1 　簡述

《醫院潔凈手術部建設標準》施行迄今己經有一年多了,《標準》針對標準清潔手術部設計方案具有了至關重要的功效。

針對通風空調行業而言,《標準》中針對不一樣級別的手術部的清潔規定、送排風量規定、沉降菌濃度值規定都作了清晰的要求, 使設計方案工作中有據可查。

可是, 針對千級清潔潔凈手術室,《標準》中未對送排風量做出清晰的要求, 僅僅對工作中橫截面均值風力明確提出了0 .25 ～ 0.3m/s的風力規定, 大家都知道, 在我國清潔手術部設計方案是根據流行區控制理論的, 針對潔凈手術室排風模塊這類排風方式, 又不太可能運用水射流公式計算實現測算, 因而, 小編在湖南湘雅醫院潔凈手術室設計方案中運用CFD 技術性開展有限元分析測算。

2 　潔凈手術室模型

醫院門診手術部工程建筑平面圖如下圖1 所顯示, 潔凈手術室總面積為9150×5600m2 , 裝修吊頂下一層高3 .0m, 潔凈手術室級別為I 級, 中央空調自然通風方式為頂送側回, 回風管道為8 個, 底距0.1m , 出風口尺寸為1000×300m2 , 手術臺上離地1 .0m , 規格為0.6×1.8m2 。

充分考慮手術全過程中發菌是房間內發菌量的具體由來, 小編用12 個長立柱表明12 個醫護人員。為確保仿真模擬的精確性,小編選用四面體非構造網格劃分方式模型, 該模式的仿真模擬結果即所說靜態數據檢測的結果, 模型后結果如下圖2 所顯示。

3 　數值計算方法實體模型及初始條件

3 .1　數值計算方法實體模型

在通風行業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, 有關該模式的詳解, 文中不會贅述,客戶程序有關參考文獻[ 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動軌跡做為菌體的運動軌跡。(2)不考慮到環境溫度的危害, 即忽視溫度差推動力。(3)依據相關參考文獻, 路面8m2 的發塵量和發菌量一個工作人員的發塵發菌非常, 人靜止不動的發菌量為300 個/(人?min), 發塵量為105 個/min, 發塵量占比頂篷:墻壁:路面=1 :5:100。(5)由于塵土的容積占氣體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――― 為分子結構平均自由程;

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――― 驅動力黏滯指數;

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學分析模型,將附面層區劃為黏性最底層和多數律層, 數學分析模型為:

式中　Ck ―――Karman 參量, 取0 .42

E――― 工作經驗標值, 取9 .81。

Up ――― 網格圖點速率。

Kp ――― 網格圖點湍機械能。

yp ――― 網格圖點與墻壁的間距。

μ――― 液體流場黏滯指數。

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 、出風口初始條件

排風模塊實體模型

嚴苛而言, 排風模塊的數據實體模型應該是非常繁雜的, 最先, 清潔氣流過排風模塊進入房間應該是個動量守恒的全過程, 而從另一方面考慮到, 排風模塊的氣旋進入房間, 排風橫斷面在離去填料后速率應當減少, 因此動量矩好像是減少了。這兩層面看上去是比較復雜的, 不能用不能壓的實體模型來敘述, 而在大家暖通設備方面的模仿中, 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。依據某排風模塊生產廠家的檢測結果, 百級潔凈室排風模塊(www.iwuchen.com)下0.3m 橫斷面排風速率大概為0.47m/s,這一結果比生產廠家用Q(排風量)/A(排風模塊總面積)測算而得的排風速率相距并不大;為簡單化實體模型, 小編選用Q/ A 做為排風模塊下面的排風速率。

濃度模擬中, 界定該初始條件為肇事逃逸初始條件。

回風管道實體模型

回風管道為8 個1 ×0.3m2 的方形回風管道, 每一個回風管道回排風量占總產量的12.5 %。假定回風管道達到充足發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 　數值剖析

4 .1　速率場模擬結果剖析

本模擬的具體目標是科學研究送排風量對工作臺面風力的危害,為手術治療的暖通設計給予根據。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, 模擬結果如下圖3 、4、5 所顯示。

綜合性模擬結果, 將工作臺面速率極值點會成圖6 所顯示的曲線圖, 由模擬結果可以看得出(1)在出入口風力的0.48m/ s 時, 工作臺面均值風力基本上可以做到《標準》中明確提出的0.25 ～ 0.3m/ s。(2)從趨勢圖可以注意到, 伴隨著出入口風力的擴大, 工作臺面風力擴大的效率慢慢緩減, 換句話說, 曲于遭受手術床初始條件的危害, 增加出口風力來提升工作臺面風力不是經濟發展的, 且會導致挨近工作臺面周邊地區速率梯度方向擴大, 手術治療區上邊造成吹冷風感。(3)從排風模塊實體模型可以看得出, 因為出入口風力的確認方式是Q/A, 而填料排風的送風速率是稍超過這一風力的,因而,模擬排風量應該是設計方案的傳統排風量。

4 .2　落菌數模擬結果剖析

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

4 .3　含塵量仿真模擬結果剖析

從仿真模擬結果看來,(1)在排風速率0.41m/ s 以上時, 手術治療區工作臺面相對高度的含塵基本上都需要以達到千級規定(≥0.5μm的顆粒數量不大于35×100 個)。(2)因為工作人員是屋子關鍵的塵源之一, 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域內不能夠做到千級清潔規定。(3)仿真模擬數據顯示, 具體運作環節中, 房間內濃度值遍布和流行區控制理論略有不同, 在手術臺上和員工相互之間出現一個污峰區, 要降低這一地區的危害, 必須對醫護人員開展潔凈手術室的應用領域的學習培訓, 盡量避免對流行區流形的毀壞。

5 　結果

(1)根據結清潔潔凈手術室的有限元分析, 小編覺得0.48m/ s 的排風速率(排風量10782m3/h)可以達到《標準》中對手術治療工作臺面橫斷面風力的規定。

(2)在0 .48m/ s 的排風風力狀況下, 工作區域的煙塵濃度值和落菌量徹底可以達到千級潔凈手術室的潔凈度等級規定。

(3)因為工作人員對潔凈手術室潔凈度等級有較大危害, 解決醫護人員開展需要的潔凈手術室應用學習培訓。