ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТА В ПОМЕЩЕНИИ МАЛОЙ ОПЕРАЦИОННОЙ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

and the device power supply was developed. Control RGB led via the serial interface was realized as software. References

1. Руденко В. С., Сенько В. И., Чиженко И. М. Основы преобразовательной техники: Учеб. для вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1980. - 424 с.

2. Копылова Л.Г., Тарарыкин С.В. Управление электромеханическими системами с упругими связями при ограниченной мощности исполнительных устройств. - Иваново: ИГЭУ, 2010. - 164 с.

© Колосова М.С., Копылова Л.Г., 2020

УДК 697.911

Кузьмин А.М.

Студент

Санкт-петербургский государственный архитектурно-строительный университет г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТА В ПОМЕЩЕНИИ

МАЛОЙ ОПЕРАЦИОННОЙ

Аннотация

Обеспечение требуемых параметров микроклимата в соответствии с нормативной технической литературой для помещений операционных блоков лечебно-профилактических учреждений является важной составляющей успешного проведения инвазивных процедур. Исходя из этого, актуальным является исследование микроклимата помещений операционных блоков с помощью численного моделирования. В данной статье представлены результаты численного моделирования микроклимата малой операционной комнаты. Исследование произведено с помощью гидродинамического пакета STAR-CCM+.

Ключевые слова

чистые помещения, лечебно-профилактические учреждения (ЛПУ), численное моделирование, STAR-CCM+, тепловой режим помещения, воздушный режим помещения.

Известно, что в «чистых» помещениях лечебно-профилактических учреждений тепловыделения во время операций достигают достаточно больших значений. Исходя из этого, актуальными являются исследования по обеспечению микроклимата в соответствии с требованиями нормативных документов [1, 2].

Объектом исследования является помещение малой операционной (рис. 1) в составе амбулаторно-поликлинического центра, который располагается в Санкт-Петербурге. Малая операционная представляет собой специально подготовленное место для осуществления инвазивных процедур. Примером простейшей инвазивной процедуры является любая инъекция, а самой сложной - хирургическая операция.

Поэтому малые операционные рассчитаны на оптимальное количество обслуживающего персонала, к которому относятся: оперирующий врач, медсестра (ассистент) и анестезиолог. В отдельных случаях в операционную бригаду могут входить 2-3 врача и пара медсестер.

3 4

Рисунок 1 - SD-модель исследуемого помещения 1 - мед. персонал; 2 - переточная решетка; 3 - вытяжные решетки; 4 - приточные устройства ВБД;

5 - оконный проем; 6 - аппарат ИВЛ

Операционная палата имеет наружное остекление, через которое проникает теплота от солнечной радиации. Следует отметить, что в процессе операции используется солнцезащитное устройство в виде жалюзи.

Воздухообмен в помещении малой операционной рассчитан на ассимиляцию избытков теплоты. Кратность воздухообмена в помещении составляет 15 ч-1, а удельные тепловыделения 16 Вт/м3.

Количество приточного воздуха превышает количество удаляемого на 20 %. Подпор воздуха предусмотрен с целью перетекания воздуха из «чистой» комнаты в смежные помещения с более низкими асептическими требованиями [3, 4].

Приток воздуха предусмотрен через потолочные блоки с фильтрами высокой эффективности (HEPA), обеспечивающие подачу обработанного воздуха горизонтальными настилающимися струями.

Вытяжка воздуха предусмотрена из двух зон: верхней и нижней (60 см от уровня пола). Также в стене между помещением операционной и предоперационной установлена переточная решетка для удаления избыточного количества воздуха.

Для исследования распределения параметров микроклимата использован гидродинамический пакет STAR-CCM+, который основан на численном решении исходной системы дифференциальных трехмерных уравнений Навье-Стокса.

Расчетная сетка представлена гексаэдрами в количестве 1,7 млн. ячеек. Сгущение расчетной сетки произведено в местах выделения теплоты, водяного пара и углекислого газа, а также в местах, где необходимо более подробное описание движения воздуха (лопатки воздухораздающих блоков и подпотолочное пространство).

На рис. 2 - 5 приведены результаты численного моделирования, которые представлены в виде полей распределения основных параметров микроклимата.

Температура воздуха в рабочей зоне помещения (рис. 2) принимает среднее значение 20,4°С, что соответствует расчетному значению. Распределение температуры вдоль помещения достаточно равномерно, о чем говорит температурный градиент, равный 1,5°С.

Рисунок 2 - Температура внутреннего воздуха

Рисунок 3 - Подвижность воздуха

Подвижность воздуха над операционным столом менее 0,15 м/с, а в целом по рабочей зоне 0,1.. .0,2 м/с. Такие значения скоростей получены благодаря способу подачи приточного воздуха, а именно сверху вниз горизонтальными настилающимися струями.

Рисунок 4 - Относительная влажность воздуха 30

Величина относительной влажности колеблется в узких пределах от 50 до 60%, при которых накопление статического электричества на металлических поверхностях невозможно.

Концентрация С02. ррт 400.0 450.0 500.0 550.0 600.0 650.0 700.0 750.0 800.0

Рисунок 5 - Концентрация углекислого газа (СО2)

Концентрация углекислого газа в рабочей зоне помещения сверх фоновой концентрации принимает значения порядка 150...250 ррт, что соответствует высокому качеству воздуха по [5].

Выводы: результаты численного моделирования микроклимата в помещении малой операционной показали, что принятая схема организации воздухообмена будет обеспечивать требования нормативных документов.

Основные параметры микроклимата являются комфортными для проведения различного рода медицинских процедур.

В помещении формируется такая воздушная среда, при которой эффективно ассимилируется вредные примеси, что особенно видно на примере полей распределения СО2.

Список использованной литературы:

1. СП 158.13330.2014 Здания и помещения медицинских организаций. Правила проектирования (с Изменениями N 1, 2)

2. ГОСТ Р ЕН 13779-2007 Вентиляция в нежилых зданиях. Технические требования к системам вентиляции и кондиционирования

3. Стефанчук В.И. Борисоглебская А.П. Концепция «чистого» помещения // Мир климата. - 2002. - №10. -С. 28.

4. СанПиН 2.1.3.1375-03 Гигиенические требования к размещению, устройству, оборудованию и эксплуатации больниц, родильных домов и других лечебных стационаров

5. ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях

© Кузьмин А. М., 2020