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层流手术室用局部送风代替全室单向流气流合理否

日期:2018-04-15 17:49:34 来源:

空调设计的最终目的是以经济技术合理的系统设计及设备选型实现所要求的室内气候环境温湿度、气流、污染物质浓度等的分布)。实现对这些环境参数的合理控制有必要在进行具体设计前对上述室内气候环境参数的分布情况进行预测把握不同系统的分布特征。

在传统的设计中由于送风口、回风口以及室内热源等因素的影响室内三维流场、速度场难以进行精确计算。模型实验虽然可靠但是试验周期长、价格昂贵较难在工程中使用。对这样的非线性问题计算流体力学CFD,Comvutational Fluid Dynamics) 方法显示了其独特的优越性能利用CFD技术快速廉价又可有效地了解室内的流场、温度场、浓度场的分布特征为合理的系统设计及设备选型提供有益的参考资料。目前国外许多设计所和建设单位都已经将C F D 模拟技术应用到实际设计预测中尤其是对影剧院及建筑中厅等大空间的设计预测。

对于计算流体力学简单地说就是对描述流体物理现象的基础方程式运动方程、质量守恒、能量守恒等联立偏微分方程作离散化处理进行数值模拟。离散化的对象是作为独立变量的时间与空间变量求出其对应的速度、温度、浓度、压力等参数。其中离散化处理时间、空间的分割直接与计算机的能力计算速度、内存容量相关。分割越细对计算机的能力要求就越高模拟精度也就相对高)。下面运用CFD 对Ⅰ级层流手术室的流场和温度场进行数值模拟。

模拟算例背景

本文模拟的手术室是按照2000 10月颁布的《医院洁净手术部建设标准》以下简称标准的规定设计的Ⅰ 级层流手术室。整个模型按照标准和文献[1] 手术室典型配置的要求进行设计。标准强调关键部位的保护意识将最洁净的空气送到关键部位。根据我国的科研成果和运行实践标准提出了利用主流区作工作区的技术思路将送风口直接布置在手术床上方, 采用局部集中送风方式用洁净气流有效保护关键区域。为此标准将手术室分为手术区和周边区分别给出指标手术区范围的划分取决于手术室级别要求对本文模拟的级层流手术室按标准要求送风口面积为2.4 x 2.6 = 6.24 m2 。本例采用手术室吊顶送风直接将洁净气流“ 填充” 的关键区域切断空气污染的途径这样便大大降低了手术室的送风量。

标准已经开始实施但许多人对手术室内的流场和温度场的分布情况还不是很清晰并担心将净化所需的大风量集中送到关键区域是否会对处于主流区的人员如医生和手术台上的病人的热舒适性产生负面影响主流区的气流能否保证在动态时不会对医护人员产生吹风感。针对以上情况本文对动态运行情况下的标准Ⅰ级层流手术室的流场和温度场进行数值模拟并对模拟结果进行分析。

2 几何模型

根据标准规定工作区高度空态时离地面0.8m的风速应控制在0.25 0.30 米范围,因此集中送风口处送风速度为0.46m /S[4]送风量为10300m3/h, 72次换气而以前遵照工业洁净室设计思路的百级手术室需要几百次换气。本文通过对实际运行的手术室的流场和温度场进行仿真模拟分析动态手术室的气流控制效果。其几何模型如图所示。房间尺寸X×Y×Z =8×3×6m;送风口2.6×2.4 m ; 两侧下回风回风口4.0×0.3 m , 底边离地0.l m ; 排风口0.4×0.4 m ; 人模型0.4×0.2×l.7 m ; 医用设备0.4×0.6×0.8 m ; 手术台1.8×0.6×0.8 m