為了保證質(zhì)子重離子設(shè)備的正常運(yùn)行，西門子公司對(duì)中方提供的公用設(shè)施設(shè)備提出了很高的要求，而且公用設(shè)施是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)備開(kāi)機(jī)率的重要保障，因此存在很大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。因此，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工質(zhì)量將是項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵，要對(duì)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型和施工過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理程序，確保設(shè)計(jì)參數(shù)的有效執(zhí)行。特別是要吸取中科院上海光源的經(jīng)驗(yàn)，在項(xiàng)目開(kāi)工前多次安排到上海光源進(jìn)行調(diào)研，了解上海光源在建設(shè)期間曾經(jīng)遇到的技術(shù)問(wèn)題，加以有效的總結(jié)，并在項(xiàng)目執(zhí)行期間聘請(qǐng)上海光源的有關(guān)專家協(xié)助我們解決技術(shù)上的難題。
工程概況
工程項(xiàng)目名稱：上海市質(zhì)子重離子醫(yī)院工程項(xiàng)目
項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)：上海市康新公路4365號(hào)
總建筑面積：52857m²（地上22268m²，地下30589m²）
建筑高度：34.45m（七層）
新建病床數(shù)：220床
建設(shè)工期：2009.11-2012.5
壹
工業(yè)冷卻水系統(tǒng)
加速器應(yīng)用于放射治療開(kāi)始于20世紀(jì) 40年代的美國(guó)，中國(guó)在 20世紀(jì) 70年代開(kāi)始進(jìn)行加速器的研究。其發(fā)展過(guò)程先后經(jīng)歷了電子感應(yīng)加速器、電子回旋加速器、電子直線加速器，同步質(zhì)子和重離子加速器幾個(gè)階段。在目前，直線加速器應(yīng)用于治療的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，作為一種主流放射治療儀器，在治療腫瘤疾病中受到很多人的關(guān)注和重視。而質(zhì)子重離子的研究尚處于發(fā)展階段，腫瘤放射治療的主流將是三維適形調(diào)強(qiáng)放療，由3D-CRT和IMRT組成，利用精確的固定和定位技術(shù)，不改變劑量場(chǎng)的強(qiáng)度，使得高劑量區(qū)域的劑量分布與腫瘤的三維形狀基本保持一致，由此適形的要求。同時(shí)，在滿足適形的前提下采用逆向物理計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，由此使劑量分布均勻，降低腫瘤放療時(shí)對(duì)正常組織的傷害。而使用質(zhì)子重離子放療是能夠?qū)崿F(xiàn)三維適形調(diào)強(qiáng)放療的手段。
加速器是提高某種物質(zhì)速度和能量的裝置，不論其加速的物質(zhì)為電子、質(zhì)子或重離子，普遍是運(yùn)用微波電場(chǎng)，將物質(zhì)加速到較高能量而應(yīng)用于治療。其提供的微波電場(chǎng)，需要有大量的電磁裝置，這些裝置在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生了大量的能量，部分提供給粒子加速，同時(shí)產(chǎn)生的大量熱量則需要由冷卻水作為介質(zhì)將其帶走。隨著加速器系統(tǒng)功能的逐步完善，其對(duì)于設(shè)備冷卻水的要求相應(yīng)提高。在早期加速器研究階段，采用普通的風(fēng)冷或水冷方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)備冷卻。當(dāng)前主流的電子直線加速器，慣用的是獨(dú)立的水冷機(jī)，其結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)加速器的溫度控制要求并不高。近幾年，隨著大型加速器設(shè)備的應(yīng)用，對(duì)相應(yīng)的冷卻水系統(tǒng)提出了更高的要求。
加速器冷卻水系統(tǒng)（圖 3）的溫度控制方法的選擇是決定整個(gè)系統(tǒng)控制穩(wěn)定性的關(guān)鍵。作為加速器冷卻水典型系統(tǒng)的光源工程，其控制方式采用的是模糊PID控制，達(dá)到了理想的效果。但是，控制方法的選擇與負(fù)載的大小及負(fù)載的變化率等都有比較大的關(guān)系，針對(duì)醫(yī)用重離子加速器系統(tǒng)在負(fù)載的大變化率以及負(fù)載變化率無(wú)明顯規(guī)則的狀況，需要做更加深入的研究。
上海市質(zhì)子重離子醫(yī)院使用的 IONTRIS系統(tǒng)，射線能量在同步加速器中能夠?qū)崿F(xiàn) 85~430 MeV/u的變化，且射線能量的變化由患者的腫瘤情況決定。由此，使得同步加速器的能量變化出現(xiàn)較大的隨機(jī)性，不能用確定的方式來(lái)描述射線能量的變化規(guī)律。而射線能量的變化，使得設(shè)備發(fā)熱量產(chǎn)生變化，射線能量的不確定的變化規(guī)律，直接導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱量的變化不規(guī)律。因此，冷卻水系統(tǒng)的溫度變化也同樣產(chǎn)生不規(guī)律的變化。所以，同步區(qū)域冷卻水溫度控制的穩(wěn)定性成為大型醫(yī)用重離子同步加速器系統(tǒng)研究的一項(xiàng)重點(diǎn)。
針對(duì)同步環(huán)系統(tǒng)的溫度控制，需要考慮多方面的因素。首先，需要考慮系統(tǒng)在負(fù)載變化情況下的溫度探測(cè)問(wèn)題。其次，因?yàn)槔鋮s水在同步環(huán)系統(tǒng)中的傳輸距離比較遠(yuǎn)，如果編程時(shí)只采集單個(gè)溫度數(shù)據(jù)做簡(jiǎn)單的單閉環(huán)控制，很難達(dá)到穩(wěn)定的溫度控制。所以，需要提高系統(tǒng)在負(fù)載狀態(tài)下響應(yīng)的速度。再次，為提高控制精度，避免系統(tǒng)出現(xiàn)低溫狀態(tài)波動(dòng)，需要考慮在一次水系統(tǒng)中串入電加熱裝置。串入電加熱裝置后，在系統(tǒng)停機(jī)后重新開(kāi)機(jī)時(shí)，能夠使加速器盡快進(jìn)入設(shè)定的溫度運(yùn)行。而且，由于風(fēng)觀和冷凍機(jī)的投入或退出，二次水溫度會(huì)波動(dòng)，加速器負(fù)載也會(huì)引起溫度波動(dòng)，采用電加熱裝置后，能夠在一定程度上提高溫度控制的精度。
此外，加速器冷卻水系統(tǒng)是比較龐大的系統(tǒng)，其能耗較大，且在需要 24h不間斷工作。所以，系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)顯得非常重要。在進(jìn)行大型醫(yī)用重離子同步加速器冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，節(jié)能設(shè)計(jì)的好壞是決定整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵因素之一。
加速器對(duì)于冷卻水系統(tǒng)的水質(zhì)同樣也有比較高的要求，對(duì)于進(jìn)入加速器腔體的循環(huán)水，其對(duì)于水質(zhì)的要求包括電阻率、懸浮物、顆粒、pH值等要求。循環(huán)水在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生污垢、懸浮物、顆粒等雜質(zhì)，與普通循環(huán)冷卻水系統(tǒng)相似，如果不做好循環(huán)水來(lái)源的控制和后期的水處理，將加速設(shè)備的老化，影響效能。所以，針對(duì)大型醫(yī)用重離子同步加速器冷卻水系統(tǒng)，在進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)和處理時(shí)，需要考慮多方面的因素。首先，針對(duì)流入加速器精密部件內(nèi)部的冷卻水，考慮到電導(dǎo)率、懸浮物、顆粒等要求，在線的純水處理裝置，實(shí)現(xiàn)在線的補(bǔ)水。其次，為防止運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生金屬離子，在系統(tǒng)中需連接在線去離子裝置，加入在線水處理器等設(shè)備。此外，還必須在各獨(dú)立封閉的系統(tǒng)中加入兩個(gè)以上的水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)連接到系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。
貳
質(zhì)子重離子醫(yī)院公用設(shè)施管理重點(diǎn)和難點(diǎn)-供配電系統(tǒng)
醫(yī)院設(shè)有一個(gè) 35 kV主變電站和兩個(gè)10 kV分變電站。
35 kV主變電站有兩路獨(dú)立35 kV進(jìn)線，兩臺(tái)35 kV變壓器，每臺(tái)變壓器容量為12500 kVA，設(shè)計(jì)總裝機(jī)容量為25 000 kVA。
兩個(gè)10 kV分變變電站為 2#變電站和3#變電站。
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2#變電站內(nèi)設(shè)4臺(tái)10kV變壓器，2臺(tái)10/0.4kV-1000kVA變壓器為常規(guī)放療區(qū)供電，主要負(fù)載2臺(tái)光子、1 臺(tái)CT模擬機(jī)、1臺(tái)常規(guī)模擬機(jī)、1臺(tái)回旋加速器、1臺(tái)SPECT/CT、1臺(tái)PET/CT、2臺(tái)MR、1臺(tái)腸胃、1臺(tái)DR、2臺(tái)CT。2臺(tái)10/0.4 kV-1600 kVA變壓器為病房樓、行政樓、門診樓供電。
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3#變電站內(nèi)設(shè)9臺(tái)10kV變壓器，單獨(dú)為質(zhì)子重離子區(qū)供電。4臺(tái)10/0.42 kV-2000 kVA變壓器主要為質(zhì)子重離子設(shè)備供電，1 臺(tái)10/0.42kV-2000kVA變壓器為質(zhì)子重離子設(shè)備備用變壓器（熱備用狀態(tài)），2 臺(tái) 10/0.4 kV-1600kVA變壓器和2臺(tái)10/0.4 kV-2000 kVA變壓器為PT區(qū)工藝?yán)鋮s水、空調(diào)、照明等設(shè)備供電。
醫(yī)院設(shè)有應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)1臺(tái)和UPS不間斷電源8臺(tái)。柴油發(fā)電機(jī)組的容量為1000 kVA，當(dāng)外網(wǎng)供電系統(tǒng)中斷后，柴油發(fā)電機(jī)組可在 15s內(nèi)為重要設(shè)備正常供電，并可持續(xù)運(yùn)行3h。發(fā)電機(jī)的主要負(fù)載為工藝?yán)鋮s水泵、加速器系統(tǒng)的真空泵、PT區(qū)3臺(tái) UPS系統(tǒng)。PT區(qū)3臺(tái) UPS系統(tǒng)的總?cè)萘繛?00 kVA，按照2用1備的方式配置。當(dāng)外網(wǎng)供電系統(tǒng)中斷后，UPS可繼續(xù)為特別重要設(shè)備持續(xù)供電3h，特別重要設(shè)備為加速器系統(tǒng)的控制設(shè)備和機(jī)器人。另外5臺(tái) UPS主要負(fù)載分別為PT區(qū)信息機(jī)房服務(wù)器、地下室信息機(jī)房服務(wù)器、消控中心服務(wù)器、藥劑科發(fā)藥機(jī)和檢驗(yàn)科檢驗(yàn)設(shè)備。
主要負(fù)載參數(shù)及要求∶
醫(yī)院主要電力負(fù)荷為 PT 加速器系統(tǒng)1 套、工藝?yán)鋮s水系統(tǒng) 1 套、HVAC空調(diào)系統(tǒng) 1套、常規(guī)放療設(shè)備 13 臺(tái)。
PT加速器系統(tǒng)的負(fù)載信息∶設(shè)備運(yùn)行電壓 AC400 V±10%，50 Hz，TN-S供電形式;額定功率4500 kW，運(yùn)行時(shí)最大功率3500 kW，最小功率350 kW，每分鐘負(fù)荷最大變化 20 次，需要3 臺(tái)2500 kVA變壓器;停電切換時(shí)間小于150 ms，需要配置300 kVA的3 h不間斷電源和 100 kVA 的1 h應(yīng)急電源;應(yīng)急電源在停電 15 s 內(nèi)恢復(fù)供電。
工藝?yán)鋮s水系統(tǒng)的負(fù)載信息∶設(shè)備運(yùn)行電壓 AC400 V±10%，50 Hz，TN-S供電形式;總功率1850 kW，需要配置220 kVA的1h應(yīng)急電源;應(yīng)急電源在停電15s內(nèi)恢復(fù)供電。
HVAC空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)載信息∶設(shè)備運(yùn)行電壓 AC400 V±10%，50 Hz，TN-S供電形式;總功率3500 kW，需要配置 240 kVA的1h應(yīng)急電源;應(yīng)急電源在停電15s內(nèi)恢復(fù)供電。
常規(guī)放療設(shè)備的負(fù)載信息∶設(shè)備運(yùn)行電壓 AC400 V±10%，50 Hz，總功率2000 kW。
供配電系統(tǒng)是質(zhì)子重離子系統(tǒng)（PT系統(tǒng)）的重要輔助系統(tǒng)，是關(guān)系質(zhì)子重離子系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素。上海市質(zhì)子重離子醫(yī)院是上海市電力公司的一級(jí)重要用戶，但是，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)了些問(wèn)題，為此，SPHIC 工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)也實(shí)施了一些優(yōu)化方案并取得了一定的效果。
2014年，醫(yī)院安裝了外電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)兩路35 kV進(jìn)線電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將實(shí)際電壓偏離大于額定電壓的10%作為電網(wǎng)波動(dòng)，共監(jiān)測(cè)到9次外電網(wǎng)波動(dòng)，其中3次波動(dòng)造成工藝?yán)鋮s水系統(tǒng)水壓明顯波動(dòng)，雖然每次的水壓波動(dòng)時(shí)間只有幾十秒甚至更短，但這3次的水壓波動(dòng)都直接導(dǎo)致質(zhì)子重離子設(shè)備的停機(jī)。控制工藝?yán)鋮s水泵的電氣元件是變頻器，使用變頻器的優(yōu)點(diǎn)雖然很多，但對(duì)電網(wǎng)的供電質(zhì)量要求也很高，當(dāng)發(fā)生電網(wǎng)波動(dòng)時(shí)，變頻器會(huì)因?yàn)殡娋W(wǎng)波動(dòng)造成的電壓閃變多次引起變頻器保護(hù)動(dòng)作，使低壓控制電壓波動(dòng)范圍超出保護(hù)設(shè)定范圍，造成變頻器的停機(jī)。雖然當(dāng)電壓正常后，變頻器可以自動(dòng)開(kāi)啟，水泵可以正常運(yùn)行，但變頻器的停機(jī)已經(jīng)造成了冷卻水系統(tǒng)的水壓下降。針對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)的特征和停機(jī)域值，通常采用安裝 UPS、安裝靜態(tài)切換開(kāi)關(guān)和安裝定壓補(bǔ)償器三種方案，經(jīng)過(guò)實(shí)踐，后采用安裝電壓補(bǔ)償器的方案，對(duì)抑制外電網(wǎng)波動(dòng)效果明顯。
醫(yī)院的主要供電設(shè)備包括兩路互為獨(dú)立的35kV電源，兩路電源同時(shí)運(yùn)行，互為備用；3個(gè)變電站，2臺(tái)35kV變壓器、15臺(tái)10 kV變壓器、10個(gè)35kV高壓柜、20個(gè)10 kV中壓柜、61個(gè)0.4k 電柜、8臺(tái)UPS、1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)和700多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)電柜。現(xiàn)場(chǎng)電柜內(nèi)的電氣連接點(diǎn)少則幾十個(gè)數(shù)百個(gè)。如此龐大的供電系統(tǒng)和繁多的電氣連接點(diǎn)，其運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生熱量。正常情況下的熱量都會(huì)自然散發(fā)到環(huán)境中，不會(huì)產(chǎn)生局部的溫升，當(dāng)產(chǎn)生的熱量大于散熱能力時(shí)，熱量會(huì)逐漸堆積產(chǎn)生明顯的溫升或轉(zhuǎn)變成發(fā)熱點(diǎn)。發(fā)熱點(diǎn)將造成絕緣材料的絕緣性降低和設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度降低，嚴(yán)重時(shí)將引發(fā)電氣短路和電氣火災(zāi)等事故。要想避免類似事故的發(fā)生，電氣測(cè)溫是極為關(guān)鍵的預(yù)防性下作，而使用熱成像測(cè)溫是很好的選擇。
使用熱成像儀測(cè)溫作為供電系統(tǒng)預(yù)防性工作，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中的缺陷，有效減少電氣短路和電氣火災(zāi)事故，提高設(shè)備的供電可靠性，降低設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)成本。
叁
重點(diǎn)區(qū)域環(huán)境溫度濕度控制
HVAC是PT設(shè)備的重要輔助設(shè)備，保障著PT設(shè)備房間溫濕度穩(wěn)定，對(duì) PT 設(shè)備安全穩(wěn)定工作具有十分重要的作用。
（1）系統(tǒng)架構(gòu)
PT區(qū)HVAC系統(tǒng)采用的是西門子的 Insight系統(tǒng)，HVAC控制系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)基于C/S、B/S的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與其他子系統(tǒng)的集成應(yīng)支持包含目前樓宇自控及信息產(chǎn)業(yè)中絕大多數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)∶能以COM/DCOM、TCP/IP、BACnet、ODBC、OPC、Active X、JAVA、XML、Modbus 等不同技術(shù)與其他系統(tǒng)結(jié)合。系統(tǒng)由服務(wù)器、管理工作站、操作軟件、應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、通用 DDC控制器、專用DDC控制器和末端設(shè)備（（各類傳感器、閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)）等組成。采用3層架構(gòu)形式∶第一層為管理層，設(shè)置上位機(jī)服務(wù)器，可在電腦上監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng);第二層為現(xiàn)場(chǎng)控制層，核心的 DDC加擴(kuò)展模塊向上聯(lián)接通信電腦，向下接入現(xiàn)場(chǎng)傳感器，DDC自帶CPU和 ROM，可以儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和程序，無(wú)上位機(jī)情況下獨(dú)立運(yùn)行。第三層是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，傳感器、執(zhí)行器等傳輸信號(hào)給 DDC。
溫濕度傳感器傳輸信號(hào)給 DDC，通過(guò)電腦編寫(xiě)程序，下載程序至 DDC，在 DDC 端程序根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行 PID調(diào)節(jié)，使得現(xiàn)場(chǎng)溫濕度保持在設(shè)定值范圍內(nèi)。
醫(yī)院有4個(gè)治療倉(cāng)，每個(gè)治療倉(cāng)設(shè)置一臺(tái)2500 m²/h新排風(fēng)空調(diào)機(jī)組，采用帶有熱回收裝置的低風(fēng)速全新風(fēng)系統(tǒng)，在治療室進(jìn)口人行迷宮集中送風(fēng)，治療室內(nèi)頂部均勻排風(fēng)，排風(fēng)量大于送風(fēng)量，維持室內(nèi)微負(fù)壓。
治療倉(cāng)門前設(shè)計(jì)有一個(gè)長(zhǎng)度為83.5m、走道寬度3～3.9m、高度 11.7 m采光走廊，通過(guò)一臺(tái)送風(fēng)量26620m³/h變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組控制采光走廊環(huán)境溫濕度，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有設(shè)置溫濕度傳感器，通過(guò)空調(diào)機(jī)組回風(fēng)管溫濕度傳感器控制現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫濕度。
質(zhì)控庫(kù)房是放置測(cè)量束流設(shè)備的房間，采用2臺(tái)680m²/h風(fēng)量風(fēng)機(jī)盤管，通過(guò)2個(gè)普通液晶面板控制房間環(huán)境溫度。
設(shè)備廠商在原設(shè)計(jì)時(shí)要求4個(gè)治療倉(cāng)的溫度要求范圍在21℃～26℃，質(zhì)控庫(kù)房溫度要求范圍在21℃～26℃，采光走廊的溫度要求范圍在21℃~26℃。圖4為改造前溫濕度監(jiān)控平面圖。kaiche
從圖4中可看出，測(cè)量設(shè)備從質(zhì)控庫(kù)房到治療室存在最大3.7℃溫差，導(dǎo)致測(cè)量束流數(shù)據(jù)出現(xiàn)差異。
（2）存在問(wèn)題
I.由于原先設(shè)計(jì)考慮4個(gè)治療倉(cāng)和質(zhì)控庫(kù)房只有溫度范圍，沒(méi)有精度要求，空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制程序和輔助設(shè)備的選型無(wú)法滿足高精度控制，造成4 個(gè)治療倉(cāng)和質(zhì)控庫(kù)房溫度不一致。
Ⅱ.溫濕度傳感器精度大于0.5℃，冷熱水閥是普通閥門。
Ⅲ. 采光走廊空調(diào)采用回風(fēng)溫度控制環(huán)境溫度，現(xiàn)場(chǎng)又沒(méi)有溫濕度傳感器，環(huán)境溫度控制差，治療倉(cāng)又是負(fù)壓，開(kāi)關(guān)門時(shí)期容易吸進(jìn)采光走廊環(huán)境空氣，造成治療倉(cāng)內(nèi)溫濕度波動(dòng)。
Ⅳ. 質(zhì)控庫(kù)房空調(diào)采用普通液晶面板控制溫度，控制精度差。（3）分析及處理經(jīng)過(guò)
Ⅰ.將空調(diào)機(jī)組的普通閥門改成線性速度快的動(dòng)態(tài)平衡閥，風(fēng)管溫濕度傳感器換成0.2℃精度，治療室溫濕度傳感器換成0.1℃精度，提高溫濕度反饋精度。
Ⅱ.在每個(gè)治療倉(cāng)進(jìn)門口處增加4個(gè)精度在0.1℃的房間溫濕度傳感器，提高采光走廊的溫濕度反饋精度。
Ⅲ.將質(zhì)控庫(kù)房 2臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管普通冷熱水閥改成線性速度快的動(dòng)態(tài)平衡閥，拆除原來(lái)的液晶溫度面板，房間內(nèi)增加一個(gè)精度在0.1℃的房間溫濕度傳感器，提高質(zhì)控庫(kù)房的溫濕度反饋精度。
Ⅳ.編制1套 HVAC高精度控制程序。
控制程序主要先根據(jù)上海天氣構(gòu)建模型，使得高精度控制的理論模型得以建立。人體舒適區(qū)域?yàn)闇囟?0℃～26℃，相對(duì)濕度 40%～60%。圖中以高溫/高濕 32℃/70%空氣為例，絕對(duì)濕度為21.2g/kg，第一步經(jīng)過(guò)降溫使原空氣降溫至露點(diǎn)溫度 25.8℃，焓值降低，此時(shí)原空氣中的相對(duì)濕度已飽和100%，絕對(duì)濕度還在 21.2 g/kg;第二步則繼續(xù)降溫至舒適區(qū)域?qū)?yīng)的露點(diǎn)溫度 10.2℃，此時(shí)空氣中的相對(duì)濕度100%，但絕對(duì)濕度只有7.8g/kg，水汽通過(guò)冷盤管析出，這時(shí)候原空氣中的濕度就除掉了，這個(gè)過(guò)程就叫做過(guò)冷除濕;第三步把處理過(guò)的空氣重新加熱至 21℃，焓值增加，絕對(duì)濕度為7.8g/kg不變，但相對(duì)濕度降低至 50%。此時(shí)就完成了一個(gè)完整的模型，這種模型對(duì)應(yīng)的是夏天的大部分時(shí)間、春季的艷陽(yáng)天、黃梅天等常見(jiàn)天氣。
第二種模型是把高溫低濕的空氣通過(guò)降溫加濕的方法把空氣處理到舒適區(qū)域，過(guò)程一定是先降溫至舒適溫度，再加濕至舒適濕度，如果先加濕的話，由于熱空氣的含濕能力要比冷空氣強(qiáng)得多，會(huì)造成原空氣高溫高濕，再通過(guò)第一種模型來(lái)處理，這樣會(huì)增加很多能耗。這種模型對(duì)應(yīng)的是秋末初冬的艷陽(yáng)天。
第三種模型是把低溫低濕的空氣通過(guò)加溫加濕的方法把空氣處理到舒適區(qū)域，過(guò)程一定是先加溫至舒適溫度，再加濕至舒適濕度。如果先加濕的話，由于冷空氣的含濕能力要比熱空氣弱得多，會(huì)造成原空氣絕對(duì)濕度不夠，即使相對(duì)濕度已經(jīng)飽和到 100%。這種模型對(duì)應(yīng)的是冬天的大部分時(shí)間。
第四種模型是把低溫高濕的空氣通過(guò)降溫除濕再加溫的方法把空氣處理到舒適區(qū)域，過(guò)程一定是先降溫至舒適溫度對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度，把絕對(duì)濕度降下來(lái)，再加濕至舒適濕度。這種模型對(duì)應(yīng)的是冬天的下雨時(shí)間。
四個(gè)治療倉(cāng)和采光走廊的 HVAC高精度控制程序就是根據(jù)以上的各個(gè)模型進(jìn)行模式的切換，通過(guò)室外溫濕度計(jì)算出室外的露點(diǎn)、焓值、絕對(duì)含濕量等數(shù)據(jù)，通過(guò)室內(nèi)的高精度溫濕度傳感器計(jì)算出室內(nèi)的露點(diǎn)、焓值、絕對(duì)含濕量等數(shù)據(jù)，兩者進(jìn)行比較，判斷出應(yīng)該進(jìn)入哪種模式處理。再根據(jù)每臺(tái)空調(diào)機(jī)組的特性，調(diào)整 PID值，穩(wěn)定性和達(dá)成速度之間找到一個(gè)平衡。
質(zhì)控庫(kù)房由于是由2臺(tái)室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管控制溫度，溫控器面板只有單冷或單熱的功能，無(wú)調(diào)節(jié)濕度的功能。現(xiàn)自己定義程序，把濕度控制納入調(diào)節(jié)范圍，由于風(fēng)機(jī)盤管沒(méi)有加濕器，房間通過(guò)新風(fēng)加濕。通過(guò)程序的編制，使其具備了能力有限的除濕功能，通過(guò)開(kāi)大冷盤管的調(diào)節(jié)閥，使冷量最大，讓空氣中多余的水分通過(guò)冷凝水排出去，同時(shí)配合三速風(fēng)機(jī)的風(fēng)速，在除濕時(shí)開(kāi)到最大，加大空氣的流通率，使房間除濕的效能最大化，濕度穩(wěn)定下來(lái)后，再根據(jù)溫度調(diào)節(jié)冷熱水閥和風(fēng)機(jī)風(fēng)速，使房間溫濕度恒定。
肆
處理結(jié)果與結(jié)論
經(jīng)過(guò)改造，醫(yī)院4個(gè)治療倉(cāng)、質(zhì)控庫(kù)房溫度保持了一致，采光走廊與4個(gè)治療倉(cāng)、質(zhì)控庫(kù)房溫差小于1℃，解決了測(cè)量設(shè)備到治療室房間存在溫差大、不一致問(wèn)題。4個(gè)治療室、質(zhì)控庫(kù)房控制在23.5加減 0.5℃范圍內(nèi)。通過(guò)對(duì)HVAC系統(tǒng)設(shè)備的改造，保障了醫(yī)院治療室、質(zhì)控庫(kù)房、采光走廊溫濕度穩(wěn)定，確保PT設(shè)備開(kāi)機(jī)率和正常運(yùn)行。
本文選自《醫(yī)院建筑案例精選》
