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1 簡(jiǎn)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)清潔手術(shù)部設(shè)計(jì)方案具有了至關(guān)重要的功效。
針對(duì)通風(fēng)空調(diào)行業(yè)而言,《標(biāo)準(zhǔn)》中針對(duì)不一樣級(jí)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(jì)方案工作中有據(jù)可查。
可是, 針對(duì)千級(jí)清潔潔凈手術(shù)室,《標(biāo)準(zhǔn)》中未對(duì)送排風(fēng)量做出清晰的要求, 僅僅對(duì)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(guó)清潔手術(shù)部設(shè)計(jì)方案是根據(jù)流行區(qū)控制理論的, 針對(duì)潔凈手術(shù)室排風(fēng)模塊這類(lèi)排風(fēng)方式, 又不太可能運(yùn)用水射流公式計(jì)算實(shí)現(xiàn)測(cè)算, 因而, 小編在湖南湘雅醫(yī)院潔凈手術(shù)室設(shè)計(jì)方案中運(yùn)用CFD 技術(shù)性開(kāi)展有限元分析測(cè)算。
2 潔凈手術(shù)室模型
醫(yī)院門(mén)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(jí)別為I 級(jí), 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(gè), 底距0.1m , 出風(fēng)口尺寸為1000×300m2 , 手術(shù)臺(tái)上離地1 .0m , 規(guī)格為0.6×1.8m2 。
充分考慮手術(shù)全過(guò)程中發(fā)菌是房間內(nèi)發(fā)菌量的具體由來(lái), 小編用12 個(gè)長(zhǎng)立柱表明12 個(gè)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(shuō)靜態(tài)數(shù)據(jù)檢測(cè)的結(jié)果, 模型后結(jié)果如下圖2 所顯示。
3 數(shù)值計(jì)算方法實(shí)體模型及初始條件
3 .1 數(shù)值計(jì)算方法實(shí)體模型
在通風(fēng)行業(yè)CFD 測(cè)算中, 廣泛采的是K -e 彼此程實(shí)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(huì)贅述,客戶(hù)程序有關(guān)參考文獻(xiàn)[ 1] 。
在菌體仿真模擬和濃度值場(chǎng)仿真模擬中有幾個(gè)假定, (1)菌體全是粘附于塵土上的, 測(cè)算選用其依附的塵土運(yùn)動(dòng)軌跡做為菌體的運(yùn)動(dòng)軌跡。(2)不考慮到環(huán)境溫度的危害, 即忽視溫度差推動(dòng)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(gè)工作人員的發(fā)塵發(fā)菌非常, 人靜止不動(dòng)的發(fā)菌量為300 個(gè)/(人?min), 發(fā)塵量為105 個(gè)/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(jué)得對(duì)氣旋勢(shì)流沒(méi)有危害, 因而, 仿真模擬中選用非藕合測(cè)算。仿真模擬濃度值場(chǎng)和菌體場(chǎng)的基本上方程式為動(dòng)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(duì)密度;
ρ――― 空氣的密度;
Fx ――― 其他推動(dòng)力;
Dp ――― 顆粒直徑;
μ――― 驅(qū)動(dòng)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(chǎng)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(yàn)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(chǎng)黏滯指數(shù)。
濃度值場(chǎng)仿真模擬中, 為簡(jiǎn)單化測(cè)算, 假定顆粒和墻面中間的撞擊為彈性碰撞, 無(wú)動(dòng)量矩和熱量損害。
b 、出風(fēng)口初始條件
排風(fēng)模塊實(shí)體模型
嚴(yán)苛而言, 排風(fēng)模塊的數(shù)據(jù)實(shí)體模型應(yīng)該是非常繁雜的, 最先, 清潔氣流過(guò)排風(fēng)模塊進(jìn)入房間應(yīng)該是個(gè)動(dòng)量守恒的全過(guò)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(dòng)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(shí)體模型來(lái)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(huì)造成這類(lèi)分歧的狀況。依據(jù)某排風(fēng)模塊生產(chǎn)廠家的檢測(cè)結(jié)果, 百級(jí)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(cè)算而得的排風(fēng)速率相距并不大;為簡(jiǎn)單化實(shí)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(shí)體模型
回風(fēng)管道為8 個(gè)1 ×0.3m2 的方形回風(fēng)管道, 每一個(gè)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(shì)段流場(chǎng)出入口實(shí)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(chǎng)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(duì)工作臺(tái)面風(fēng)力的危害,為手術(shù)治療的暖通設(shè)計(jì)給予根據(jù)。測(cè)算時(shí)各自測(cè)算了0.41m/ s、0 .45m/ s、0 .48m/ s、0.50m/ s、0.52m/ s、0.54m/ s 時(shí)其工作臺(tái)面速率場(chǎng)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(tái)面速率極值點(diǎn)會(huì)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(shí), 工作臺(tái)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(shì)圖可以注意到, 伴隨著出入口風(fēng)力的擴(kuò)大, 工作臺(tái)面風(fēng)力擴(kuò)大的效率慢慢緩減, 換句話說(shuō), 曲于遭受手術(shù)床初始條件的危害, 增加出口風(fēng)力來(lái)提升工作臺(tái)面風(fēng)力不是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的, 且會(huì)導(dǎo)致挨近工作臺(tái)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(shí)體模型可以看得出, 因?yàn)槌鋈肟陲L(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(guò)這一風(fēng)力的,因而,模擬排風(fēng)量應(yīng)該是設(shè)計(jì)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(jí)的落菌規(guī)定千級(jí)的落菌規(guī)定(5 個(gè)/m3)。由模擬結(jié)果由此可見(jiàn), 在千級(jí)清潔手術(shù)治療設(shè)計(jì)方案中, 落菌量已并不是設(shè)計(jì)方案必須考量的首要問(wèn)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(lái),(1)在排風(fēng)速率0.41m/ s 以上時(shí), 手術(shù)治療區(qū)工作臺(tái)面相對(duì)高度的含塵基本上都需要以達(dá)到千級(jí)規(guī)定(≥0.5μm的顆粒數(shù)量不大于35×100 個(gè))。(2)因?yàn)楣ぷ魅藛T是屋子關(guān)鍵的塵源之一, 因此, 工作人員對(duì)工作臺(tái)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(jí)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(tái)上和員工相互之間出現(xiàn)一個(gè)污峰區(qū), 要降低這一地區(qū)的危害, 必須對(duì)醫(yī)護(hù)人員開(kāi)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(duì)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(jué)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(duì)手術(shù)治療工作臺(tái)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(jí)潔凈手術(shù)室的潔凈度等級(jí)規(guī)定。
(3)因?yàn)楣ぷ魅藛T對(duì)潔凈手術(shù)室潔凈度等級(jí)有較大危害, 解決醫(yī)護(hù)人員開(kāi)展需要的潔凈手術(shù)室應(yīng)用學(xué)習(xí)培訓(xùn)。
