潔淨手術（shù）室送風形式的探討

一、概述
我國頒布的（de）《醫院潔淨（jìng）手術部建設標準》為（wéi）暖通空調領域中一些專門從事醫院（yuàn）潔（jié）淨室設計及建造行業的企業提供了依據（jù）。但是《標準》中的局部頂送維持主流（liú）區單向流（liú）的方式一直是關注（zhù）與爭論（lùn）的（de）焦點。本文詳細化模型（xíng），包括障礙（ài）物、人員、燈、設備等，對手術室的各種參數進行模擬，來證實標準中所提要求是否滿足潔淨度（dù）。此外由於我國新建的手術室較少，改造的較多，資料表明有些醫院潔淨（jìng）手術室改造（zào）後,用電、用氣費用迅（xùn）速上升，日常支出成倍增長，給醫院造成不小的經濟負擔。有的醫（yī）院潔淨手術室24小時連續運轉，淨化空（kōng）調係統設計（jì）安全係數過（guò）大（dà），造成用電量猛升的主要（yào）原因。由於空調淨化係統大風（fēng）量，高阻力，係統（tǒng）中風機發熱已成為主要負荷。減小風機型（xíng）號就可減少用電量，而減少風機發熱的關鍵在是調節送風量和降低係統阻力。因此如何在保（bǎo）證潔淨度的同時可以節（jiē）能是我們應該關注的問題。而國外潔淨手（shǒu）術（shù）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）室建模
醫院手術室建築，手術室為Ⅰ級潔淨（jìng），手術室麵積為8*6m²，吊頂下層高3m，氣流組織為頂送雙側下回，送風口為2.6*2.4m²，回風（fēng）口為（wéi）4*0.3m²，手術台距（jù）地0.8m，尺寸為1.8*0.6m²。
三、數學模型及邊界條件
3.1數學模型
暖通領域中普遍采（cǎi）用的k-ε雙方程模型也適合於手術室這種特殊的建築，限於篇幅，關於該模型（xíng）的詳（xiáng）細介紹及（jí）驗證過程（chéng）不做介紹。由於手術室的一些設備的特殊（shū）性（如無影燈），采用正四麵體非結構網格進行網格劃分（fèn）。
3.2邊界條件
手術（shù）室采用二次回（huí）風係統，送風（fēng）量10700m³/h，排風（fēng）量1000 m³/h，醫護人員冷負荷71*8w,病人冷負荷（hé）64*1w，照明1070w，醫用設備3400w，維護結（jié）構（gòu）280w，人（rén）體濕負荷潛熱負荷110*8w，地麵散濕形成的冷負荷685w。人（rén）靜止的發菌量為（wéi）300個／(人.min)，發（fā）塵量（liàng）為105個／min，地麵8m²的發塵量和發菌量相當（dāng）於一個人（rén）員的發塵量和發菌量，而頂棚：牆麵：地麵的發塵量和發菌量可（kě）以（yǐ）近似（sì）認為為1：5：100。灰塵體積很小對流場近似認為無影響，而菌落附著在灰塵（chén）上。牆（qiáng）采用無滑移速度邊界條件，v=0，溫度和熱流已知。送風口（kǒu）處溫度是連續的，用q/a作為送風速度，氣體不可（kě）壓縮（suō），計算時（shí）所有（yǒu）的速度采用0初值，溫度初值采用穩定後的舒適溫度。送風口、回風口的濃（nóng）度模（mó）擬的邊界條件（jiàn）為為逃逸邊界條件。濃度場模擬（nǐ）中，為簡化計算，假設微粒（lì）和（hé）牆（qiáng）體（tǐ）之間的碰撞為彈性碰撞，無動量和（hé）能量損失。
四、計（jì）算結果（guǒ）分析 
4.1速度場的計算與分析
速度場模擬的主（zhǔ）要目的是驗證標準中所提集中（zhōng）送風（fēng）方式（shì）是否滿足它的主（zhǔ）流區的單（dān）向流，由頂棚送出的（de）風保持垂直單向流到達主流區（qū）,手術台上y=1m主流區速（sù）度為（wéi）0.14～0.28m/s。規範中所（suǒ）提為空態時主（zhǔ）流區速度為0.25～0.3m/s，基本符合要求。回風口（kǒu）處附近速度為（wéi）1.25m/s，小於標準中的1.6m/s。在手術（shù）室的寬度方（fāng）向，在非主流（liú）區並未產生（shēng）大的渦流，在（zài）手術室的長度方向主流區以外的區域產生較大的渦流.排風和送風未形（xíng）成短路。由此可看出局部頂部送風，取0.48m/s的送風速度有足夠的動量維持單向流，可以形成穩定的氣流。
4.2溫度（dù）場的計算與（yǔ）分析
主流（liú）區溫度為22℃～24.6℃,符合標準22℃～25℃，整（zhěng）體來說室內溫度分布較均勻，由於病人身體表麵散熱，因此附近溫度較高。送風溫度為22.8℃，送風溫差比較合（hé）理，因此不（bú）會引（yǐn）射周圍較髒氣流，使（shǐ）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，周（zhōu）邊區為1000級，菌（jun1）落和灰塵基本滿足（zú）要求（灰塵（chén）≥0.5μm的微粒數（shù）小於等於（yú）35*100個，菌落≤5個），菌落不僅在（zài）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（chù）人（rén）的附近並不能滿足潔（jié）淨要（yào）求，汙染度達（dá）到最大值，因此醫務人員的位置依然（rán）是值得研究的問題。如果在（zài）正（zhèng）確考慮送（sòng）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（dài）射（shè）流口的送風形式 
規（guī）範中提出保證局部單向（xiàng）的流場和主流區菌落和灰塵的濃（nóng）度,工作麵（miàn）風速需要0.25～0.3m/s,通常需要較大的風量來維持，那麽如果尋求一種方式以較小的風速來就可以防止擾動對流場的破壞,這樣將（jiāng）會（huì）減少風量，在引言部分提出的問題（tí）將（jiāng）得到解決。試驗者嚐試在送風口上加了幾個射流來支持（chí）來（lái）支（zhī）撐（chēng）流（liú）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單向流，但是在醫生頭頂上方氣流發生偏（piān）移，於（yú）是試驗者在醫生頭部上方附近加了13個射流口，來支持已（yǐ）經開始改變方向的流場，經數（shù）次模擬，發現（xiàn）13個模擬出來的結果（guǒ）較好。用20次換氣次數的（de）風（fēng）量（約3000m³/h）模擬，但結果（guǒ）不甚理想，不能在主流區維持單向流，後又采用35次換氣次數（shù）的風量（約5000m³/h）。發現工作區域速度雖然減小但是由於支撐氣流的存在，在主流區依然可以（yǐ）維持單向流，由於速度的減小醫務（wù）人員（yuán）不會（huì）產生吹風感，而且雖然射流（liú）口采用1m/s得出風速度，但是在（zài）幾個射（shè）流口下速度均（jun1）在0.13m/s左右，並不會使醫生產生局部吹風感（gǎn）。由於風量（liàng）減（jiǎn）小，送風溫度（dù）降低，主流（liú）區溫度也略有降低，但是仍（réng）然（rán）在（zài）標準規定（dìng）的範圍（wéi）內，但是醫務人員在手術過程中由於服裝（zhuāng）及精神（shén）緊張，極少感到（dào）冷的感覺，因此略微降低溫度是滿足要求的。
六、結論
手（shǒu）術室的潔淨度對於患者至關（guān）重要，高的潔淨度可以降低或者避免手術感染，減少住院天數，減（jiǎn）少處置費用。而對於醫院來說小的風量（liàng）可以節能，減少初投資。如何兩全其美正是本文探討的（de）關鍵所在，因此本文首先對局部頂送風進行數值模擬，在（zài）肯定其對手術室的實用性的條件下，進一步對送風口加以改變，通過布置射流口來支持流場，達到維持單向流的目的，並且維持（chí）較高的潔淨（jìng）度，經（jīng）數值模擬結果表明這種送風形式可以滿足手術室對（duì）主流區域的（de）要求，更重要（yào）的是減少了風量，僅為原（yuán）風量的（de）一半。達到了既保證潔淨度同時節能的方法的目的。