潔淨手（shǒu）術室送（sòng）風形式的探討

一、概述
我國頒布的《醫院潔淨手術部建設標準》為暖通（tōng）空調領域中一些專門（mén）從事醫院潔淨室設計及建造行（háng）業的企業提供了依據。但是《標準》中的局部頂送維持主流區單（dān）向流的（de）方式一直是關注與爭論（lùn）的焦點。本文詳細化模型，包（bāo）括障礙物、人員、燈（dēng）、設備等，對手術室的各種參數進行（háng）模擬，來（lái）證實標準中所提要求是否滿足（zú）潔淨度。此外由於（yú）我國新（xīn）建的手術室較少，改造的較多，資料表明有些醫院（yuàn）潔淨手術室改造後,用電、用氣費用迅速（sù）上（shàng）升，日常支出成倍增長，給醫院造成（chéng）不小的經濟負擔。有（yǒu）的（de）醫院潔淨手（shǒu）術室24小時連續運轉，淨化空調係統設計安全係數過大，造成用電量猛升的主（zhǔ）要原因。由於空調淨化係統大風量，高（gāo）阻力，係統中風機發熱已（yǐ）成為主要負荷。減小（xiǎo）風機型號就可（kě）減少用電量（liàng），而減少風機發熱的關鍵在（zài）是調節送風量和降低係統阻力。因此（cǐ）如何在保證潔淨度的同時可以節能是我們應該關注的問題。而國外潔淨（jìng）手術室的送（sòng）風量均較小，於是試驗者將尋求一種小送風方式在保證潔（jié）淨度的同時注意節能。
二、手術（shù）室建（jiàn）模
醫院手術室建築，手術室為Ⅰ級（jí）潔淨，手術室麵積為8*6m²，吊頂下層（céng）高3m，氣流組織為頂送雙側下回，送風口為2.6*2.4m²，回風口（kǒu）為4*0.3m²，手術台距地0.8m，尺寸為1.8*0.6m²。
三、數學模型及邊界條件
3.1數學（xué）模型
暖通領域中（zhōng）普遍采用的（de）k-ε雙方程模型也適合於手術室這種特殊的建築，限（xiàn）於篇幅，關於該模型的詳（xiáng）細（xì）介紹及驗證過程不做介紹。由於手術室的一些設備的特殊性（xìng）（如無影燈），采用正四（sì）麵體非結構網格進行網格劃分。
3.2邊界條件
手術室采用二次回風係統，送（sòng）風量（liàng）10700m³/h，排風量1000 m³/h，醫護人員冷負荷（hé）71*8w,病人冷負荷64*1w，照明1070w，醫用設備3400w，維護結構280w，人體濕負荷（hé）潛熱（rè）負荷110*8w，地麵（miàn）散濕形成的冷負（fù）荷685w。人靜止（zhǐ）的發（fā）菌量為300個／(人.min)，發塵量為105個／min，地麵8m²的發塵量和發（fā）菌量相當於一個人員的發塵量和發菌量，而頂棚：牆麵（miàn）：地麵的發塵量和發菌量可以近似認為為1：5：100。灰塵體積很小對流場近似認為無影響，而菌（jun1）落附著在灰塵上。牆采用無滑移速（sù）度邊界條件，v=0，溫度和熱（rè）流已知。送風口處（chù）溫度（dù）是連續的，用q/a作為送風速度，氣體不可（kě）壓（yā）縮，計算時所有的速度（dù）采用0初值，溫度初值采用穩定後的舒適溫（wēn）度。送風口、回風口的濃度模（mó）擬的（de）邊界條件為（wéi）為逃逸邊界條（tiáo）件。濃（nóng）度場模擬中，為簡化計（jì）算，假設微粒和牆體之間的碰撞為彈性碰撞，無動量和能量損失。
四、計算結果分析 
4.1速度場的計算與分析
速度場模擬的主要目的是驗證標準中所提集中送風方式（shì）是（shì）否（fǒu）滿足它的主流區（qū）的單向流（liú），由頂棚送出的風保持（chí）垂直單向流（liú）到達主流區,手術台（tái）上y=1m主流區速（sù）度為0.14～0.28m/s。規範中所提為空態時主流區速度為0.25～0.3m/s，基本符（fú）合要求。回風口處附近速度為1.25m/s，小於標準中的1.6m/s。在手術室的寬度方向，在非主流區並未產生大的渦流，在手術室的長度（dù）方向主（zhǔ）流區以外的區域產生較大的渦流.排風和送（sòng）風未（wèi）形成短路。由此可看出局部頂（dǐng）部送風，取0.48m/s的送風速度（dù）有足夠（gòu）的動量維持單向流，可以形成穩定的氣流。
4.2溫度場（chǎng）的計算與分（fèn）析
主流區溫度為22℃～24.6℃,符（fú）合標準22℃～25℃，整體來說（shuō）室內溫度分布（bù）較均勻，由於病人身體表麵散熱，因此附近溫度較高。送（sòng）風（fēng）溫度為22.8℃，送風溫差比較合理，因（yīn）此不會引射周圍較髒氣流，使汙染增大。
4.3菌落場模擬與分析
按照標準中主流區為100級（jí），周邊區為1000級，菌落和灰塵（chén）基（jī）本滿足要求（灰（huī）塵≥0.5μm的微粒數小（xiǎo）於等於35*100個，菌落≤5個），菌落不僅（jǐn）在主流區而且在周邊區都已經滿足了100級要求，而灰塵在主流區處人的附近並不能滿足潔淨要求，汙染度達到最大值，因此醫務人員的位置依然是值得研究的問題。如果在正確考慮（lǜ）送風係統以及對手術人員進行必要的培訓，灰塵和菌落的控製將容易得多。
五、帶射流口的送風（fēng）形（xíng）式 
規（guī）範中提出保證局部單向的流場（chǎng）和（hé）主流區菌（jun1）落和灰塵（chén）的濃度,工作麵風速（sù）需要0.25～0.3m/s,通常需要較大的風（fēng）量來維持（chí），那麽如果尋求一種方式以較小的風速來（lái）就可以防止擾動對流場的破壞,這樣將會減少風量，在引言部分提出的問題將得到解決。試驗者嚐試在送風（fēng）口上（shàng）加了（le）幾個射流來支持來支撐（chēng）流場防止外部擾動，在模擬過程中發現如果減小風量，仍用前麵的模型模擬，那麽在手術台上方也可保持（chí）單向流，但是在醫生頭頂上方氣流發生偏移，於是試驗者在醫（yī）生頭部上方附近加了13個射流口，來支持已經開始改（gǎi）變方向的流場，經數次（cì）模擬，發現13個模擬出來（lái）的結果較好。用20次換氣次數的風量（約3000m³/h）模擬，但結果不甚理想（xiǎng），不能在主流區維持單向流，後又采用35次換氣次數的風量（約5000m³/h）。發（fā）現工（gōng）作區域速度雖然（rán）減小但是由（yóu）於支撐氣流的存在，在主流區依（yī）然可以維持單（dān）向流，由於速度的減小醫務人員不會產生吹（chuī）風感，而（ér）且雖然射流口采用1m/s得出風速度，但是在幾個（gè）射流（liú）口下速度均在0.13m/s左右，並不（bú）會使醫（yī）生產生局部吹風感。由於（yú）風（fēng）量減小，送風溫（wēn）度降低，主流區溫度也略有降低，但是仍然在標準規定的範圍內，但是醫務人員在（zài）手術過程中由於服裝及精神緊張（zhāng），極少感到冷的感覺，因此略微降低溫度是滿足要求的。
六、結論
手術室的（de）潔淨度對於患者至關（guān）重（chóng）要，高的潔淨度可以降低或者避免手（shǒu）術感染，減少住院天數，減少處置費用。而對於醫院來說小的（de）風量可以節能，減少初投資。如何兩（liǎng）全其美正是本文（wén）探討的關鍵所在，因（yīn）此本文首先對局部頂（dǐng）送風進行數值模擬，在（zài）肯定（dìng）其對手術室的實用性的條件下，進一步（bù）對送風口加以改變，通過布置射流口來支（zhī）持流場，達到維（wéi）持單向流的目的，並且維持較高的潔淨度，經數值模擬結果表明這種送風形式可以滿足手術室（shì）對（duì）主流（liú）區域的要求，更重要的是減少了風量，僅為原風量的一半。達到了既保（bǎo）證（zhèng）潔淨度同時節能的方法的目的。