醫院樓宇自動(dòng)化控制

一、前言

現代化醫院建筑的完美性不僅表現在其建筑質(zhì)量、房間功能和建筑結構上，對醫院建筑本身尤其嚴格，而復雜的機電設備需要高效管理。這些設備的穩定、高效、可靠、長(cháng)期的運行對醫院的正常工作起到保障作用，特別是強調以病人為中心、體現人性化理念的醫院來(lái)說(shuō)，更關(guān)注的是舒適的住院和診療條件及低廉的使用和維護成本，提倡環(huán)保節能等方面，因此建筑內部的技術(shù)設備和運行效果越來(lái)越受到重視。為提高管理水平、環(huán)境質(zhì)量和降低運行成本，有必要對建筑內部的技術(shù)設備進(jìn)行優(yōu)化控制，所以設置樓宇自動(dòng)控制系統來(lái)保障醫院內的機電設備高效、安全和可靠的運行，以提供給病人和醫務(wù)人員良好、舒適的環(huán)境。

醫院集醫療、教學(xué)、預防、科研、康復等職能為一體。為了更好的服務(wù)于病患人員，醫院不斷完善醫院硬件設施的配備和醫療衛生環(huán)境的建設。外科手術(shù)樓建設過(guò)程中引進(jìn)智能控制系統，旨在對樓內空調、通風(fēng)、給排水以及動(dòng)力等系統進(jìn)行集中管理和監控，以滿(mǎn)足醫患對于樓內溫度、濕度、通風(fēng)等環(huán)境條件的嚴格要求，減少患者因空氣不潔(帶菌)而引起感染的幾率，縮短治療周期，提高治愈率。此舉將打造一個(gè)全新的智能化診療空間，全面提升醫院的服務(wù)水準，并且在提高醫院服務(wù)水平的基礎上盡量節約能源，達到服務(wù)和能源雙優(yōu)的效果。 

醫院樓控系統主要管理樓內ICU病房、住院部所有病房、醫院辦公室以及部分手術(shù)室的空氣調節。系統在設計時(shí)除了潔凈空調以外還存在大量的新風(fēng)機組、送排風(fēng)機、給排水系統和冷熱源以及醫用氣體系統等機電設備，這些設備既要有獨立工作的能力又要有與相關(guān)設備進(jìn)行協(xié)調，同時(shí)還要將數據傳回給上位機以供分析參考。

二、系統設計原則

1．先進(jìn)性：采用國際或國內通行的先進(jìn)技術(shù)，適應時(shí)代發(fā)展需要;
2．成熟性：以實(shí)用為原則采用成熟的經(jīng)過(guò)工程驗證的先進(jìn)技術(shù);
3．開(kāi)放性：采用開(kāi)放的技術(shù)標準，避免系統互聯(lián)或擴展的障礙;
4．按需集成：根據本項目特點(diǎn)，按照需要分層次實(shí)現集成;
5．標準化：采用標準化的設計和標準化的產(chǎn)品;
6．可擴展性：本工程設計應考慮到未來(lái)發(fā)展，在預埋和線(xiàn)纜布設上留有余量。
7．安全性、可靠性：包括系統自身安全和信息傳遞的安全，以及運行的可靠性;
8．設計、施工、運營(yíng)與服務(wù)：強調以人為本的設計思想，為醫院醫院提供安全、舒適、方便、快捷、高效、節約的醫療、工作環(huán)境，提高效率;
9．二次深化設計圖紙完成后，需經(jīng)設計院相關(guān)專(zhuān)業(yè)工程師審核簽認，方可進(jìn)行施工。

三、系統設計依據

    本系統設計是以“中法燕達醫院智能化弱電系統招標書(shū)”和與業(yè)主的溝通，及所附圖紙為基礎，參照以下標準進(jìn)行設計：
《民用建筑電氣設計規范》(JGJ/T16/92）
《智能建筑設計標準》(GB50314-2000）
《采暖通風(fēng)與空調設計規范》(GBJ19-87)
《民用建筑照明設計規范》(GBJ133-90）
《電氣裝置工程施工驗收規范》(GBJ232-82)
《電子計算機機房設計規范》(GB0174-93）

 《計算機場(chǎng)地安全要求》(GB9361-88）
《計算機場(chǎng)地技術(shù)條件》(GB2887-89）
項目各專(zhuān)業(yè)施工圖紙及其它技術(shù)資料

四 、 樓宇自控系統控制方案

    醫院樓宇自控系統現場(chǎng)控制功能設計醫院樓宇自控系統通過(guò)設在現場(chǎng)的REGIN PIFA 和EXOCOMPACT 系列控制器完成對如下系統的監控：冷/熱源系統及輔助設備系統，空調、新風(fēng)機組及通風(fēng)系統，給排水系統

BAS將對這些系統的眾多分散設備的運行、安全狀況、能源使用情況及節能管理實(shí)行集中監視、管理與分散控制。BAS將根據調節參數的實(shí)際值與給定值的偏差，用專(zhuān)用的儀表設備(由各種傳感器、執行調節機構和調節器等組成的控制裝置）代替人的手動(dòng)操作來(lái)調節控制各參數的偏差值，使之維持在給定數值的允許范圍內;檢測各設備的狀態(tài)與主要運行參數，并提供實(shí)時(shí)報警給中央監控中心;記錄各設備運行參數與時(shí)間，自動(dòng)均衡各互為備份設備的運行，提供各設備的維護提示等。從而實(shí)現提高的大廈舒適性，提高管理效率，節約人力，節約能耗與運行費用，使大廈醫院成為一個(gè)真正意義的面向二十一世紀的智能大廈。

現對各子系統分別說(shuō)明如下：

冷/熱源系統及輔助設備系統

1、冷、熱源方式

采用集中供冷、供熱方式，冷熱源均引自一期管網(wǎng)，冬季供、回水溫度為60°C、50°C，夏季供、回水溫度為7°C、12°C

監控功能說(shuō)明：

? 對管網(wǎng)的溫度，壓力和能量進(jìn)行采集。

? 采集管網(wǎng)壓力，對變頻器進(jìn)行控制，實(shí)現定壓供水

? 原設計采用在每個(gè)環(huán)路供水主管上設有自力式壓差控制器，通過(guò)調節主閥以保持供回水壓差的恒定

? 建議： 對每個(gè)環(huán)路的供回水進(jìn)行壓力檢測(或供回水壓差檢測），實(shí)時(shí)監測管網(wǎng)壓力變化，并實(shí)現壓差異常報警，同時(shí)又可以通過(guò)調節供水管電動(dòng)調節閥 保持供回水壓差。

空調及通風(fēng)系統

BA系統一旦接到消防報警信號，即按消防規范要求關(guān)閉空調機和新風(fēng)機組的新風(fēng)門(mén)和回風(fēng)門(mén)，強制關(guān)閉空調風(fēng)機。并對防火閥狀態(tài)進(jìn)行監視。

室內環(huán)境質(zhì)量監測

新風(fēng)機組

本系統的監控將主要通過(guò)REGIN瑞晶公司全面采用LonWorks技術(shù)的直接數字控制器REGIN實(shí)現。REGIN EXO將對廠(chǎng)區的新風(fēng)機組進(jìn)行集中控制。

監  測：系統監控新風(fēng)機運行狀態(tài)，送風(fēng)溫度，故障狀態(tài)，手自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)的位置，過(guò)濾網(wǎng)阻塞狀態(tài)，新風(fēng)溫度和濕度測量。

報  警： 設備故障報警。

壓差報警：空氣過(guò)濾網(wǎng)的透氣度通過(guò)空氣壓差開(kāi)關(guān)來(lái)檢測，當過(guò)濾網(wǎng)兩側的壓差超過(guò)設定值時(shí)控制器發(fā)出阻塞報警。

風(fēng)機控制：風(fēng)機由系統按每天預先編排的時(shí)間程序及臨時(shí)需要來(lái)控制風(fēng)機的啟停并記錄運行時(shí)間累積。同時(shí)系統還將在早上室外溫度較低時(shí)，自動(dòng)開(kāi)啟新風(fēng)機組的風(fēng)機，使大廈內充滿(mǎn)新鮮的低溫空氣，一方面有利于提高當天大廈的空氣質(zhì)量，另一方面也可以減少空調負荷以節約能源。

溫度控制：系統將在適宜的樓層設置室外溫度檢測點(diǎn)，系統將根據測量的室外溫濕度、送風(fēng)溫度與設定值進(jìn)行比較計算，經(jīng)比例積分微分(PID）規律控制冷水調節閥，使送風(fēng)溫度維持在設定的范圍內。

聯(lián)鎖控制：冷水閥與風(fēng)機聯(lián)鎖控制，當風(fēng)機停止后，冷水閥關(guān)閉，新風(fēng)門(mén)關(guān)閉或根據需要調節送風(fēng)量大小。

中央監控顯示與打?。?/span>參數，狀態(tài)，報警，動(dòng)態(tài)流程圖(設定值、測量值、狀態(tài)顯示等）。

空調機組

本系統的監控將主要通過(guò)REGIN公司全面采用LonWorks技術(shù)的直接數字控制器REGIN實(shí)現。REGIN EXO將對新風(fēng)機組進(jìn)行集中控制。

監  測：系統監控空調機組風(fēng)機運行狀態(tài)，送回風(fēng)溫度，風(fēng)機故障狀態(tài)，手自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)的位置，過(guò)濾網(wǎng)阻塞狀態(tài)，回風(fēng)溫度測量。

報  警： 設備故障報警。

壓差報警：空氣過(guò)濾網(wǎng)的透氣度通過(guò)空氣壓差開(kāi)關(guān)來(lái)檢測，當過(guò)濾網(wǎng)兩側的壓差超過(guò)設定值時(shí)控制器發(fā)出阻塞報警。

風(fēng)機控制：風(fēng)機由TA Vista系統按每天預先編排的時(shí)間程序及室內空氣一氧化碳或空氣質(zhì)量指標來(lái)控制風(fēng)機的啟停并記錄運行時(shí)間累積。同時(shí)系統還將在早上室外溫度較低時(shí)，自動(dòng)開(kāi)啟風(fēng)機組的風(fēng)機，使大廈內充滿(mǎn)新鮮的低溫空氣，一方面有利于提高當天大廈的空氣質(zhì)量，另一方面也可以減少空調負荷以節約能源。

溫度控制：系統將在適宜的樓層設置室外溫度檢測點(diǎn)，系統將根據測量的室外溫度、送風(fēng)溫度與設定值進(jìn)行比較計算，經(jīng)比例積分微分(PID）規律控制冷水調節閥，使送風(fēng)溫度維持在設定的范圍內。

新風(fēng)回風(fēng)混合比例控制：用優(yōu)化模型(根據室內外溫差建模）控制新風(fēng)閥和回風(fēng)閥的開(kāi)度，得到不同狀態(tài)下的最佳新回風(fēng)比例，在保證空氣質(zhì)量指標的情況下，盡量多使用回風(fēng)，以達到節能的目的。

聯(lián)鎖控制：冷水閥與風(fēng)機聯(lián)鎖控制，當風(fēng)機停止后，冷水閥，新風(fēng)門(mén)，回風(fēng)門(mén)同時(shí)關(guān)閉。

中央監控顯示與打?。?/span>參數，狀態(tài)，報警，動(dòng)態(tài)流程圖(設定值、測量值、狀態(tài)顯示等）。

其他通風(fēng)設備

A、送排風(fēng)機

監  測：平時(shí)用或消防平時(shí)兩用送排風(fēng)機的手自動(dòng)狀態(tài)、運行狀態(tài)、故障狀態(tài)。(建議對重要部位送排風(fēng)機和消防風(fēng)機加設風(fēng)流狀態(tài)檢測。在實(shí)際運行中，經(jīng)常會(huì )出現由于種種原因導致風(fēng)門(mén)關(guān)閉后未被打開(kāi)，導致送排風(fēng)機或消防風(fēng)機不能實(shí)現設計功能，導致事故或災害的發(fā)生。)

風(fēng)機控制：REGIN EXO系統按每天預先編排的時(shí)間程序及臨時(shí)需要來(lái)控制風(fēng)機的啟停并記錄運行時(shí)間累積。

聯(lián)動(dòng)控制：在空所質(zhì)量較差或空氣中的一氧化碳超標時(shí)啟動(dòng)送排風(fēng)機，排出室內空氣，送入新鮮空氣。

報  警： 風(fēng)機故障報警。

中央監控顯示與打印：參數，狀態(tài)，報警，動(dòng)態(tài)流程圖(設定值、測量值、狀態(tài)等）。

水池、水箱等系統監視(可擴展）

醫用氣體遠傳報警系統
通常醫用氣體包含以下幾個(gè)系統：
負壓吸引系統
醫用制氧系統
醫用二氧化碳系統

 醫用氮氣系統
醫用壓縮空氣系統
   采集管道專(zhuān)業(yè)豎井內穩壓箱中氧氣等氣體壓力信號到控制中心，將信號遠傳至室外各分站房進(jìn)行報警。豎井內線(xiàn)纜敷設在線(xiàn)槽內，病房樓側的管道專(zhuān)業(yè)豎井內N層有測點(diǎn)，門(mén)急診樓側的豎井內N層有測點(diǎn)，每個(gè)手術(shù)內均有測點(diǎn)。

手術(shù)部的環(huán)境監測

國際上衡量一個(gè)醫院技術(shù)水平的重要標準是醫院手術(shù)病人的感染控制率的高低。本醫院設有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ共4個(gè)級別的手術(shù)室。手術(shù)室的空調系統為完全獨立的潔凈空調系統。因所涉及的科室較多，在手術(shù)室進(jìn)行的手術(shù)種類(lèi)也比較多，為了避免因進(jìn)行不同手術(shù)而有可能引起的交叉感染，每間手術(shù)室宜采用單獨的空氣凈化系統，級別較低的接近手術(shù)室如果進(jìn)行的是同一類(lèi)手術(shù)，可以采用同一個(gè)潔凈空調系統。該系統的設計有專(zhuān)業(yè)公司設計及施工。

潔凈手術(shù)室是一項綜合性工程，包括水、電、供氣、自動(dòng)控制等專(zhuān)業(yè)較多，需要多工種之間的配合。

在潔凈手術(shù)部?jì)?，潔凈技術(shù)以控制空氣中的塵埃粒子尺寸及其濃度和微生物的數量為自己的任務(wù)。當然，空氣潔凈技術(shù)除了提供符合要求的潔凈空氣外，還要提供適宜的溫濕度和合理的壓力梯度分布。 手術(shù)室的相關(guān)環(huán)境參數的設置和控制的好壞，將對控制手術(shù)室污染產(chǎn)生極大的影響。我們主要控制的參數有：溫度、濕度、潔凈度、新風(fēng)量、自?xún)魰r(shí)間和壓力分布。

溫度控制

 在復雜的手術(shù)過(guò)程中，醫護人員的精力高度集中，人的新陳代謝加快。此時(shí)，如果溫度設置過(guò)高，將使醫護人員感到不舒適，不利于醫護人員的操作。同時(shí)也將增加醫護人員的生理排泄，使手術(shù)室的空氣污染度增加，增加感染的可能性。溫度設置過(guò)低，會(huì )使病人產(chǎn)生低溫機能性障礙。有研究表明，室溫在21.1℃－23.9℃時(shí)，有1/3的病人會(huì )發(fā)生低溫機能性障礙。當溫度低于21.1℃時(shí)，幾乎所有的患者都會(huì )發(fā)生低溫機能性障礙。

目前，國家有關(guān)標準規定的溫度范圍為22℃－25℃，有些輔助房間可到27℃。通過(guò)在每個(gè)手術(shù)室內墻面上安裝有房間溫濕度顯示及設定裝置來(lái)實(shí)現根據手術(shù)復雜情況的不同，醫護人員的自身感覺(jué)、季節和地域的不同來(lái)設定室內溫度。例如：手術(shù)室溫濕度可根據手術(shù)內容和不同病人對象可調，比如做器官移植室溫20℃，心血管手術(shù)要在30分鐘內從25℃降到19℃，兒童手術(shù)室溫要高些。
濕度控制
    國家標準中，對濕度的規定為：Ⅰ、Ⅱ級手術(shù)室　40%－60%　，Ⅲ、Ⅳ級手術(shù)室　35%－60%，其它輔助用房為30%－60%，甚至要求更低，僅要求不高于60%，顯然，這是一個(gè)相對而言比較容易實(shí)現的參數指標。盡管如此，我們在濕度的控制過(guò)程中，還是應當考慮到：

濕度過(guò)高時(shí)容易產(chǎn)生器械銹蝕和霉菌

濕度過(guò)低時(shí)創(chuàng )面過(guò)于干燥會(huì )影響日后切口的愈合

所以，我們要根據具體情況，采用一定的控制手段，控制加濕或除濕，確保濕度滿(mǎn)足特定季節及特定環(huán)境的要求。
潔凈度控制

潔凈手術(shù)室作為一種潔凈環(huán)境，潔凈度是一個(gè)需要嚴格控制的重要指標。有研究表明，空氣中的病毒和細菌都附著(zhù)在空氣中的懸浮顆粒上，附著(zhù)后的顆粒直徑都大于0.5μ，我們可以通過(guò)嚴格要求潔凈度來(lái)控制手術(shù)室的塵埃數量，從而控制菌數。在潔凈手術(shù)室中，營(yíng)造潔凈環(huán)境是控制菌濃度的一個(gè)必要手段，所以對潔凈手術(shù)室我們即要求潔凈度也要求控制菌數。

空氣過(guò)濾系統：

目前，為達到滿(mǎn)足要求的潔凈度，國家標準規定應采用三級空氣過(guò)濾系統，第一級空氣過(guò)濾系統設在新風(fēng)口，第二級設置在系統的正壓段，第三級設置在系統末端。只有在Ⅳ級潔凈手術(shù)室才能采用亞高效過(guò)濾器，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級潔凈手術(shù)室必須采用高效過(guò)濾器。在三級空氣過(guò)濾系統的設置中，每一級過(guò)濾器的匹配必須引起高度重視。很多人往往只注重末端過(guò)濾器的過(guò)濾效率，其實(shí)是不正確的。在三級過(guò)濾器效率的匹配上，歐洲有專(zhuān)家研究指出，參照歐洲過(guò)濾器標準(CEN EN G ~F ~H~U分級辦法 見(jiàn)附件），每級過(guò)濾器只應相差3－4級，否則，將影響末端過(guò)濾器的使用壽命。而末端過(guò)濾器是最昂貴并最關(guān)鍵的，所以這樣往往得不償失。
對每臺機組的初、中、高效過(guò)濾進(jìn)行監視。
若排風(fēng)管上設有初、中、高效過(guò)濾器，系統也進(jìn)行監視。
 新風(fēng)量控制

潔凈手術(shù)室是一個(gè)密封的環(huán)境，人員在里面活動(dòng)必須保持足夠的新風(fēng)。同時(shí)，新風(fēng)量是維持潔凈室之間壓差的必要手段。目前，關(guān)于新風(fēng)量的選擇是取以下三方面的最大值：
● 潔凈室最小新風(fēng)量
● 滿(mǎn)足潔凈室正壓要求的最小新風(fēng)量
●手術(shù)室中每個(gè)人所需的最小新風(fēng)量之和
   其實(shí)，由于手術(shù)的復雜程度不同，每個(gè)人的緊張情況不同，人對新風(fēng)量的需求不同，所以我們可以通過(guò)自動(dòng)控制手段，適時(shí)的調整新風(fēng)量，來(lái)滿(mǎn)足手術(shù)室的新風(fēng)需求，但不要低于上面3條的最大值。
自?xún)魰r(shí)間控制
    手術(shù)室從污染狀態(tài)到滿(mǎn)足特定要求的時(shí)間為自?xún)魰r(shí)間，由于達到潔凈度所需的時(shí)間都要遠遠長(cháng)于其它參數達到的時(shí)間，所以我們以達到潔凈度所需的時(shí)間為準。自?xún)魰r(shí)間的長(cháng)短我們可以通過(guò)調節送風(fēng)速度和送風(fēng)面積來(lái)調整。時(shí)間的長(cháng)短一般參考手術(shù)所需的準備時(shí)間的長(cháng)短，不得大于手術(shù)室所有手術(shù)中的最短準備時(shí)間。

壓力分布控制

潔凈手術(shù)室的壓力分布應遵循隨著(zhù)潔凈級別的由高到低從大到小的原則。潔凈區對與之相通的非潔凈區應有不低于10Pa的正壓，潔凈區對室外應有不低于15Pa的正壓，但是所有的壓差累計不得超過(guò)30Pa，潔凈手術(shù)室對相鄰的低級別的潔凈手術(shù)室的壓差不得低于5Pa?？刂茲崈羰业恼龎褐饕腥齻€(gè)方面的作用：

保證潔凈區的氣流從高級別區域流向低級別區域，并有合理有序的流向和流量。

在手術(shù)室的門(mén)開(kāi)啟時(shí)，能有效抵擋干擾氣流。

防止潔凈區外的污染通過(guò)潔凈手術(shù)室可能存在的縫隙滲透進(jìn)入潔凈室潔凈

手術(shù)室保持足夠正壓，是防止潔凈區外的污染進(jìn)入潔凈區的有效手段。如果是專(zhuān)用的傳染病手術(shù)室或有毒實(shí)驗室，則應保持相對周?chē)h(huán)境的負壓，以防止室內的空氣滲透到室外，引發(fā)不必要的交叉感染或中毒。壓力的控制是通過(guò)室內安裝的房間微壓差監視及控制器，通過(guò)檢測的壓力狀況來(lái)控制室內風(fēng)閥的開(kāi)度，風(fēng)機的啟?；蜃冾l來(lái)實(shí)現的。若在每間手術(shù)室的新風(fēng)管上設有雙位定風(fēng)量閥，系統在手術(shù)室做手術(shù)時(shí)自動(dòng)將風(fēng)閥開(kāi)高檔，不做手術(shù)時(shí)，自動(dòng)開(kāi)低檔，保證手術(shù)室內的正壓。