醫(yī)院潔凈手術室流場范文

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1引言

我國新的《醫(yī)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(qū)"理論聯(lián)系實際科研成果，以保障用較小的同量在關鍵區(qū)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(shù)值模擬，以驗證標準中的部分技術參數(shù)范圍（主要針對空態(tài)手術室）在動態(tài)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(tǒng)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(tǒng)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(huán)境參數(shù)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(yōu)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(tǒng)設計及設備選型提供有益的參數(shù)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(shù)值計算方面的研究主要集中在運用自己開發(fā)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(yè)潔凈空調模擬，且主要是空態(tài)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(shù)值模擬，分析動態(tài)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(yī)院潔凈手術部建設標準》的規(guī)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(shù)表1溫度（℃）相對溫度（%）房間面積（m2）①送風面積（m2）人數(shù)(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(qū)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(jù)我國的科研成果和運行實踐，提出了利用主流區(qū)工作區(qū)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(qū)域。為此，標準將手術室區(qū)分為手術區(qū)和周邊區(qū)，分別給出指標，手術區(qū)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(qū)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(jù)標準規(guī)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(yī)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(qū)高度（空態(tài)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(jù)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(yè)潔凈室設計的百級手術室，工作區(qū)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(yī)用燈帶；3-回風口；4-排風口；5-醫(yī)用設備；6-手術床；7-醫(yī)護人員；8-病人