一，概述
我國(guó)頒(bān)布的《醫院潔(jié)淨手(shǒu)術部(bù)建設標準(zhǔn)》為暖(nuǎn)通空(kōng)調領(lǐng)域(yù)中一些(xiē)專門從事醫院潔淨室(shì)設(shè)計(jì)及(jí)建造(zào)行業的(dí)企業提(tí)供(gōng)了(liǎo)依據。但是(shì)《標準(zhǔn)》中(zhōng)的局部(bù)頂(dǐng)送維(wéi)持主流區(qū)單向流的(dí)方(fāng)式(shì)一(yī)直是(shì)關(guān)注與爭論(lùn)的焦點。本(běn)文詳(xiáng)細化模(mó)型(xíng)，包括障礙(ài)物，人員，燈(dēng)，設(shè)備等，對手術室(shì)的各種參(cān)數(shù)進(jìn)行模擬(nǐ)，來證(zhèng)實標(biāo)準中(zhōng)所提要求(qiú)是否滿足潔淨度(dù)。此外(wài)由(yóu)於我國新建(jiàn)的手術室較(jiào)少，改造的較多，資料(liào)表(biǎo)明(míng)有些醫院潔淨(jìng)手(shǒu)術室改造後,用(yòng)電，用氣(qì)費(fèi)用(yòng)迅速上升(shēng)，日常(cháng)支出成(chéng)倍增(zēng)長(cháng)，給醫院(yuàn)造(zào)成不(bù)小(xiǎo)的經濟(jì)負擔(dān)。有的醫院潔淨手(shǒu)術(shù)室24小時連(lián)續運(yùn)轉，淨化空(kōng)調(tiáo)係(xì)統設(shè)計安全係數(shù)過大，造(zào)成(chéng)用電量猛升(shēng)的主要原(yuán)因。由於(yú)空調(tiáo)淨(jìng)化(huà)係統(tǒng)大風量，高阻(zǔ)力，係統中風機發熱(rè)已成(chéng)為(wéi)主要負荷。減(jiǎn)小風機(jī)型(xíng)號就可減少用電量(liáng)，而(ér)減少(shǎo)風(fēng)機(jī)發熱(rè)的關鍵在(zài)是調節送風量和降低係統阻(zǔ)力(lì)。因(yīn)此(cǐ)如何(hé)在(zài)保(bǎo)證(zhèng)潔(jié)淨度的(dí)同時可(kě)以(yǐ)節(jié)能是(shì)我(wǒ)們應該關注的問題。而(ér)國外潔(jié)淨手術室(shì)的(dí)送風量均較小，於是(shì)試驗者將(jiāng)尋(xún)求一(yī)種小送風(fēng)方式(shì)在(zài)保(bǎo)證(zhèng)潔淨度的同(tóng)時(shí)注意節能。
二，手(shǒu)術室建模(mó)
醫院手術室(shì)建(jiàn)築，手(shǒu)術(shù)室(shì)為(wéi)Ⅰ級(jí)潔(jié)淨(jìng)，手術室(shì)麵積(jī)為8*6m²，吊頂下(xià)層高3m，氣(qì)流組織為頂(dǐng)送雙(shuāng)側下回(huí)，送(sòng)風(fēng)口為(wéi)2.6*2.4m²，回風口(kǒu)為(wéi)4*0.3m²，手術(shù)台(tái)距(jù)地0.8m，尺寸(cùn)為1.8*0.6m²。
三，數(shù)學模型(xíng)及邊界(jiè)條件(jiàn)
3.1數學模(mó)型
暖通(tōng)領域中普(pǔ)遍采(cǎi)用(yòng)的(dí)k-ε雙方(fāng)程(chéng)模型(xíng)也(yě)適合於(yú)手術(shù)室這種特殊(shū)的建築，限於篇幅，關於(yú)該模型(xíng)的詳(xiáng)細介(jiè)紹及(jí)驗證過程(chéng)不做介(jiè)紹。由(yóu)於手(shǒu)術室的一些設(shè)備的特殊性（如無(wú)影(yǐng)燈），采用正四麵體非結構網格(gé)進行網格(gé)劃(huá)分(fēn)。
3.2邊界條(tiáo)件(jiàn)
手(shǒu)術(shù)室(shì)采用二(èr)次回風(fēng)係(xì)統，送(sòng)風(fēng)量10700m³/h，排風量(liáng)1000 m³/h，醫(yī)護(hù)人員冷負(fù)荷(hé)71*8w,病人冷負荷(hé)64*1w，照(zhào)明1070w，醫用(yòng)設備3400w，維護結(jié)構280w，人(rén)體濕(shī)負(fù)荷(hé)潛(qián)熱(rè)負荷110*8w，地麵散濕形(xíng)成的(dí)冷負荷(hé)685w。人(rén)靜(jìng)止(zhǐ)的發菌(jūn)量(liáng)為300個／(人.min)，發(fā)塵(chén)量為105個／min，地(dì)麵(miàn)8m²的發塵量和(hé)發(fā)菌(jūn)量(liáng)相當(dāng)於(yú)一個人(rén)員(yuán)的發塵(chén)量(liáng)和發(fā)菌量(liáng)，而(ér)頂棚(péng)：牆麵：地麵(miàn)的(dí)發(fā)塵量(liáng)和發菌量可以(yǐ)近似認為(wéi)為(wéi)1：5：100。灰(huī)塵(chén)體(tǐ)積很小(xiǎo)對流場近似認(rèn)為無(wú)影響，而(ér)菌落(là)附著在灰塵上(shàng)。牆采(cǎi)用(yòng)無(wú)滑移速度邊(biān)界條件，v=0，溫度和熱(rè)流已(yǐ)知。送(sòng)風口處溫(wēn)度是(shì)連續的(dí)，用q/a作為(wéi)送風速度(dù)，氣體(tǐ)不可壓(yā)縮，計算時所(suǒ)有的(dí)速(sù)度(dù)采(cǎi)用(yòng)0初(chū)值(zhí)，溫(wēn)度初值(zhí)采用(yòng)穩定後(hòu)的舒適(shì)溫度。送風口，回風口的濃(nóng)度模擬的邊界(jiè)條(tiáo)件為(wéi)為(wéi)逃逸(yì)邊界(jiè)條件。濃度場模(mó)擬中(zhōng)，為簡化(huà)計(jì)算，假設微(wēi)粒和牆體之(zhī)間(jiān)的碰(pèng)撞為彈性(xìng)碰(pèng)撞(zhuàng)，無動(dòng)量和(hé)能量損(sǔn)失。
四(sì)，計算結果分析 
4.1速(sù)度場的計(jì)算與分析
速度(dù)場模擬的主要目的是(shì)驗證(zhèng)標準中(zhōng)所(suǒ)提集(jí)中(zhōng)送風(fēng)方式(shì)是否(fǒu)滿足它(tā)的(dí)主(zhǔ)流區的單(dān)向(xiàng)流，由頂棚(péng)送出的(dí)風保(bǎo)持垂(chuí)直單向(xiàng)流(liú)到(dào)達(dá)主(zhǔ)流區,手術台上y=1m主流(liú)區速度為(wéi)0.14～0.28m/s。規範(fàn)中(zhōng)所提為空態時主流(liú)區(qū)速度為0.25～0.3m/s，基本(běn)符(fú)合要求(qiú)。回風(fēng)口處附近速(sù)度為1.25m/s，小(xiǎo)於標(biāo)準中(zhōng)的(dí)1.6m/s。在手(shǒu)術室(shì)的寬度方(fāng)向，在非(fēi)主流區(qū)並未(wèi)產生大的(dí)渦(wō)流，在(zài)手術室的長度(dù)方向主流(liú)區(qū)以外(wài)的區域(yù)產(chǎn)生較大的渦流(liú).排(pái)風和送(sòng)風未(wèi)形(xíng)成短(duǎn)路(lù)。由(yóu)此可(kě)看出(chū)局部頂(dǐng)部(bù)送風，取0.48m/s的送(sòng)風(fēng)速度(dù)有(yǒu)足夠的(dí)動量(liáng)維持單向流，可以形成(chéng)穩定(dìng)的氣流。
4.2溫(wēn)度場(cháng)的(dí)計(jì)算與(yǔ)分析(xī)
主(zhǔ)流區溫度為22℃～24.6℃,符(fú)合(hé)標(biāo)準(zhǔn)22℃～25℃，整(zhěng)體來(lái)說(shuō)室(shì)內(nèi)溫度分布較(jiào)均匀(yún)，由(yóu)於(yú)病人身(shēn)體(tǐ)表麵(miàn)散熱(rè)，因此(cǐ)附近溫度較高。送風溫度(dù)為22.8℃，送風溫差(chà)比較合(hé)理，因(yīn)此(cǐ)不會(huì)引射周圍(wéi)較髒氣(qì)流(liú)，使汙(wū)染增(zēng)大。
4.3菌(jūn)落場模(mó)擬與分析(xī)
按照標準(zhǔn)中(zhōng)主流區為(wéi)100級，周邊區(qū)為1000級(jí)，菌落和灰塵基本滿足要求（灰(huī)塵(chén)≥0.5μm的(dí)微(wēi)粒數小(xiǎo)於等於(yú)35*100個(gè)，菌(jūn)落(là)≤5個(gè)），菌落(là)不僅在主流區而且(qiě)在周(zhōu)邊(biān)區(qū)都(dū)已經滿(mǎn)足了100級(jí)要(yào)求，而(ér)灰塵(chén)在(zài)主流區處(chǔ)人的附近並不(bù)能滿足潔(jié)淨要求，汙染(rǎn)度(dù)達到(dào)最大值，因(yīn)此醫務(wù)人員(yuán)的(dí)位(wèi)置依(yī)然是(shì)值得研(yán)究(jiū)的問(wèn)題。如(rú)果(guǒ)在(zài)正確考慮(lǜ)送(sòng)風係統以及對手術(shù)人員進(jìn)行(háng)必要(yào)的培(péi)訓，灰塵和(hé)菌落(là)的控製將容(róng)易(yì)得多(duō)。
五，帶(dài)射流(liú)口的送風形(xíng)式(shì) 
規(guī)範中提出(chū)保證(zhèng)局(jú)部單向(xiàng)的(dí)流場和主流(liú)區(qū)菌(jūn)落和灰(huī)塵的濃(nóng)度,工作麵風(fēng)速(sù)需要0.25～0.3m/s,通(tōng)常需要較(jiào)大(dà)的(dí)風(fēng)量來(lái)維持(chí)，那麼如(rú)果尋(xún)求(qiú)一(yī)種方(fāng)式以(yǐ)較小的風速來就(jiù)可以(yǐ)防止擾動對流(liú)場的(dí)破壞(huài),這樣將(jiāng)會減少風量，在引言(yán)部(bù)分提(tí)出(chū)的(dí)問題將(jiāng)得到解(jiě)決(jué)。試驗者(zhě)嘗(cháng)試(shì)在送(sòng)風口(kǒu)上加了(liǎo)幾個射(shè)流來支(zhī)持(chí)來(lái)支撐流場(cháng)防(fáng)止(zhǐ)外部擾(rǎo)動(dòng)，在模擬過程(chéng)中發(fā)現如果減小(xiǎo)風(fēng)量，仍用(yòng)前(qián)麵(miàn)的模型(xíng)模(mó)擬(nǐ)，那(nà)麼在(zài)手術台(tái)上(shàng)方(fāng)也可保持單向流(liú)，但(dàn)是(shì)在(zài)醫(yī)生頭頂上方(fāng)氣流(liú)發(fā)生偏(piān)移(yí)，於是試(shì)驗(yàn)者在(zài)醫生(shēng)頭(tóu)部上(shàng)方附近(jìn)加了(liǎo)13個射流(liú)口(kǒu)，來支持已(yǐ)經開始改變(biàn)方向的流(liú)場(cháng)，經數(shù)次(cì)模擬(nǐ)，發(fā)現13個模(mó)擬(nǐ)出來(lái)的結果較好。用20次(cì)換氣次(cì)數的風(fēng)量(liáng)（約(yuē)3000m³/h）模擬，但結果(guǒ)不(bù)甚(shèn)理(lǐ)想(xiǎng)，不能在主流區維持(chí)單向(xiàng)流(liú)，後(hòu)又(yòu)采用(yòng)35次(cì)換氣次數(shù)的(dí)風量(liáng)（約(yuē)5000m³/h）。發(fā)現(xiàn)工(gōng)作(zuò)區(qū)域(yù)速(sù)度(dù)雖(suī)然(rán)減小但是(shì)由於(yú)支(zhī)撐氣流的存在，在主流區依然可以維持單(dān)向(xiàng)流(liú)，由(yóu)於(yú)速度(dù)的(dí)減小(xiǎo)醫(yī)務人(rén)員不(bù)會產生(shēng)吹(chuī)風感，而且(qiě)雖(suī)然射流(liú)口(kǒu)采用(yòng)1m/s得(dé)出風(fēng)速(sù)度(dù)，但(dàn)是在幾(jī)個射流口(kǒu)下速度均(jūn)在0.13m/s左右，並不會(huì)使醫(yī)生(shēng)產生局(jú)部吹風感。由(yóu)於(yú)風(fēng)量減小，送風溫(wēn)度降低，主(zhǔ)流區溫度也(yě)略(lüè)有(yǒu)降低(dī)，但(dàn)是仍然在(zài)標準規(guī)定的範(fàn)圍內(nèi)，但是(shì)醫務(wù)人(rén)員在(zài)手(shǒu)術(shù)過程中由於(yú)服(fú)裝(zhuāng)及精(jīng)神(shén)緊張(zhāng)，極少感到(dào)冷的感覺(jué)，因此(cǐ)略微降低溫(wēn)度(dù)是滿(mǎn)足要求的。
六，結論
手術室的(dí)潔淨度對於患者至關重(zhòng)要，高的(dí)潔(jié)淨度可以降低(dī)或者(zhě)避免(miǎn)手(shǒu)術(shù)感染(rǎn)，減少住院(yuàn)天(tiān)數(shù)，減少處置費用。而對於醫院(yuàn)來說小的風量可以節(jié)能，減少(shǎo)初投資。如(rú)何(hé)兩(liǎng)全(quán)其美(měi)正是本(běn)文探討的(dí)關鍵所(suǒ)在，因此本文(wén)首先對(duì)局部頂送風進行數(shù)值模擬(nǐ)，在(zài)肯(kěn)定其(qí)對手術室的(dí)實(shí)用性(xìng)的(dí)條件(jiàn)下，進一步對送風口(kǒu)加以改(gǎi)變(biàn)，通(tōng)過(guò)布置射流口(kǒu)來支持流(liú)場(cháng)，達到(dào)維持(chí)單向流的目的(dí)，並且(qiě)維持較(jiào)高的潔淨度，經數(shù)值模擬結(jié)果表明(míng)這(zhè)種送風形式可以滿足手術室(shì)對主流區(qū)域(yù)的要求(qiú)，更重要(yào)的(dí)是減(jiǎn)少了(liǎo)風(fēng)量，僅(jǐn)為原風量(liáng)的(dí)一半(bàn)。達(dá)到(dào)了(liǎo)既(jì)保證潔淨(jìng)度(dù)同時節(jié)能的(dí)方法的目的。