四川醫(yī)院潔凈手術(shù)室的室內(nèi)空調(diào)參數(shù)分析
admin 2020-06-05 18:07:35 閱讀
引言
空調(diào)設(shè)計的最終目的是以經(jīng)濟技術(shù)合理的系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選型實現(xiàn)所要求的室內(nèi)氣候環(huán)境 ( 溫濕度、氣流、污染物質(zhì)濃度等的分布 ) 。實現(xiàn)對這些環(huán)境參數(shù)的合理控制，有必要在進行具體設(shè)計前，對上述室內(nèi)氣候環(huán)境參數(shù)的分布情況進行預(yù)測，把握不同系統(tǒng)的分布特征。
在傳統(tǒng)的設(shè)計中，由于送風(fēng)口、回風(fēng)口以及室內(nèi)熱源等因素的影響，室內(nèi)三維流場、速度場難以進行精準(zhǔn)計算。模型實驗雖然可靠，但是試驗周期長、價格昂貴，較難在工程中使用。對這樣的非線性問題，計算流體力學(xué) (CFD)Computational Fluid Dynamics) 方法顯示了其獨特的優(yōu)越性能，利用 CFD 技術(shù)，快速，廉價（解釋:指便宜的價錢)，又可有效地了解室內(nèi)的流場、溫度（temperature)場、濃度場的分布特征，為合理的系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選型提供有益的參考資料。目前，國外許多設(shè)計所和建設(shè)單位都已經(jīng)將 CFD 模擬(定義:對真實事物或者過程的虛擬)技術(shù)應(yīng)用到實際設(shè)計預(yù)測(predict)中，尤其是對影劇院及建筑中廳等太空間的設(shè)計預(yù)測。
對于計算流體力學(xué)，簡單地說就是對描述流體物理現(xiàn)象的基礎(chǔ)方程式(equation) ( 運動方程、質(zhì)量守恒、能量守恒等聯(lián)立偏微分方程 ) 作離散化處理，進行數(shù)值模擬(定義:對真實事物或者過程的虛擬)。離散化的對象是作為獨立變量的時間與空間變量，求出其對應(yīng)的速度、溫度（temperature)、濃度、壓力等參數(shù)(parameter)。其中離散化處理 ( 時間、空間的分割 ) 直接與計算機的能力 ( 計算速度、內(nèi)存容量 ) 相關(guān)。分割越細，對計算機的能力要求就越高 ( 模擬精度（精確度）也就相對高 ) 。下面運用 CFD 對 I 級潔凈手術(shù)室的流場和溫度場進行數(shù)值模擬。
1. 模擬(定義:對真實事物或者過程的虛擬)算例背景
本文模擬(定義:對真實事物或者過程的虛擬)的手術(shù)室是按照 2000 年 10 月頒布的《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》 ( 以下簡稱標(biāo)準(zhǔn) ) 的規(guī)定設(shè)計的 I 級潔凈手術(shù)室。整個模型按照標(biāo)準(zhǔn)和文獻 [1] 手術(shù)室典型配置的要求進行設(shè)計。標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)關(guān)鍵（解釋:比喻事物的重要組成部分)部位的保護意識，將最潔凈的空氣送到關(guān)鍵部位。根據(jù)我國的科研成果和運行實踐，標(biāo)準(zhǔn)提出了利用主流區(qū)作工作區(qū)的技術(shù)思路，將送風(fēng)口直接布置在手術(shù)床上方，采用月Ⅻ集中送風(fēng)方式，用潔凈氣流有效保護關(guān)鍵區(qū)域。為此，標(biāo)準(zhǔn)將手術(shù)室分為手術(shù)區(qū)和周邊區(qū)，分別給出指標(biāo)，手術(shù)區(qū)范圍的劃分取決于手術(shù)室級別要求，本文模擬的 I 級潔凈手術(shù)室，按標(biāo)準(zhǔn)要求，送風(fēng)口面積為 2．4x2．6=6．24m 2 。本例采用手術(shù)室吊頂送風(fēng)，直接將潔凈氣流“填充”的關(guān)鍵區(qū)域，切斷空氣污染的途徑，這樣便大大降低了手術(shù)室的送風(fēng)量(定義:單位時間內(nèi)空氣的流通量)。
標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開始實施，但許多人對手術(shù)室內(nèi)的流場和溫度（temperature)場的分布情況還不是很清晰，并擔(dān)心將凈化所需的大風(fēng)量(定義:單位時間內(nèi)空氣的流通量)集中送到關(guān)鍵（解釋:比喻事物的重要組成部分)區(qū)域，是否會對處于主流區(qū)的人員 ( 如醫(yī)生和手術(shù)臺上的病人 ) 的熱舒適性產(chǎn)生負面影響 [2] ；主流區(qū)的氣流能否保證在動態(tài)時不會對醫(yī)護人員產(chǎn)生吹風(fēng)感。針對以上情況，本文對動態(tài)運行情況下的標(biāo)準(zhǔn) I 級潔凈手術(shù)室的流場和溫度場進行數(shù)值模擬(定義:對真實事物或者過程的虛擬)，對模擬結(jié)果進行分析。
2. 幾何模型
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，工作區(qū)高度 ( 空態(tài)時離地面 0.8m 處 ) 的風(fēng)速應(yīng)控制在 0.25 米— 0．30 米范圍內(nèi)，因此集中送風(fēng)口處送風(fēng)速度為 0．46m/s [4l ，送風(fēng)量(定義:單位時間內(nèi)空氣的流通量)為 10300m 3/h ，約 72 次換氣，而以前遵照工業(yè)潔凈室設(shè)計思路的百級手術(shù)室需要幾百次換氣。ICU病房ICU即重癥加強護理病房（Intensive Care Unit），又稱加強監(jiān)護病房綜合治療室，治療、護理、康復(fù)均可同步進行，為重癥或昏迷患者提供隔離場所和設(shè)備，提供最佳護理、綜合治療、醫(yī)養(yǎng)結(jié)合，術(shù)后早期康復(fù)、關(guān)節(jié)護理運動治療等服務(wù)。本文通過對實際運行的手術(shù)室的流場和溫度場進行仿真產(chǎn)擬，分析動態(tài)手術(shù)室的氣流控制結(jié)果。其幾何模型如圖 1 所示。房間尺寸 XxYxZ=8x3x6m ；送風(fēng)口 2．6x2．4m ；兩側(cè)下回風(fēng)，回風(fēng)口 4．0x0.3m ，底邊離地 0.1m ；排風(fēng)口 0．4x0.4m ：人模型 0．4x0.2mxl．7m ；醫(yī)用設(shè)備 0．4x0.6x0.8m ；手術(shù)臺 1．8X0．6X0．8m
無塵手術(shù)室空氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計方案
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