(guān)閉；④ 濕度恒濕控制：由傳感器將室內(nèi)濕度值傳入PLC控制器，控制器根據(jù)濕度設(shè)定值和實(shí)際值控制冷水閥開啟除濕或加濕器投入加濕；除濕運(yùn)行時(shí)，控制器設(shè)有溫度保護(hù)功能，即當(dāng)房間溫度低于設(shè)定溫度3 ℃時(shí)除濕暫停，溫度控制優(yōu)先運(yùn)行；⑤ 缺風(fēng)報(bào)警保：由風(fēng)壓開關(guān)檢測(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，如果風(fēng)量過小，控制器會(huì)發(fā)出缺風(fēng)報(bào)警指示，并且禁止任何加熱、制冷、加濕、除濕工作；⑥ 高溫報(bào)警保護(hù)：由高溫?cái)嗦菲鳈z測(cè)機(jī)組送風(fēng)溫度，如果溫度過高，控制器會(huì)發(fā)出高溫報(bào)警指示，并且禁止任何加熱工作；⑦ 過濾器堵塞報(bào)警：由壓差開關(guān)檢測(cè)初、中、高效過濾器使用情況，及時(shí)反饋并提醒更換；⑧冬夏工況自動(dòng)轉(zhuǎn)換：由水溫開關(guān)檢測(cè)空調(diào)供水溫度，自動(dòng)轉(zhuǎn)換冬夏控制模式。

（3）增加溫濕度控制面板。在每間手術(shù)室增加一套手術(shù)室單聯(lián)的溫濕度控制面板，通過485的通訊方式連接對(duì)應(yīng)凈化空調(diào)控制系統(tǒng)的PLC控制器，并調(diào)試溫濕度控制面板對(duì)系統(tǒng)的控制。

（4）調(diào)試。對(duì)更換后的控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的溫濕度、壓力、風(fēng)量調(diào)試，保證手術(shù)室的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到相關(guān)凈化手術(shù)室的標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 機(jī)組電加熱器的問題與改造

2.4.1 機(jī)組電加熱器的問題

電加熱器主要用于系統(tǒng)的加熱、除濕[7-8]。之前機(jī)組采用的是電阻式電加熱器，因使用年久，電阻的阻值發(fā)生了變化，其功率也明顯下降，達(dá)不到設(shè)計(jì)時(shí)的制熱量，需要更換。

2.4.2 機(jī)組電加熱器的改造

更換電加熱器的具體數(shù)值為：1、2號(hào)機(jī)組電加熱器為13.5 kW；3、4號(hào)機(jī)組電加熱器為12 kW；輔助房間機(jī)組電加熱器為18 kW；電預(yù)熱9 kW；新風(fēng)機(jī)電預(yù)熱18 kW。

3 結(jié)論

目前本院腦科手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)的改造工程已經(jīng)竣工一年，各個(gè)手術(shù)間夏季的濕度由原來的90%降低到現(xiàn)在的50%，輔助房間溫度也可根據(jù)工作人員的需求在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。本院腦科手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)的改造工程有效地控制了溫濕度，保證了手術(shù)室的醫(yī)療環(huán)境。

[1] 潘建忠．凈化手術(shù)室的正常使用管理[J]．潔凈與空調(diào)技術(shù),2013, (3):96-97．

[2] 雷福慶．潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)的運(yùn)行與管理[J]．中國醫(yī)學(xué)裝備,2008,5(6):40-42．

[3] 裴育林．淺析手術(shù)室凈化系統(tǒng)濕度的質(zhì)量控制[J]．中國醫(yī)療設(shè)備,2010,25(6):112,115．

[4] 朱榮強(qiáng),李成樂,秦振春．手術(shù)部新風(fēng)機(jī)組盤管冬季凍裂問題分析及防止方法機(jī)電信息[J]．2008,(13):26-29．

[5] 張翠,李振海．凈化空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)處理及控制幾個(gè)相關(guān)問題的探討[J]．暖通與空調(diào),2012,(10):13-15．

[6] 黃道坦．層流凈化空調(diào)的結(jié)構(gòu)與原理及維護(hù)[J]．醫(yī)療裝備,2013, (7):75-76．

[7] 徐勇．手術(shù)室空調(diào)凈化系統(tǒng)的維修[J]．醫(yī)療裝備,2012,(3):71．

[8] 趙唯萍,陳立生．潔凈手術(shù)部運(yùn)行管理和維護(hù)[J]．中國醫(yī)院建筑與裝備,2010,(5):80-81．

Preliminary Discussion on Transformation of the Air Purification and Conditioning System in Operating Room of Department of Cerebral Surgery

LI Xiao-meia, LIU Shi-longa, SUN Jina, HUANG Yanb
a.Department of Medical Engineering; b.Office of Assets and Bidding Management, The Affiliated Hospital of Qingdao University, Qingdao Shandong 266003, China

本文總結(jié)并分析了我院腦科手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)的室外風(fēng)冷機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組表冷器、自動(dòng)控制部分及機(jī)組電加熱器存在的問題，并闡述了針對(duì)上述問題所進(jìn)行的設(shè)備改造及改造后的效果評(píng)價(jià)。

腦科手術(shù)室；凈化空調(diào)系統(tǒng)；室外風(fēng)冷機(jī)組；表冷器；自動(dòng)控制部分；機(jī)組電加熱器

This paper summarized and analyzed the problems of the air purification and conditioning system in OR (Operating Room) of Department of Cerebral Surgery, including the outdoor air-cooling unit, the fresh air unit surface cooler, the automatically- controlled component and unit electric heater. Based on these problems, this paper detailed the transformation process of the air purification and conditioning system and its effectiveness.

the operating room of Department of Cerebral Surgery; air purification and conditioning system; outdoor air-cooling units; the fresh air unit surface cooler; automatically controlled component; unit electric heaters

R197.39

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.04.033

1674-1633(2015)04-0107-03

2014-10-17

2015-01-09

黃燕，資產(chǎn)與招標(biāo)管理辦公室主任。

作者郵箱：lxm2lsl@163．com