雅安醫(yī)院潔凈手術室的室內空調參數(shù)分析
admin 2020-06-05 18:07:35 閱讀
引言
空調設計的最終目的是以經(jīng)濟技術合理的系統(tǒng)設計及設備選型實現(xiàn)所要求的室內氣候環(huán)境 ( 溫濕度、氣流、污染物質濃度等的分布 ) 。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計前，對上述室內氣候環(huán)境參數(shù)的分布情況進行預測，把握不同系統(tǒng)的分布特征。
在傳統(tǒng)的設計中，由于送風口、回風口以及室內熱源等因素的影響，室內三維流場、速度場難以進行精準計算。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 (CFD)Computational Fluid Dynamics) 方法顯示了其獨特的優(yōu)越性能，利用 CFD 技術，快速，廉價（解釋:指便宜的價錢)，又可有效地了解室內的流場、溫度（temperature)場、濃度場的分布特征，為合理的系統(tǒng)設計及設備選型提供有益的參考資料。目前，國外許多設計所和建設單位都已經(jīng)將 CFD 模擬(定義:對真實事物或者過程的虛擬)技術應用到實際設計預測(predict)中，尤其是對影劇院及建筑中廳等太空間的設計預測。
對于計算流體力學，簡單地說就是對描述流體物理現(xiàn)象的基礎方程式(equation) ( 運動方程、質量守恒、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、內存容量 ) 相關。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)的手術室是按照 2000 年 10 月頒布的《醫(yī)院潔凈手術部建設標準》 ( 以下簡稱標準 ) 的規(guī)定設計的 I 級潔凈手術室。整個模型按照標準和文獻 [1] 手術室典型配置的要求進行設計。標準強調關鍵（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鍵部位。根據(jù)我國的科研成果和運行實踐，標準提出了利用主流區(qū)作工作區(qū)的技術思路，將送風口直接布置在手術床上方，采用月Ⅻ集中送風方式，用潔凈氣流有效保護關鍵區(qū)域。為此，標準將手術室分為手術區(qū)和周邊區(qū)，分別給出指標，手術區(qū)范圍的劃分取決于手術室級別要求，本文模擬的 I 級潔凈手術室，按標準要求，送風口面積為 2．4x2．6=6．24m 2 。本例采用手術室吊頂送風，直接將潔凈氣流“填充”的關鍵區(qū)域，切斷空氣污染的途徑，這樣便大大降低了手術室的送風量(定義:單位時間內空氣的流通量)。
標準已經(jīng)開始實施，但許多人對手術室內的流場和溫度（temperature)場的分布情況還不是很清晰，并擔心將凈化所需的大風量(定義:單位時間內空氣的流通量)集中送到關鍵（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)生吹風感。針對以上情況，本文對動態(tài)運行情況下的標準 I 級潔凈手術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)，對模擬結果進行分析。
2. 幾何模型
根據(jù)標準規(guī)定，工作區(qū)高度 ( 空態(tài)時離地面 0.8m 處 ) 的風速應控制在 0.25 米— 0．30 米范圍內，因此集中送風口處送風速度為 0．46m/s [4l ，送風量(定義:單位時間內空氣的流通量)為 10300m 3/h ，約 72 次換氣，而以前遵照工業(yè)潔凈室設計思路的百級手術室需要幾百次換氣。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、康復均可同步進行，為重癥或昏迷患者提供隔離場所和設備，提供最佳護理、綜合治療、醫(yī)養(yǎng)結合，術后早期康復、關節(jié)護理運動治療等服務。本文通過對實際運行的手術室的流場和溫度場進行仿真產(chǎn)擬，分析動態(tài)手術室的氣流控制結果。其幾何模型如圖 1 所示。房間尺寸 XxYxZ=8x3x6m ；送風口 2．6x2．4m ；兩側下回風，回風口 4．0x0.3m ，底邊離地 0.1m ；排風口 0．4x0.4m ：人模型 0．4x0.2mxl．7m ；醫(yī)用設備 0．4x0.6x0.8m ；手術臺 1．8X0．6X0．8m
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