外扰对隔离病区压力梯度影响的数值模拟研究论文

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1、外扰对隔离病区压力梯度影响的数值模拟研究论文摘要：对隔离病区的压力梯度进行了数值模拟，分析了环境风速、门窗开启、运行状态的改变等外界因素对压力梯度的影响。模拟结果表明，环境风速对隔离病区的压力梯度不会产生较大的影响，而门窗开启、运行状态的改变则会导致压力梯度的变化，引起交叉感染。关键词：隔离病区压力梯度外扰数值模拟0导言2003年SARS期间发生在医院内的超级感染事件给人们敲响了警种，医院内部无序的气流组织是发生交叉感染的最大隐患，严重影响到了医患人员的健康安全。特别是病人治疗场所－隔离病房区域更是人们关注

2、的焦点，为了防止传染病源的扩散.freel/s，夏季的平均风速为3.2m/s，现考虑最不利状况，参照气象数据，取最大风速为5m/s。风速对室内压力梯度的影响主要是通过风压的影响。当风吹到建筑物上时，在迎风面上，由于空气流动受阻，速度减小，使风的部分动能变成静压，在建筑物迎风面的压力大于大气压，形成正压区。而在背风面、屋顶和两侧，由于在气流曲绕的过程中，形成空气稀薄现象，因此，在这些部位的压力将小于大气压力，形成负压区。下面在环境风速较大时（以5m/s为例）对两种最不利风向下，环境风速对隔离区压力分布的影响预

3、测结果如图3，4所示：图3病人走廊处于迎风面时的压力分布图4医护区处于迎风面时的压力分布由模拟分析可见：环境风速对边缘区（医护区，病人走廊）影响较大。空调系统正常运行时，环境风速不会影响隔离病区内的压力分布规律。对于医护区，环境风速对室内压力的影响如图5所示（正风速表示迎风）。由图可见：随着环境风速的增大（迎风），医护区压力升高。当环境风速增大到4m/s时，环境风压高于室内风压，室外空气会渗透到医护区，但这并无害处。图5环境风速对医护区压力的影响对于病人走廊，环境风速对室内压力的影响如图6所示（正风速表示迎

4、风），由图可见：随着环境风速的增大（迎风），病人走廊压力升高。但其始终小于环境风压，说明污染物不会外渗影响环境安全。图6环境风速对病人通道压力的影响对应整个隔离病区，环境风速对室内压力的影响如图7所示：图中正风速表示风由北至南吹（医护区为迎风面，病人走廊为背风面）。图7环境风速对隔离病区压力梯度的影响由图可见：1）当空调系统正常运行时，尽管环境风速会影响隔离病区内的压力值，但并不改变隔离病区内合理的压力分布规律（医护区－医护走廊－缓冲室－隔离病房），并且隔离病区内的污染物也不会外逸；2）环境风速对医护区的影

5、响较大，医护区与医护走廊之间的压力梯度随环境风速有较大的变化。3）环境风速对病人走廊及隔离病房的影响较小，病人走廊与隔离病房之间的压差几乎和环境风速无关。2.2运行状态的改变对压力梯度的影响隔离病房的空调系统设计，是按照正常医疗状态下的进行设计的。对SARS隔离病房来讲，要求任何时间、任何运行状态均能够实现区域之间的正压分布与各室之间定向流动不变。形成隔离病房部以后，各病房运行状态可以不同，但保持整个区域内恒定、有序的梯度压力分布，严格防止室内污染空气渗透到室外以及区域内气流有序流动势必也成为重要的控制问题

6、。隔离病房一般分为两种运行模式，即医疗状态和备用状态。当某一隔离病房（以病房5为例）由正常状态转为备用状态时，隔离病区内的压力分布情况如图8，9所示：图8隔离病房5内的风机全部关闭时压力分布图图9隔离病房5内卫生间风机开时压力分布图由图可见当病房5由医疗状态转为备用状态时，当送风、排风机全部关闭，气流流向改变为：病房走廊→病房内部→缓冲室→医务走廊，此时污染物由隔离病房流入医护走廊，形成交叉感染的隐患。因此在备用状态时，应将排风机调至低档运行状态，以维持隔离病区内压力的合理分布。2.3病房门开启对压力梯度的

7、影响在隔离病房门开启时，与其相邻的区域压力会立刻产生变化，从而导致压力梯度的改变，引起气流方向的变化，从而产生交叉感染的隐患。为此按以下三种情况模拟了某一隔离病房（以病房5为例）隔离门开启后，区域之间的压力分布情况。图10病房5缓冲室前门开时压力分布图11病房5缓冲室后门开时压力分布图12病房5病人走廊门开时的压力分布由上图可以看出，对于缓冲室来讲，其门的开启没有造成整个区域压力的明显变化，这是由于缓冲室作为一个狭小空间，除了具有防止污染扩散的作用，而且还维持压力梯度有较好稳定性的作用。但是其使用前提是两个

8、门必须保证连锁，即两个门不能同时打开。而隔离病房后门打开时，则可以发现区域间的压力梯度产生了明显的变化，病房5里的压力上升的-2.77Pa，远高于医护走廊的压力，导致污染空气从隔离病房5扩散到医护走廊，从而形成交叉感染的隐患。因此，建议对经常开启的门进行相应的处理，如设置气幕装置，使内外区域隔断，以降低门开启对压力产生的影响。3结论3.1模拟预测了环境风速对隔离病区压力分布的影响。模拟结果表明在空调系统正常工作时