医用洁净手术室恒温恒湿控制与实现
摘要:医用洁净手术室对温湿度要求较为严格，手术室的恒温恒湿控制是确保手术环境温度稳定的重要措施。本文对医用洁净手术室恒温恒湿控制进行简单分析，探讨医用洁净手术室的恒温恒湿实现策略。
关键词：医用手术室；洁净手术室；温度控制；恒湿控制；恒温实现
中图分类号：TU246文献标识码：A
一．引言
医用洁净手术室对室内净化要求较高，同时对室内环境温度、湿度要求也较高。对医用洁净手术室的温度进行恒温控制有利于帮助患者尽快痊愈，对手术室的湿度进行控制有利于控制室内微生物的繁衍，为医护人员及患者提供舒适环境。医用洁净手术室恒温控制具有重要作用。
二．医用洁净手术室对恒温控制的基本要求
1.系统对环境监测的高精度
恒温恒湿空调所在的环境对温度和湿度的要求十分严格，尤其是在医用洁净手术室高精密环境中。与此同时，由于这类环境中热源、水源等分布十分复杂，导致环境中的温湿分布并不均衡。因此就需要空调自动控制系统对环境的温湿变化具有较高的敏感度，能够迅速的感知环境中的温湿变化，并极快的做出有效反映，保证环境中的温度和湿度。现在的恒温恒湿空调要求一般在温度精度达±2℃，湿度精度±5%，高精度空调可以温度精度达到±0.5℃，湿度精度达到±2%。
2.温湿控制中高效能比
在传统的恒温恒湿空调系统设计中，在温度和湿度的控制上，机组有风冷和水冷型两种，配备有多级电加热器和电极加湿罐及微电脑控制器。在冷却祛湿工况条件下，蒸发盘管使空气温度低于露点温度而去湿，通过加热器的再热控制室内温度保持在设定值。该类机组由于冷量的调节一般仅二档或三档，机组出口空气的露点温度不易稳定，对室内相对湿度的控制能力较低，一般宜用于相对湿度控制精度在±5%的试验室，目前大多采用了该种定型产品。简单来说就是冷却、加温、除湿的过程。虽然效果比较明显，但是很显然这个过程的当中的空调能耗会比较大，尤其在湿度比较高的环境下，既要保证除湿的效果，又要保证预设的温度，此时的耗能量将远远大于一般机房空调的耗能量。为了避免这种情况，再设计上可以将室外空气处理到机器露点再同室内回风混合，进入主空调箱干冷却送风，把送风温差控制在相应的规范范围内；直到环境内冷负荷减小至一定数值，再用冷却盘管的冷冻水流量或进水温度的改变来调节冷量，进一步减小送风温差。在这类空调工程设计中，应该对其能耗和节能问题给予特别重视，提倡弃用二次加热，以降低能耗。
三.医用洁净手术室恒温恒湿控制的实现
1.温湿度控制系统的功能
温湿度控制系统中检测当前的环境温湿度是通过西门子QFM1660温湿度传感器进行采集，然后通过AD转换芯片到单片机芯片STC89C51处理并在液晶上显示，同时单片机控制蜂鸣器和三个LED灯，用于对温湿度进行实时控制操作。
2.该温湿度控制系统总体框图
（1）单片机最小系统：采用AT89C51单片机；
（2）温湿度采集模块：采用西门子QFM1660温湿度传感器；
（3）温湿度显示模块：采用LCD液晶显示；
（4）报警电路：采用蜂鸣器报警；
（5）外部设备控制电路：采用的是LED灯显示，用来实时监测系统的工作。
医用洁净手术室恒温恒湿控制空调机组原理图如下图所示。
2.温湿度控制模块设计
（1）控制模块工作原理
温湿度传感器通过AD转换后进行单片机，经过DA转换后形成0-10V的电压，控制三通水阀。执行风阀、电加热器通过IO信号进行控制。
3.温湿度显示模块设计
本设计中，采用1602液晶显示器为+5V电压驱动，带背光，可显示两行。每行16个字符，只能显示字符，不能显示图形和汉字。
（1）基本操作时序
基本操作时序，在这里主要用的是写指令和写数据。写指令输入：RS=L，R/W=L，D0-D7=指令码，E=高脉冲输出：D0-D7=数据。写数据输入：RS=H，R/W=H，D0-D7=数据，E=高脉冲输出：无。
4.报警电路设计
本设计采用蜂鸣器配合发光二极管一起作监测温控系统的工作情况，当单片机正常工作时，蜂鸣器不响，发光二极管D1亮；当温度上升到40度时，蜂鸣器响，发光二极管D3亮；当温度低于30度时，蜂鸣器响，发光二极管D2亮。51系列单片机上电复位后，I/O口处于高电平，这时二极管的正负极均处于高电平状态，此时灯不亮，如果要使灯亮，负极必须给低电平。单片机I/O口的输出电流很小，一般只有4-20mA，如果要驱动大的负载，必须用到驱动电路，在这里采用了PNP三极管驱动。当P3.2口输出高电平时，三极管不导通，蜂鸣器不响；当P3.2口输出低电平时，三极管导通，蜂鸣器响，发出报警信号。
5.恒温恒湿空调控制器问题措施
在医用洁净手术室恒温恒湿空调控制中，针对室内温度与相对湿度偏高的问题，其原因或许是因为空调器的设计容量偏小而造成的，从而不能满足有效的除热、除湿需求，实际中可以在满足工艺要求的情况下换新的空调器，就可以很好的解决这个问题。针对恒温恒湿空调控制中的相对湿度却偏高问题，大多数的原因是因为机组在高温高湿的室外环境下运行，然而由于其空调器制冷机在稳定运行中，所以机器不好出现停机的现象，但是由于空调器的再热量不够，而且其制冷量容量也偏小，这样就会导致该问题的发生，具体的解决办法就是加大电加热器的容量，若是还在出现相对湿度偏低的情况，那么还需要相应的加大加湿量，通过加大热量来抵销冷量的方法，调整湿度控制正常，但这种方法会造成对能源的浪费。针对在恒温恒湿空调控制出现的相对湿度偏低问题，大多情况下是因为调器制冷机组除湿能力大的因素，从而造成送风状态点的含湿量偏低，形成湿度偏低问题，具体的解决方法就是可以检查机组控制系统中的逻辑动作，确保其风管系统阀门与过滤器通畅，并适当的调大机组的风量，从而可以有效提高送风状态点上的温湿度。针对在恒温恒湿空调控制中的制冷机停机问题，多数是因为相对湿度波动大而造成的，由于在重新启动制冷机后，其温湿度可以较快速的达到设计的范围，那么若是机组的制冷量偏大，则其加热量也就是会偏小，针对此问题可以采取加大加热器容量的方法进行改善，但是这样依然会造成能源上的浪费。
6.提高恒温恒湿控制的质量策略
在恒温恒湿空调控制系统的应用中，为确保实际中温湿度控制系统满足设计需要，可以强化对其生产质量的控制措施，这样也可以有效避免能量损耗。因此在恒温恒湿空调控制的应用中，首先应该根据业主提供的室内温湿度以及局部排风量等参数资料，由设计人员对恒温恒湿空调控制进行详细的设计，并制定有效的执行方案，提高恒温恒湿空调控制系统在实际运行中的稳定性。然后由设计人员进行计算冷热负荷计算，偏离实际负荷，并且根据不同工程的不同要求，设计人员可以制定合理的配置方案以及温控制方案，以保证恒温恒湿空调控制方案的经济性。并且在恒温恒湿空调控制系统设计中，优化控制方案，还应该有设备供应商配置良好的控制器与传感器设备，对室内的湿度采用直接控制法进行设计，并采用新风单独降温除湿的方案。而且在实际条件允许的情况下，还可以应用制冷机冷凝器来作为加热器，并在控制系统完成之后做好安装调试工作，确保恒温恒湿空调控制可满足设计需求。
四．结束语
医用洁净手术室对温度环境要求较高，针对医用手术室进行恒温控制具有重要意义。采用单片机进行模块开发和设计，实现恒温控制，对于确保医用洁净手术室稳定环境温度具有可行性。
参考文献：
[1]杨春光,李雪源,向启全等.手术室净化系统中的温度控制及表冷器的改造[J].医疗卫生装备,2009,30(5):102-103
[2]高磊.手术室空调自控系统的优化研究[D].同济大学,2006.
[3]白亮.寒冷季节净化手术室供冷系统[J].中国高新技术企业,2014,(1):164-165.
[4]杨涛.模糊控制在手术室洁净空调控制系统中的应用[D].上海交通大学,2008.
[5]彭丽,郝焕英.护理干预手术室温度设定的效果评价[J].农垦医学,2011,33(4):357-358.
[6]刘振江,董淳.手术室温湿度控制方式探讨[J].工程建设与设计,2011,(4):109-111
