呼吸道病房的通风量计算方法分析及数值模拟.pdf

呼吸道病房的通风量计算方法分析及数值模拟罗 乔(四川瑞宸建筑设计有限公司四川 德阳)收稿日期:作者简介:罗乔()男四川宜宾人本科注册公用设备工程师(暖通空调)主要研究方向:建筑通风空调设计摘 要:为了防止传染病医院就诊患者在就医过程中造成二次感染在设计有关病房通风系统时需保证其合理的气流组织及系统压差 采用不同的通风系统计算方法并建立 模型从压力场、速度场等方面分析各计算方式的优劣从而提出合理的通风系统计算方法为传染病医院的相关病房通风系统设计提供参考关键词:呼吸道病房数值模拟气流组织风量计算中图分类号:文献标志码:文章编号:():/引 言对于传染病医院内呼吸道病房通风系统的设计一般是设置不同送风量和排风量让其产生压差从而在相邻房间中形成压力梯度使病房内的病菌无法外溢 目前传染病房通风量计算有基于风量平衡理论的风量平衡法和基于规范要求的风量差值法 现根据实际项目分别采用不同的风量计算方法并使用 计算流体力学软件对该项目不同计算结果的流场进行模拟分析 根据模拟结果优化计算方法为后续传染病医院的相关病房风系统设计提供参考 项目概况某项目为某夏热冬冷地区呼吸道传染病房主要使用房间功能包括:呼吸道病房、缓冲间、卫生间、污染走道、半污染走道建筑净高为 其平面图和三维模型图如图 所示图 平面图(单位:)图 三维模型图根据民用建筑供暖通风空气调节规范()及 传 染 病 医 院 建 筑 设 计 规 范()的要求负压病房与相邻房间的缓冲间、走廊等的压差应保证不小于 负压差其中半污染走廊压差 缓冲间压差 污染走廊压差 病房压差 卫生间压差 气流流向应保证从清洁房间半污染房间污染房间的方向流动 呼吸科新风换气次数取 次/卫生间换气次数取 次/综上可得室内环境设计参数(见表)表 室内设计参数房间名称夏季温度/冬季温度/最小新风换气次数/(次)设计压差/卫生间病房缓冲间污染走廊半污染走廊 风量平衡法计算通风量 风量平衡法计算理论区域之间(如半污染区与清洁区)的压差关系是由房间分隔处围护结构缝隙的空气渗漏(流出或流入)造成的在分隔处的空气渗漏量构成了房间风量平衡的一个主要因素 区域风量平衡的计算公式可表示为:机械排风量 自然排风量 机械送风量 自然送风量()机械送风量可查询有关规范按新风换气次数乘以房间体积计算本工程各房间新风换气次数见表 传染病医院中自然排风量及自然送风量主要指通过门、窗缝隙渗漏的风量参考洁净厂房设计规范()第 条文说明通常使用缝隙法计算渗漏风量计算公式如下:()()式中:为渗透风量/为安全系数取 为一定压差下单位缝隙长度渗透风量/(.)为缝隙长度机械排风量可根据式()计算:机械排风量 机械送风量 自然送风量 自然排风量 各房间风量平衡具体计算以呼吸道病房风量平衡计算为例)机械送风量:呼吸道病房最小新风换气次数查询表 可知为 次/则该房间机械送风量取 /)自然通风量:门尺寸为 双开门缝隙长度为 安全系数取 门缝压差查(见表)取 单位缝隙长度渗透风量查洁净厂房设计规范()取 /(.)按式()可得单扇门渗漏风量 /考虑安全系数及计算中的误差单扇门渗漏风量取/该房间有 扇门自然进风 扇门自然排风 故自然进风量为/自然排风量为 /总自然通风量为 /)机械排风量:机械排风量 /根据以上计算方法将整个设计范围内的所有房间机械排风量、机械送风量、自然通风量等重要参数汇总成表(见表)表 风量平衡法各房间通风量单位:/房间名称机械送风量机械排风量自然通风量卫生间病房缓冲间污染走廊半污染走廊 注:自然通风量中“”表示流入房间“”表示流出房间 风量差值法计算通风量 风量差值法计算理论根据传染病医院设计指南可知:污染区机械排风量 机械送风量 /()清洁区机械排风量 机械送风量 /()机械送风量计算结合表 按换气次数法算 各房间通风量计算以污染走廊通风量计算为例)机械送风量按 次换气次数计算为:/)机械排风量按式()得:/)自然通风量按机械排风量减机械送风量得:/根据以上计算方法将整个设计范围内所有房间的机械排风量、机械送风量、自然通风量等重要参数汇总成表(见表)表 风量差值法各房间通风量单位:/房间名称机械送风量机械排风量自然通风量卫生间病房缓冲间污染走廊半污染走廊 注:自然通风量中“”表示流入房间“”表示流出房间 不同通风量下的 数值模拟 数值模型及边界条件本项目采用(计算流体力学)方法求解上述两种不同通风量的风场模拟方案采用标准 湍流模型模拟软件采用 建筑系统平面图和三维模型图如如图 所示 模型简化为减少模型计算工程量对物理模型中非主要参数进行相应简化:房间内空气为不可压缩流体室内温度场均匀分布病房门窗缝隙采用等面积缝隙代替且忽略吊顶等渗漏风量 边界条件两种方案下除机械送风口和机械排风口风量不同外其他边界条件一致 本项目按夏季室内环境参数作为共同边界条件其室内环境温度及新风换气次数、风量平衡法方案和风量差值法方案各自不同的边界参数略 结果与分析为判断各方案下病房气流组织的优劣截取 高度(病床高度)处房间内的速度分布、压力分布进行分析对比 压力场分析两种方案下 截面高度压力场分布如图 所示 从图中可以看出风量平衡法方案各相邻房间压力差值基本在 与设计压差(见表)中的参数也基本吻合较为符合设计要求 风量差值法中病房 和病房 与污染走廊的压差达到了 半污染走廊与清洁区压差超过了 已严重影响到了疏散门的正常开启其中病房 的室内气压高于缓冲区 及半污染区极易造成病毒大面积传播 由以上分析可知在压力场方面风量平衡法方案优于风量差值法方案图 风量平衡法方案压力场云图()图 风量差值法方案压力场云图()速度场分析两种方案下 截面高度速度分布如图 所示(下转第 页)建立相应的应急救援机制公路桥梁施工期间出现安全事故的风险较高公路交通管理部门应该在施工附近设立应急救援中心若出现安全事故时应该及时予以救援能够在最快时间内为事故风险人员提供基本医疗救助确保人员安全等 在公路桥梁养护工程中应按照有关安全生产的法律规定健全公路桥梁养护应急救援机制并对其进行经常性的安全教育和训练 施工单位要结合项目的具体情况制定和健全应急救援管理制度使各层次的员工责任、工作具体内容得到明确 物联网技术在公路桥梁养护中的运用十分广泛对于公路桥梁养护交通事故的紧急处置特别是对公路桥梁养护的工作效能有很大的帮助 总之 物联网技术在应急车辆设备的全流程中最大的优势在于能够有效地提升企业的日常经营效率减少运营费用 为了有效地提升公路桥梁养护抢险队伍的应急处置能力提升公路桥梁养护伍和装备队伍的综合素质 运用 物联网技术可以有效地提升公路桥梁养护队伍的信息化管理将公路桥梁养护效率提升到一个新的高度 结束语公路桥梁养护有助于确保交通正常运行和提升公路桥梁使用寿命 作业人员安全隐患、交通安全隐患、桥梁自身隐患、施工管理隐患以及检测技术隐患为公路桥梁养护中常见隐患本文从完善安全施工机制加强安全施工管理强化技术应用确保施工安全完善公路桥梁养护制度及时养护加大资金投入提高养护成效加强现场巡查降低安全隐患以及建立相应的应急救援机制等方面提出公路桥梁养护安全隐患应对措施以确保施工安全:参 考 文 献:李军.公路桥梁养护施工中安全隐患及措施研究.新型工业化():黎永福何小龙.高速公路桥梁养护施工中安全隐患及措施研究.中国新技术新产品():何思思.高速公路桥梁桥梁养护施工中安全隐患及措施研究.商品与质量():.王旭.高速公路桥梁养护施工中安全隐患及措施研究.商品与质量():.马宁.高速公路桥梁养护施工中安全隐患及措施研究.装饰装修天地():.邬忠均.高速公路桥梁养护施工中安全隐患及措施研究.经理世界():刘凤伟.公路桥梁养护及维修加固施工技术研究.工程建设与设计():(上接第 页)从图 可以看出风量平衡法方案气流流向满足从清洁区域半污染区域污染区域的方向流动很好地实现了设计意图而风量差值法方案中气流组织出现了从病房 缓冲区半污染走道的逆流情况破坏了气流组织体系造成整个院区感染 由以上分析可知在速度场方面风量平衡法方案优于风量差值法方案图 风量平衡法方案速度矢量图()图 风量差值法方案速度矢量图()结 论本文通过风量平衡法和风量差值法分别计算呼吸道传染病房的通风量并采用 数值模拟对计算结果进行比较主要研究结论如下)在速度场和压力场方面风量平衡法显著优于风量差值法且在压力梯度和气流组织方面均能较好的实现设计意图因此在呼吸道传染病房通风量计算中应采用风量平衡法)风量差值法有一定的局限性通过速度矢量图可以看出该方法并不能保证正确的气流组织流向因此在呼吸道传染病房或类似功能房间的计算中不能采用风量差值法:参 考 文 献:中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范:.北京:中国建筑工业出版社.中华人民共和国住房和城乡建设部.传染病医院建筑设计规范:.北京:中国计划出版社.黄中.医院通风空调设计指南.北京:中国建筑工业出版社.许钟麟.负压隔离病房建设简明技术指南.北京:中国建筑工业出版社.中华人民共和国住房和城乡建设部.洁净厂房设计规范:.北京:中国计划出版社.传染病医院设计指南编委会.传染病医院设计指南.北京:中国建筑标准出版社.谭斌彭磊龙明等.基于 技术的负压病房气流组织的数值模拟及分析优化.科学技术与工程():.