醫(yī)院潔凈手術(shù)室流場(chǎng)

1引言我國(guó)新的《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)）已與2000年10月正式頒布并開始實(shí)施，已成為國(guó)內(nèi)新建手術(shù)室和舊手術(shù)室的主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)采用我國(guó)〃主流區(qū)〃理論聯(lián)系實(shí)際科研成果，以保障用較小的同量在關(guān)鍵區(qū)域達(dá)到較好的控制效果。但這一技術(shù)措施的凈化效果在學(xué)術(shù)界也引起了爭(zhēng)論，尤其是在I級(jí)潔凈手術(shù)室。為此，本文對(duì)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的I級(jí)潔凈手術(shù)室的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，以驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)中的部分技術(shù)參數(shù)范圍（主要針對(duì)空態(tài)手術(shù)室）在動(dòng)態(tài)時(shí)的可操作性，以及在我國(guó)目前的國(guó)情下，標(biāo)準(zhǔn)在I級(jí)潔凈手術(shù)室中用局部送風(fēng)代替全室單向流理論的可行性。在傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)計(jì)中，由于送風(fēng)口、回風(fēng)口以及室內(nèi)熱源等因素的影響，難以對(duì)室內(nèi)三維流場(chǎng)、速度場(chǎng)進(jìn)行精確計(jì)算，在一定程度上影響了系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型的經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理性。采用模型實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)室內(nèi)氣候環(huán)境參數(shù)的分布情況進(jìn)行預(yù)測(cè)雖然可靠，但是預(yù)測(cè)周期長(zhǎng)、價(jià)格昂貴，較難在工程中使用。對(duì)這樣的非線性問題，計(jì)算流體力學(xué)（CFD,ComputationalFluidDynamics）方法顯示了其獨(dú)特的優(yōu)越性能，利用CFD技術(shù)，快速，廉價(jià)，又可有效地了解室內(nèi)的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)的分布特征，為合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型提供有益的參數(shù)資料。目前，國(guó)外許多設(shè)計(jì)所和建設(shè)單位都已經(jīng)將CFD模擬技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)中，并取得了較好的效果，尤其是對(duì)影劇院及建筑中廳等大空間的設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)。國(guó)內(nèi)以前在數(shù)值計(jì)算方面的研究主要集中在運(yùn)用自己開發(fā)的應(yīng)用程序進(jìn)行模擬，尤其是對(duì)凈化空調(diào)作的模擬研究比較多。這些模擬大多是二維或簡(jiǎn)單的三維工業(yè)潔凈空調(diào)模擬，且主要是空態(tài)的，與實(shí)際運(yùn)行時(shí)的情況相關(guān)較大。本文將利用FLUENT軟件對(duì)實(shí)際運(yùn)行的I級(jí)潔凈手術(shù)室的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行三維數(shù)值模擬，分析動(dòng)態(tài)手術(shù)室的氣流控制效果。2幾何模型本文模擬的手術(shù)室是按照《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定設(shè)計(jì)的I級(jí)潔凈手術(shù)室。整個(gè)模型都嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)（表1）。I級(jí)潔凈手術(shù)室部分主要技術(shù)參數(shù)表1溫度（°。）相對(duì)溫度（%）房間面積（m2）①送風(fēng)面積（m2）人數(shù)（個(gè)）風(fēng)速（m/s）②最小新風(fēng)量（次/h）排風(fēng)量（m3/h）22—2550—6040—45120.25—0.306100房間面積為特大型手術(shù)室的最小凈面積。風(fēng)速為手術(shù)區(qū)工作臺(tái)面高度截面平均風(fēng)速。標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度關(guān)鍵部位的保護(hù)意識(shí)，將是潔凈的空氣送到關(guān)鍵部位。根據(jù)我國(guó)的科研成果和運(yùn)行實(shí)踐，提出了利用主流區(qū)工作區(qū)的技術(shù)思路，將送風(fēng)口直接布置在手術(shù)床上方，采用局部集中送風(fēng)方式，用潔凈氣流有效保護(hù)關(guān)鍵區(qū)域。為此，標(biāo)準(zhǔn)將手術(shù)室區(qū)分為手術(shù)區(qū)和周邊區(qū)，分別給出指標(biāo)，手術(shù)區(qū)范圍的劃分取決于手術(shù)室級(jí)別要求，對(duì)本文模擬的I級(jí)潔凈手術(shù)室，按標(biāo)準(zhǔn)要求，送風(fēng)口面積為2.4x2.6=6.24m2o本例采用了手術(shù)室吊頂送風(fēng)，直接將潔凈氣流〃填充〃到關(guān)鍵區(qū)域，切斷空氣污染的途徑，這樣便大大降低了手術(shù)室的送風(fēng)量4。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，設(shè)計(jì)幾何模型如圖1所示。房間尺寸XxYxZ=8mx3mx6m;送風(fēng)口2.6山乂2.4山；兩側(cè)下回風(fēng)，回風(fēng)口4.0mx0.3m，底邊離地0.1m;排風(fēng)IZI0.4mx0.4m;人模型0.4mx0.2mx1.7m;醫(yī)用設(shè)備0.4mx0.6mx0.8m;手術(shù)臺(tái)1.8mx0.6mx0.8m。手術(shù)室中人員流程和設(shè)備擺放見參考文獻(xiàn)2。工作區(qū)高度（空態(tài)時(shí)離地面0.8m處）的風(fēng)速應(yīng)控制在0.25—0.30m/s范圍內(nèi)，為達(dá)到此要求，根據(jù)筆者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取送風(fēng)速度為0.46m/s，送風(fēng)量為10300m3/h，約72次換氣，如果按以前仿照工業(yè)潔凈室設(shè)計(jì)的百級(jí)手術(shù)室，工作區(qū)達(dá)到0.25—0.30m/s的風(fēng)速