醫院潔凈手術室流場范文

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1引言

我國新的《醫院潔凈手術部建設標準》（以下簡稱標準）已與2000年10月正式頒布并開始實施，已成為國內新建手術室和舊手術室的主要設計標準。標準采用我國"主流區"理論聯系實際科研成果，以保障用較小的同量在關鍵區域達到較好的控制效果。但這一技術措施的凈化效果在學術界也引起了爭論，尤其是在I級潔凈手術室。為此，本文對實際運行時的I級潔凈手術室的流場和溫度場進行數值模擬，以驗證標準中的部分技術參數范圍（主要針對空態手術室）在動態時的可操作性，以及在我國目前的國情下，標準在I級潔凈手術室中用局部送風代替全室單向流理論的可行性。

在傳統的空調設計中，由于送風口、回風口以及室內熱源等因素的影響，難以對室內三維流場、速度場進行精確計算，在一定程度上影響了系統設計及設備選型的經濟技術合理性。采用模型實驗的方法對室內氣候環境參數的分布情況進行預測雖然可靠，但是預測周期長、價格昂貴，較難在工程中使用。對這樣的非線性問題，計算流體力學（CFD，ComputationalFluidDynamics）方法顯示了其獨特的優越性能，利用CFD技術，快速，廉價，又可有效地了解室內的流場、溫度場、濃度場的分布特征，為合理的系統設計及設備選型提供有益的參數資料。

目前，國外許多設計所和建設單位都已經將CFD模擬技術應用到實際設計預測中，并取得了較好的效果，尤其是對影劇院及建筑中廳等大空間的設計預測。國內以前在數值計算方面的研究主要集中在運用自己開發的應用程序進行模擬，尤其是對凈化空調作的模擬研究比較多。這些模擬大多是二維或簡單的三維工業潔凈空調模擬，且主要是空態的，與實際運行時的情況相關較大。本文將利用FLUENT軟件對實際運行的I級潔凈手術室的流場和溫度場進行三維數值模擬，分析動態手術室的氣流控制效果。

2幾何模型

本文模擬的手術室是按照《醫院潔凈手術部建設標準》的規定設計的I級潔凈手術室。整個模型都嚴格按照標準的要求進行設計（表1）。

I級潔凈手術室部分主要技術參數表1溫度（℃）相對溫度（%）房間面積（m2）①送風面積（m2）人數(個)風速(m/s)②最小新風量(次/h)排風量(m3/h)22～2550～6040～45120.25～0.306100

①房間面積為特大型手術室的最小凈面積。

②風速為手術區工作臺面高度截面平均風速。

標準強度關鍵部位的保護意識，將是潔凈的空氣送到關鍵部位。根據我國的科研成果和運行實踐，提出了利用主流區工作區的技術思路，將送風口直接布置在手術床上方，采用局部集中送風方式，用潔凈氣流有效保護關鍵區域。為此，標準將手術室區分為手術區和周邊區，分別給出指標，手術區范圍的劃分取決于手術室級別要求，對本文模擬的I級潔凈手術室，按標準要求，送風口面積為2.4×2.6=6.24m2。本例采用了手術室吊頂送風，直接將潔凈氣流"填充"到關鍵區域，切斷空氣污染的途徑，這樣便大大降低了手術室的送風量[4]。

根據標準規定，設計幾何模型如圖1所示。房間尺寸X×Y×Z=8m×3m×6m；送風口2.6m×2.4m；兩側下回風，回風口4.0m×0.3m，底邊離地0.1m；排風口0.4m×0.4m；人模型0.4m×0.2m×1.7m；醫用設備0.4m×0.6m×0.8m；手術臺1.8m×0.6m×0.8m。手術室中人員流程和設備擺放見參考文獻[2]。工作區高度（空態時離地面0.8m處）的風速應控制在0.25～0.30m/s范圍內，為達到此要求，根據筆者的設計經驗，取送風速度為0.46m/s，送風量為10300m3/h，約72次換氣，如果按以前仿照工業潔凈室設計的百級手術室，工作區達到0.25～0.30m/s的風速需要300～360次換氣。

圖1幾何模型

1-送風口；2-醫用燈帶；3-回風口；4-排風口；5-醫用設備；6-手術床；7-醫護人員；8-病人