1 　简述

《医院洁净手术部建设标准》施行迄今己经有一年多了,《标准》针对标准清洁手术部设计方案具有了至关重要的功效。

针对通风空调行业而言,《标准》中针对不一样级别的手术部的清洁规定、送排风量规定、沉降菌浓度值规定都作了清晰的要求, 使设计方案工作中有据可查。

可是, 针对千级清洁洁净手术室,《标准》中未对送排风量做出清晰的要求, 仅仅对工作中横截面均值风力明确提出了0 .25 ～ 0.3m/s的风力规定, 大家都知道, 在我国清洁手术部设计方案是根据流行区控制理论的, 针对洁净手术室排风模块这类排风方式, 又不太可能运用水射流公式计算实现测算, 因而, 小编在湖南湘雅医院洁净手术室设计方案中运用CFD 技术性开展有限元分析测算。

2 　洁净手术室模型

医院门诊手术部工程建筑平面图如下图1 所显示, 洁净手术室总面积为9150×5600m2 , 装修吊顶下一层高3 .0m, 洁净手术室级别为I 级, 中央空调自然通风方式为顶送侧回, 回风管道为8 个, 底距0.1m , 出风口尺寸为1000×300m2 , 手术台上离地1 .0m , 规格为0.6×1.8m2 。

充分考虑手术全过程中发菌是房间内发菌量的具体由来, 小编用12 个长立柱表明12 个医护人员。为确保仿真模拟的精确性,小编选用四面体非构造网格划分方式模型, 该模式的仿真模拟結果即所说静态数据检测的結果, 模型后結果如下图2 所显示。

3 　数值计算方法实体模型及初始条件

3 .1　数值计算方法实体模型

在通风行业CFD 测算中, 广泛采的是K -e 彼此程实体模型, 在本仿真模拟中也是如此, 仅限于篇数, 有关该模式的详解, 文中不会赘述,客户程序有关参考文献[ 1] 。

在菌体仿真模拟和浓度值场仿真模拟中有几个假定, (1)菌体全是粘附于尘土上的, 测算选用其依附的尘土运动轨迹做为菌体的运动轨迹。(2)不考虑到环境温度的危害, 即忽视温度差推动力。(3)依据相关参考文献, 路面8m2 的发尘量和发菌量一个工作人员的发尘发菌非常, 人静止不动的发菌量为300 个/(人?min), 发尘量为105 个/min, 发尘量占比顶篷:墙壁:路面=1 :5:100。(5)由于尘土的容积占气体体积的占比几乎为零, 可以觉得对气旋势流沒有危害, 因而, 仿真模拟中选用非藕合测算。仿真模拟浓度值场和菌体场的基本上方程式为动量方程(X 方位)

在其中FD=18μ/(D2pρpCc)

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

式中　λ――― 为分子结构平均自由程;

u ――― 气体速率;

up ――― 颗粒速率;

gx ――― 作用力;

ρp ――― 颗粒相对密度;

ρ――― 空气的密度;

Fx ――― 其他推动力;

Dp ――― 颗粒直徑;

μ――― 驱动力黏滞指数;

Re ――― 流阻;

3 .2　初始条件解决

a、墙面初始条件:

墙面速率初始条件选用与流场中心城市不一样的数学分析模型,将附面层区划为黏性最底层和多数律层, 数学分析模型为:

式中　Ck ―――Karman 参量, 取0 .42

E――― 工作经验标值, 取9 .81。

Up ――― 网格图点速率。

Kp ――― 网格图点湍机械能。

yp ――― 网格图点与墙壁的间距。

μ――― 液体流场黏滞指数。

浓度值场仿真模拟中, 为简单化测算, 假定颗粒和墙面中间的撞击为弹性碰撞, 无动量矩和热量损害。

b 、出风口初始条件

排风模块实体模型

严苛而言, 排风模块的数据实体模型应该是非常繁杂的, 最先, 清洁气流过排风模块进入房间应该是个动量守恒的全过程, 而从另一方面考虑到, 排风模块的气旋进入房间, 排风横断面在离去填料后速率应当减少, 因此动量矩好像是减少了。这两层面看上去是比较复杂的, 不能用不能压的实体模型来叙述, 而在大家暖通设备方面的模仿中, 通常不考虑到汽体的流体密度, 因此会造成这类分歧的状况。依据某排风模块生产厂家的检测结果, 百级洁净室排风模块(www.iwuchen.com)下0.3m 横断面排风速率大概为0.47m/s,这一結果比生产厂家用Q(排风量)/A(排风模块总面积)测算而得的排风速率相距并不大;为简单化实体模型, 小编选用Q/ A 做为排风模块下面的排风速率。

浓度模拟中, 界定该初始条件为肇事逃逸初始条件。

回风管道实体模型

回风管道为8 个1 ×0.3m2 的方形回风管道, 每一个回风管道回排风量占总产量的12.5 %。假定回风管道达到充足发展趋势段流场出入口实体模型。浓度模拟中,此初始条件也为肇事逃逸初始条件。

4 　数值剖析

4 .1　速率场模拟結果剖析

本模拟的具体目标是科学研究送排风量对工作台面风力的危害,为手术治疗的暖通设计给予根据。测算时各自测算了0.41m/ s、0 .45m/ s、0 .48m/ s、0.50m/ s、0.52m/ s、0.54m/ s 时其工作台面速率场遍布, 模拟結果如下图3 、4、5 所显示。

综合性模拟結果, 将工作台面速率极值点会成图6 所显示的曲线图, 由模拟結果可以看得出(1)在出入口风力的0.48m/ s 时, 工作台面均值风力基本上可以做到《标准》中明确提出的0.25 ～ 0.3m/ s。(2)从趋势图可以注意到, 伴随着出入口风力的扩大, 工作台面风力扩大的效率慢慢缓减, 换句话说, 曲于遭受手术床初始条件的危害, 增加出口风力来提升工作台面风力不是经济发展的, 且会导致挨近工作台面周边地区速率梯度方向扩大, 手术治疗区上边造成吹冷风感。(3)从排风模块实体模型可以看得出, 因为出入口风力的确认方式是Q/A, 而填料排风的送风速率是稍超过这一风力的,因而,模拟排风量应该是设计方案的传统排风量。

4 .2　落菌数模拟結果剖析

模拟結果中, 表明工作中地区均达到千级的落菌规定千级的落菌规定(5 个/m3)。由模拟結果由此可见, 在千级清洁手术治疗设计方案中, 落菌量已并不是设计方案必须考量的首要问题了, 在如此大的层.流排风自然环境下, 工作区域乃至一部分附近区都能达到落菌量规定。

4 .3　含尘量仿真模拟結果剖析

从仿真模拟結果看来,(1)在排风速率0.41m/ s 以上时, 手术治疗区工作台面相对高度的含尘基本上都需要以达到千级规定(≥0.5μm的颗粒数量不大于35×100 个)。(2)因为工作人员是屋子关键的尘源之一, 因此, 工作人员对工作台面浓度值遍布危害比较大, 如下图所示, 在工作人员周边比较大区域内不能够做到千级清洁规定。(3)仿真模拟数据显示, 具体运作环节中, 房间内浓度值遍布和流行区控制理论略有不同, 在手术台上和员工相互之间出现一个污峰区, 要降低这一地区的危害, 必须对医护人员开展洁净手术室的应用领域的学习培训, 尽量避免对流行区流形的毁坏。

5 　结果

(1)根据结清洁洁净手术室的有限元分析, 小编觉得0.48m/ s 的排风速率(排风量10782m3/h)可以达到《标准》中对手术治疗工作台面横断面风力的规定。

(2)在0 .48m/ s 的排风风力状况下, 工作区域的烟尘浓度值和落菌量彻底可以达到千级洁净手术室的洁净度等级规定。

(3)因为工作人员对洁净手术室洁净度等级有较大危害, 解决医护人员开展需要的洁净手术室应用学习培训。