医院净化空调电气系统优化措施探讨

　　摘要：文章结合医院净化空调系统在使用与维护中遇到的一些常见问题，针对净化空调电气系统提出了一些优化措施，如增加变频装置、引入焓差控制器、使用CAN总线进行现场控制等，使用这些优化措施不仅能够提高净化设备的可靠性和稳定性，还能降低设备能耗，为医疗一线提供更加舒适洁净的诊疗环境。

　　关键词：净化系统；变频装置；焓差控制器；CAN总线；优化措施净化空调是医院现代化装备的组成部分。目前，越来越多的大中型医院的手术室、监护室都采用了层流净化技术，该技术通过对空气的净化来消除悬浮污染物对患者的侵害，从而控制院内感染，提高医疗质量。医院的空气净化系统主要包括风系统、水系统和电气系统，其中电气系统（主要包括电气设备与自动控制系统）最为复杂，因此，电气系统的优化对于提高净化设备的可靠性和稳定性、降低设备的故障率起着显著的作用。下面结合在医院净化空调系统使用与维护中遇到的一些问题，针对净化空调电气系统提出了一些优化措施。

　　一、增加变频器

　　在日常使用过程中发现，风机电机启动电流偏大，电机轴承易损，并且风机无法根据过滤器前后压差调节进风量。

　　（一）电机启动电流偏大，轴承易损电机启动时，异步电动机的启动电流比额定电流大得多，约为额定电流的5～7倍，转子功率因数很低，在0.2左右。设备频繁启动的情况下，大的启动电流会造成电机内部发热过多而损坏电机，而且很低的功率因数使设备缺乏经济性。

　　根据交流异步电动机的转速和电源频率之间的关系：

　　转速n=60f/p×(1-s)。式中，f为电源频率，s为电动机转差率，P为电动机绕组的极对数。当P和s确定后，电动机转速与电源频率成正比，所以改变电源频率即可改变电机转速n，从而实现变频调速。

　　根据电机功率选择相匹配的变频器，通过给电机增加变频器可以使电机变频调速。通过改变电源的频率来改变电动机的同步转速，使转子转速随之变化。电机启动电流始终低于电机额定电流，这样不但减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，并且提高了转子的功率因数。这种方法调速范围宽、精度高、效率也高，而且能无极调速。

　　（二）风机无法根据过滤器前后压差调节进风量

　　新过滤器的阻力随迎面风速或通过滤料的流速（亦称为滤速）增大而增加。同时，实验研究结果也证明，过滤效率随滤速的增大而降低。在净化设备使用过程中，由于风机以50Hz额定频率工作，通过过滤器的风量会随着过滤器使用时间的增加而逐渐变小，进而影响送入或排出房间的风量，这会直接导致净化室内压力的不稳定，净化室存在被污染的风险。

　　为了解决污染风险，可以在送风机与排风机上安装变频器，在送风过滤器与排风过滤器后增加压力传感器，将信号引入DDC，通过设定好的程序（采用闭环控制）计算出送风机与排风机所需要的频率，进而可以保证净化室内压力的稳定。

　　二、增加焓差控制器

　　春秋过渡季节早晚温差大，外界温度变化快，这导致双管制系统实际温度与设定温度有偏差，而四管制系统则需要在过渡季节冷热同供，能耗较大。双管制系统利用春秋两季新风焓值低于或高于室内焓值的特点，适当加大净化空调的新风量，利用新风替代冷源或热源可以减小由于外界温度变化而导致的实际温度与设定温度的偏差。

　　四管制系统利用春秋两季新风焓值低于或高于室内焓值的特点，适当加大净化空调的新风量，利用新风替代冷源或热源可以缩短制冷机或供热设备的运行时间从而可以达到节能效果。

　　在设备的新风口和回风口安装两组温度传感器和湿度传感器，分别测出新风的干球温度和相对湿度以及回风的干球温度和相对湿度，然后将这些焓差信号送入焓差控制器中，焓差控制器把新风、回风的焓值进行比较后将信号送入气动控制器中，通过气动执行机构控制调节新风阀门和回风阀的开度，调整新风和回风比例使空调机组最大限度地利用室外空气的热焓。

　　三、引入CAN总线进行现场控制

　　净化空调的控制系统一般分为集中式控制和分布式控制。集中式控制过分依赖主控计算机，一旦主控计算机出现故障，整个控制系统将瘫痪，系统可靠性低。分布式控制系统在适用范围、可扩展性、控制速度、系统模块化、可维护性、抗单点故障等方面具有明显优势。

　　CAN（controller area network）是控制器局域网的简称，是德国Bosch公司在1986年为解决现代汽车中众多测量控制部件之间的数据交换而开发的一种串行数据通信总线，已经被列入ISO国际标准，称为ISO11898。今天CAN已成为工业数据通信的主流技术之一。

　　将CAN总线应用于净化空调电气控制系统中具有如下优点：

　　1.CAN网络上的任一节点均可在任意时刻主动向网络上其他节点发起通信，节点不分主从，通信方式灵活。利用这一特点可方便地构成多机备份系统。

　　2.CAN网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同级别的实时要求，高优先级的数据可在134μs内得到传输。

　　3.CAN采用非破坏性总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突的仲裁时间。即使是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪的情况（以太网则可能）。

　　4.CAN通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门的“调度”。

　　5.采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。

　　6.CAN节点中均设有错误检测、标定和自检等强有力措施。

　　7.CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。

　　8.CAN器件可被置于无任何内部活动的睡眠方式，相当于未连接到总线驱动器上，可降低系统功耗。9.CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出的功能，使总线上其他节点的操作不受影响。

　　四、结束语

　　在保障为医疗一线提供舒适洁净诊疗环境的前提下，通过对净化设备电气系统的一系列优化，可提高净化空调设备运行的可靠性与稳定性，同时达到节约能耗的效果。

　　文｜郭诚刚 管德赛 王宝姣