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醫用潔凈手術室恒溫恒濕控制與實現

四川華銳凈化 2019-05-03 17:05:10 閱讀

  摘要:醫用潔凈手術室對溫濕度要求較為嚴格,手術室的恒溫恒濕控制是確保手術環境溫度穩定的重要措施。本文對醫用潔凈手術室恒溫恒濕控制進行簡單分析,探討醫用潔凈手術室的恒溫恒濕實現策略。 

 一.引言 

  醫用潔凈手術室對室內凈化要求較高,同時對室內環境溫度、濕度要求也較高。對醫用潔凈手術室的溫度進行恒溫控制有利于幫助患者盡快痊愈,對手術室的濕度進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境。醫用潔凈手術室恒溫控制具有重要作用。 
  二.醫用潔凈手術室對恒溫控制的基本要求 
  1.系統對環境監測的高精度 
  恒溫恒濕空調所在的環境對溫度和濕度的要求十分嚴格,尤其是在醫用潔凈手術室高精密環境中。與此同時,由于這類環境中熱源、水源等分布十分復雜,導致環境中的溫濕分布并不均衡。因此就需要空調自動控制系統對環境的溫濕變化具有較高的敏感度,能夠迅速的感知環境中的溫濕變化,并極快的做出有效反映,保證環境中的溫度和濕度?,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,在溫度和濕度的控制上,機組有風冷和水冷型兩種,配備有多級電加熱器和電極加濕罐及微電腦控制器。在冷卻祛濕工況條件下,蒸發盤管使空氣溫度低于露點溫度而去濕,通過加熱器的再熱控制室內溫度保持在設定值。該類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溫度不易穩定,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品。簡單來說就是冷卻、加溫、除濕的過程。雖然效果比較明顯,但是很顯然這個過程的當中的空調能耗會比較大,尤其在濕度比較高的環境下,既要保證除濕的效果,又要保證預設的溫度,此時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再同室內回風混合,進入主空調箱干冷卻送風,把送風溫差控制在相應的規范范圍內;直到環境內冷負荷減小至一定數值,再用冷卻盤管的冷凍水流量或進水溫度的改變來調節冷量,進一步減小送風溫差。在這類空調工程設計中,應該對其能耗和節能問題給予特別重視,提倡棄用二次加熱,以降低能耗。 
  三.醫用潔凈手術室恒溫恒濕控制的實現 
  1.溫濕度控制系統的功能 
  溫濕度控制系統中檢測當前的環境溫濕度是通過西門子QFM1660溫濕度傳感器進行采集,然后通過AD轉換芯片到單片機芯片STC89C51 處理并在液晶上顯示,同時單片機控制蜂鳴器和三個LED燈,用于對溫濕度進行實時控制操作。 
  2.該溫濕度控制系統總體框圖 
 ?。?)單片機最小系統:采用AT89C51單片機; 
 ?。?)溫濕度采集模塊:采用西門子QFM1660溫濕度傳感器; 
 ?。?)溫濕度顯示模塊:采用LCD液晶顯示; 
 ?。?)報警電路:采用蜂鳴器報警; 
 ?。?)外部設備控制電路:采用的是LED燈顯示,用來實時監測系統的工作。 
  醫用潔凈手術室恒溫恒濕控制空調機組原理圖如下圖所示。 
   
  2.溫濕度控制模塊設計 
 ?。?)控制模塊工作原理 
   
   
  溫濕度傳感器通過AD轉換后進行單片機,經過DA轉換后形成0-10V的電壓,控制三通水閥。執行風閥、電加熱器通過IO信號進行控制。 
  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,帶背光,可顯示兩行。每行16個字符,只能顯示字符,不能顯示圖形和漢字。 
 ?。?)基本操作時序 
  基本操作時序,在這里主要用的是寫指令和寫數據。寫指令 輸入:RS=L,R/W=L,D0-D7=指令碼,E=高脈沖 輸出:D0-D7=數據。寫數據 輸入:RS=H,R/W=H,D0-D7=數據,E=高脈沖 輸出:無。 
  4.報警電路設計 
  本設計采用蜂鳴器配合發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,蜂鳴器不響,發光二極管D1亮;當溫度上升到40度時,蜂鳴器響,發光二極管D3亮;當溫度低于30度時,蜂鳴器響,發光二極管D2亮。51系列單片機上電復位后,I/O口處于高電平,這時二極管的正負極均處于高電平狀態,此時燈不亮,如果要使燈亮,負極必須給低電平。單片機I/O口的輸出電流很小,一般只有4-20mA,如果要驅動大的負載,必須用到驅動電路,在這里采用了PNP三極管驅動。當P3.2口輸出高電平時,三極管不導通,蜂鳴器不響;當P3.2口輸出低電平時,三極管導通,蜂鳴器響,發出報警信號。 
  5.恒溫恒濕空調控制器問題措施 
  在醫用潔凈手術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,從而不能滿足有效的除熱、除濕需求,實際中可以在滿足工藝要求的情況下換新的空調器,就可以很好的解決這個問題。針對恒溫恒濕空調控制中的相對濕度卻偏高問題,大多數的原因是因為機組在高溫高濕的室外環境下運行,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,這樣就會導致該問題的發生,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,通過加大熱量來抵銷冷量的方法,調整濕度控制正常,但這種方法會造成對能源的浪費。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,從而造成送風狀態點的含濕量偏低,形成濕度偏低問題,具體的解決方法就是可以檢查機組控制系統中的邏輯動作,確保其風管系統閥門與過濾器通暢,并適當的調大機組的風量,從而可以有效提高送風狀態點上的溫濕度。針對在恒溫恒濕空調控制中的制冷機停機問題,多數是因為相對濕度波動大而造成的,由于在重新啟動制冷機后,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偏小,針對此問題可以采取加大加熱器容量的方法進行改善,但是這樣依然會造成能源上的浪費。 
  6.提高恒溫恒濕控制的質量策略 
  在恒溫恒濕空調控制系統的應用中,為確保實際中溫濕度控制系統滿足設計需要,可以強化對其生產質量的控制措施,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,首先應該根據業主提供的室內溫濕度以及局部排風量等參數資料,由設計人員對恒溫恒濕空調控制進行詳細的設計,并制定有效的執行方案,提高恒溫恒濕空調控制系統在實際運行中的穩定性。然后由設計人員進行計算冷熱負荷計算,偏離實際負荷,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方案以及溫控制方案,以保證恒溫恒濕空調控制方案的經濟性。并且在恒溫恒濕空調控制系統設計中,優化控制方案,還應該有設備供應商配置良好的控制器與傳感器設備,對室內的濕度采用直接控制法進行設計,并采用新風單獨降溫除濕的方案。而且在實際條件允許的情況下,還可以應用制冷機冷凝器來作為加熱器,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足設計需求。 
  四.結束語 
  醫用潔凈手術室對溫度環境要求較高,針對醫用手術室進行恒溫控制具有重要意義。采用單片機進行模塊開發和設計,實現恒溫控制,對于確保醫用潔凈手術室穩定環境溫度具有可行性。 
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