1 　簡述

《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》施行迄今己經(jīng)有一年多了,《標(biāo)準(zhǔn)》針對標(biāo)準(zhǔn)清潔手術(shù)部設(shè)計方案具有了至關(guān)重要的功效。

針對通風(fēng)空調(diào)行業(yè)而言,《標(biāo)準(zhǔn)》中針對不一樣級別的手術(shù)部的清潔規(guī)定、送排風(fēng)量規(guī)定、沉降菌濃度值規(guī)定都作了清晰的要求, 使設(shè)計方案工作中有據(jù)可查。

可是, 針對千級清潔潔凈手術(shù)室,《標(biāo)準(zhǔn)》中未對送排風(fēng)量做出清晰的要求, 僅僅對工作中橫截面均值風(fēng)力明確提出了0 .25 ～ 0.3m/s的風(fēng)力規(guī)定, 大家都知道, 在我國清潔手術(shù)部設(shè)計方案是根據(jù)流行區(qū)控制理論的, 針對潔凈手術(shù)室排風(fēng)模塊這類排風(fēng)方式, 又不太可能運(yùn)用水射流公式計算實現(xiàn)測算, 因而, 小編在湖南湘雅醫(yī)院潔凈手術(shù)室設(shè)計方案中運(yùn)用CFD 技術(shù)性開展有限元分析測算。

2 　潔凈手術(shù)室模型

醫(yī)院門診手術(shù)部工程建筑平面圖如下圖1 所顯示, 潔凈手術(shù)室總面積為9150×5600m2 , 裝修吊頂下一層高3 .0m, 潔凈手術(shù)室級別為I 級, 中央空調(diào)自然通風(fēng)方式為頂送側(cè)回, 回風(fēng)管道為8 個, 底距0.1m , 出風(fēng)口尺寸為1000×300m2 , 手術(shù)臺上離地1 .0m , 規(guī)格為0.6×1.8m2 。

充分考慮手術(shù)全過程中發(fā)菌是房間內(nèi)發(fā)菌量的具體由來, 小編用12 個長立柱表明12 個醫(yī)護(hù)人員。為確保仿真模擬的精確性,小編選用四面體非構(gòu)造網(wǎng)格劃分方式模型, 該模式的仿真模擬結(jié)果即所說靜態(tài)數(shù)據(jù)檢測的結(jié)果, 模型后結(jié)果如下圖2 所顯示。

3 　數(shù)值計算方法實體模型及初始條件

3 .1　數(shù)值計算方法實體模型

在通風(fēng)行業(yè)CFD 測算中, 廣泛采的是K -e 彼此程實體模型, 在本仿真模擬中也是如此, 僅限于篇數(shù), 有關(guān)該模式的詳解, 文中不會贅述,客戶程序有關(guān)參考文獻(xiàn)[ 1] 。

在菌體仿真模擬和濃度值場仿真模擬中有幾個假定, (1)菌體全是粘附于塵土上的, 測算選用其依附的塵土運(yùn)動軌跡做為菌體的運(yùn)動軌跡。(2)不考慮到環(huán)境溫度的危害, 即忽視溫度差推動力。(3)依據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn), 路面8m2 的發(fā)塵量和發(fā)菌量一個工作人員的發(fā)塵發(fā)菌非常, 人靜止不動的發(fā)菌量為300 個/(人?min), 發(fā)塵量為105 個/min, 發(fā)塵量占比頂篷:墻壁:路面=1 :5:100。(5)由于塵土的容積占?xì)怏w體積的占比幾乎為零, 可以覺得對氣旋勢流沒有危害, 因而, 仿真模擬中選用非藕合測算。仿真模擬濃度值場和菌體場的基本上方程式為動量方程(X 方位)

在其中FD=18μ/(D2pρpCc)

Cc =1 2λ/Dp[ 1 .257 0.4exp(-1.1(Dp/2λ))]

式中　λ――― 為分子結(jié)構(gòu)平均自由程;

u ――― 氣體速率;

up ――― 顆粒速率;

gx ――― 作用力;

ρp ――― 顆粒相對密度;

ρ――― 空氣的密度;

Fx ――― 其他推動力;

Dp ――― 顆粒直徑;

μ――― 驅(qū)動力黏滯指數(shù);

Re ――― 流阻;

3 .2　初始條件解決

a、墻面初始條件:

墻面速率初始條件選用與流場中心城市不一樣的數(shù)學(xué)分析模型,將附面層區(qū)劃為黏性最底層和多數(shù)律層, 數(shù)學(xué)分析模型為:

式中　Ck ―――Karman 參量, 取0 .42

E――― 工作經(jīng)驗標(biāo)值, 取9 .81。

Up ――― 網(wǎng)格圖點(diǎn)速率。

Kp ――― 網(wǎng)格圖點(diǎn)湍機(jī)械能。

yp ――― 網(wǎng)格圖點(diǎn)與墻壁的間距。

μ――― 液體流場黏滯指數(shù)。

濃度值場仿真模擬中, 為簡單化測算, 假定顆粒和墻面中間的撞擊為彈性碰撞, 無動量矩和熱量損害。

b 、出風(fēng)口初始條件

排風(fēng)模塊實體模型

嚴(yán)苛而言, 排風(fēng)模塊的數(shù)據(jù)實體模型應(yīng)該是非常繁雜的, 最先, 清潔氣流過排風(fēng)模塊進(jìn)入房間應(yīng)該是個動量守恒的全過程, 而從另一方面考慮到, 排風(fēng)模塊的氣旋進(jìn)入房間, 排風(fēng)橫斷面在離去填料后速率應(yīng)當(dāng)減少, 因此動量矩好像是減少了。這兩層面看上去是比較復(fù)雜的, 不能用不能壓的實體模型來敘述, 而在大家暖通設(shè)備方面的模仿中, 通常不考慮到汽體的流體密度, 因此會造成這類分歧的狀況。依據(jù)某排風(fēng)模塊生產(chǎn)廠家的檢測結(jié)果, 百級潔凈室排風(fēng)模塊(www.iwuchen.com)下0.3m 橫斷面排風(fēng)速率大概為0.47m/s,這一結(jié)果比生產(chǎn)廠家用Q(排風(fēng)量)/A(排風(fēng)模塊總面積)測算而得的排風(fēng)速率相距并不大;為簡單化實體模型, 小編選用Q/ A 做為排風(fēng)模塊下面的排風(fēng)速率。

濃度模擬中, 界定該初始條件為肇事逃逸初始條件。

回風(fēng)管道實體模型

回風(fēng)管道為8 個1 ×0.3m2 的方形回風(fēng)管道, 每一個回風(fēng)管道回排風(fēng)量占總產(chǎn)量的12.5 %。假定回風(fēng)管道達(dá)到充足發(fā)展趨勢段流場出入口實體模型。濃度模擬中,此初始條件也為肇事逃逸初始條件。

4 　數(shù)值剖析

4 .1　速率場模擬結(jié)果剖析

本模擬的具體目標(biāo)是科學(xué)研究送排風(fēng)量對工作臺面風(fēng)力的危害,為手術(shù)治療的暖通設(shè)計給予根據(jù)。測算時各自測算了0.41m/ s、0 .45m/ s、0 .48m/ s、0.50m/ s、0.52m/ s、0.54m/ s 時其工作臺面速率場遍布, 模擬結(jié)果如下圖3 、4、5 所顯示。

綜合性模擬結(jié)果, 將工作臺面速率極值點(diǎn)會成圖6 所顯示的曲線圖, 由模擬結(jié)果可以看得出(1)在出入口風(fēng)力的0.48m/ s 時, 工作臺面均值風(fēng)力基本上可以做到《標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出的0.25 ～ 0.3m/ s。(2)從趨勢圖可以注意到, 伴隨著出入口風(fēng)力的擴(kuò)大, 工作臺面風(fēng)力擴(kuò)大的效率慢慢緩減, 換句話說, 曲于遭受手術(shù)床初始條件的危害, 增加出口風(fēng)力來提升工作臺面風(fēng)力不是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的, 且會導(dǎo)致挨近工作臺面周邊地區(qū)速率梯度方向擴(kuò)大, 手術(shù)治療區(qū)上邊造成吹冷風(fēng)感。(3)從排風(fēng)模塊實體模型可以看得出, 因為出入口風(fēng)力的確認(rèn)方式是Q/A, 而填料排風(fēng)的送風(fēng)速率是稍超過這一風(fēng)力的,因而,模擬排風(fēng)量應(yīng)該是設(shè)計方案的傳統(tǒng)排風(fēng)量。

4 .2　落菌數(shù)模擬結(jié)果剖析

模擬結(jié)果中, 表明工作中地區(qū)均達(dá)到千級的落菌規(guī)定千級的落菌規(guī)定(5 個/m3)。由模擬結(jié)果由此可見, 在千級清潔手術(shù)治療設(shè)計方案中, 落菌量已并不是設(shè)計方案必須考量的首要問題了, 在如此大的層.流排風(fēng)自然環(huán)境下, 工作區(qū)域乃至一部分附近區(qū)都能達(dá)到落菌量規(guī)定。

4 .3　含塵量仿真模擬結(jié)果剖析

從仿真模擬結(jié)果看來,(1)在排風(fēng)速率0.41m/ s 以上時, 手術(shù)治療區(qū)工作臺面相對高度的含塵基本上都需要以達(dá)到千級規(guī)定(≥0.5μm的顆粒數(shù)量不大于35×100 個)。(2)因為工作人員是屋子關(guān)鍵的塵源之一, 因此, 工作人員對工作臺面濃度值遍布危害比較大, 如下圖所示, 在工作人員周邊比較大區(qū)域內(nèi)不能夠做到千級清潔規(guī)定。(3)仿真模擬數(shù)據(jù)顯示, 具體運(yùn)作環(huán)節(jié)中, 房間內(nèi)濃度值遍布和流行區(qū)控制理論略有不同, 在手術(shù)臺上和員工相互之間出現(xiàn)一個污峰區(qū), 要降低這一地區(qū)的危害, 必須對醫(yī)護(hù)人員開展?jié)崈羰中g(shù)室的應(yīng)用領(lǐng)域的學(xué)習(xí)培訓(xùn), 盡量避免對流行區(qū)流形的毀壞。

5 　結(jié)果

(1)根據(jù)結(jié)清潔潔凈手術(shù)室的有限元分析, 小編覺得0.48m/ s 的排風(fēng)速率(排風(fēng)量10782m3/h)可以達(dá)到《標(biāo)準(zhǔn)》中對手術(shù)治療工作臺面橫斷面風(fēng)力的規(guī)定。

(2)在0 .48m/ s 的排風(fēng)風(fēng)力狀況下, 工作區(qū)域的煙塵濃度值和落菌量徹底可以達(dá)到千級潔凈手術(shù)室的潔凈度等級規(guī)定。

(3)因為工作人員對潔凈手術(shù)室潔凈度等級有較大危害, 解決醫(yī)護(hù)人員開展需要的潔凈手術(shù)室應(yīng)用學(xué)習(xí)培訓(xùn)。