【摘要】對《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建設(shè)標準》中 I 級潔凈手術(shù)室的流場和溫度場進行了數(shù)值模擬，證實了標準中的部分技術(shù)參數(shù)范圍 ( 主要針對靜態(tài)手術(shù)室 ) 在動態(tài)時是合適的，并具有可操作性。標準中規(guī)定 I 級潔凈手術(shù)室用局部送風代替全室單向氣流組織形式，既保證了關(guān)鍵區(qū)域的凈化要求，又大大降低了潔凈手術(shù)室的造價和運行費用，符合我國的國情。 

　引言 
　　空調(diào)設(shè)計的最終目的是以經(jīng)濟技術(shù)合理的系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選型實現(xiàn)所要求的室內(nèi)氣候環(huán)境 ( 溫濕度、氣流、污染物質(zhì)濃度等的分布 ) 。實現(xiàn)對這些環(huán)境參數(shù)的合理控制，有必要在進行具體設(shè)計前，對上述室內(nèi)氣候環(huán)境參數(shù)的分布情況進行預測，把握不同系統(tǒng)的分布特征。 
　　在傳統(tǒng)的設(shè)計中，由于送風口、回風口以及室內(nèi)熱源等因素的影響，室內(nèi)三維流場、速度場難以進行精確計算。模型實驗雖然可靠，但是試驗周期長、價格昂貴，較難在工程中使用。對這樣的非線性問題，計算流體力學 (CFD)Computational Fluid Dynamics) 方法顯示了其獨特的優(yōu)越性能，利用 CFD 技術(shù)，快速，廉價，又可有效地了解室內(nèi)的流場、溫度場、濃度場的分布特征，為合理的系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選型提供有益的參考資料。目前，國外許多設(shè)計所和建設(shè)單位都已經(jīng)將 CFD 模擬技術(shù)應用到實際設(shè)計預測中，尤其是對影劇院及建筑中廳等太空間的設(shè)計預測。 
　　對于計算流體力學，簡單地說就是對描述流體物理現(xiàn)象的基礎(chǔ)方程式 ( 運動方程、質(zhì)量守恒、能量守恒等聯(lián)立偏微分方程 ) 作離散化處理，進行數(shù)值模擬。離散化的對象是作為獨立變量的時間與空間變量，求出其對應的速度、溫度、濃度、壓力等參數(shù)。其中離散化處理 ( 時間、空間的分割 ) 直接與計算機的能力 ( 計算速度、內(nèi)存容量 ) 相關(guān)。分割越細，對計算機的能力要求就越高 ( 模擬精度也就相對高 ) 。下面運用 CFD 對 I 級潔凈手術(shù)室的流場和溫度場進行數(shù)值模擬。 
　　1. 模擬算例背景 
　　本文模擬的手術(shù)室是按照 2000 年 10 月頒布的《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建設(shè)標準》 ( 以下簡稱標準 ) 的規(guī)定設(shè)計的 I 級潔凈手術(shù)室。整個模型按照標準和文獻 [1] 手術(shù)室典型配置的要求進行設(shè)計。標準強調(diào)關(guān)鍵部位的保護意識，將最潔凈的空氣送到關(guān)鍵部位。根據(jù)我國的科研成果和運行實踐，標準提出了利用主流區(qū)作工作區(qū)的技術(shù)思路，將送風口直接布置在手術(shù)床上方，采用月Ⅻ集中送風方式，用潔凈氣流有效保護關(guān)鍵區(qū)域。為此，標準將手術(shù)室分為手術(shù)區(qū)和周邊區(qū)，分別給出指標，手術(shù)區(qū)范圍的劃分取決于手術(shù)室級別要求，本文模擬的 I 級潔凈手術(shù)室，按標準要求，送風口面積為 2．4x2．6=6．24m 2 。本例采用手術(shù)室吊頂送風，直接將潔凈氣流“填充”的關(guān)鍵區(qū)域，切斷空氣污染的途徑，這樣便大大降低了手術(shù)室的送風量。 
　　標準已經(jīng)開始實施，但許多人對手術(shù)室內(nèi)的流場和溫度場的分布情況還不是很清晰，并擔心將凈化所需的大風量集中送到關(guān)鍵區(qū)域，是否會對處于主流區(qū)的人員 ( 如醫(yī)生和手術(shù)臺上的病人 ) 的熱舒適性產(chǎn)生負面影響 [2] ；主流區(qū)的氣流能否保證在動態(tài)時不會對醫(yī)護人員產(chǎn)生吹風感。針對以上情況，本文對動態(tài)運行情況下的標準 I 級潔凈手術(shù)室的流場和溫度場進行數(shù)值模擬，對模擬結(jié)果進行分析。 
　　2. 幾何模型 
　　根據(jù)標準規(guī)定，工作區(qū)高度 ( 空態(tài)時離地面 0.8m 處 ) 的風速應控制在 0.25 米— 0．30 米范圍內(nèi)，因此集中送風口處送風速度為 0．46m/s [4l ，送風量為 10300m 3/h ，約 72 次換氣，而以前遵照工業(yè)潔凈室設(shè)計思路的百級手術(shù)室需要幾百次換氣。本文通過對實際運行的手術(shù)室的流場和溫度場進行仿真產(chǎn)擬，分析動態(tài)手術(shù)室的氣流控制結(jié)果。其幾何模型如圖 1 所示。房間尺寸 XxYxZ=8x3x6m ；送風口 2．6x2．4m ；兩側(cè)下回風，回風口 4．0x0.3m ，底邊離地 0.1m ；排風口 0．4x0.4m ：人模型 0．4x0.2mxl．7m ；醫(yī)用設(shè)備 0．4x0.6x0.8m ；手術(shù)臺 1．8X0．6X0．8m