АВОК-ПРЕСС

Цифровое моделирование для системы вентиляции в инфек- ционном блоке Схемы вычислительной гидродинамики (CFD) в цифровом моделировании Исследование динамики воздуш- ного потока и загрязнения воздуха в условиях, когда пациент кашляет, проведено на трех CFD-моделях. Ме- стонахождение медработника, паци- ента, расположение дверей санузла и прихожей (тамбура), а также потоки приточного и вытяжного воздуха для ситуаций, проанализированных в дан- ном исследовании, показаны на рис. 3. Площадь комнаты составляет 16 м 2 , высота потолка – 2,6 м 2 (с учетом под- весного потолка). Тепловая нагрузка с учетом присутствия четырех человек (1 пациент и 3 медработника) предпо- ложительно составила 248 Вт (15,5 Вт/ м 2 ). Теплопоступления от освещения достигают 11,9 Вт/м 2 . В комнате на восточной стене расположено окно, теплопоступления через которое со- ставляют 30 Вт/м 2 . Остальные наруж- ные стены являются изолированными (отсутствие теплопритоков). Таким об- разом, общая тепловая нагрузка в ИБ равна 56,8 Вт/м 2 . Общий объем и температура приточного воздуха составляют со- ответственно 500 м 3 /ч и 16,4 °С. Через дверь тамбура дополнительно поступает 100 м 3 /ч приточного воз- духа. В подвесном потолке размещены прямоугольные диффузоры, каждый из которых имеет расход 250 м 3 /ч. Коли- чество вытяжного воздуха составляет не менее 400 м 3 /ч; кроме того, через ванную комнату (санузел) дополни- тельно удаляется 200 м 3 /ч. Таким обра- зом, общий расход вытяжного воздуха равен 600 м 3 /ч. Исследование инфекционного блока предполагало контроль по отри- цательному давлению при полностью закрытых дверях. Вначале применялись традиционные решения для зоны воз- душных потоков. Потом в течение дли- тельного времени индикаторный газ по- давался в ИБ,а точнее прямо в ротовую полость выполняющего роль пациента манекена (далее – пациент). Источник заражения (рот пациента) находился на высоте 0,9 м над уровнем пола.Возмож- ные траектории движения загрязненно- го пациентом воздуха анализировались путем отслеживания движения потока воздуха (табл. 2). Основное внимание уделялось высвобождению патогенных микроорганизмов с низким импульсом (иными словами, сильный кашель не рассматривался), и предполагалось, что большая часть болезнетворных орга- низмов, находящихся на уровне лица пациента, станет распространяться с потоком воздуха и не будет оседать на различных поверхностях. Рассмотрены три варианта ме- стоположения вытяжных решеток (табл. 3) при условии, что во всех трех случаях потолочные приточные диф- фузоры расположены с левой стороны от головы пациента: • Вариант 1: вытяжные решетки на- ходятся на потолке около двери сан­ узла (рис. 3а). • Вариант 2: вытяжные решетки уста- новлены под кроватью пациента на вы- соте 0,2 м над уровнем пола (рис. 3b). • Вариант 3: вытяжные решетки на- ходятся на стене за головой пациен- та на высоте 0,2 м над уровнем пола (рис. 3с). Результаты цифрового моделирования По каждому из трех вариантов было смоделировано распространение инфекции от пациента и распределение воздушного потока в ИБ (рис. 4) и по- казан уровень респирации медработни- ков во время обслуживания пациента. В некоторых зонах наблюдался за- стой воздуха с высокой концентраци- ей загрязнения. Наблюдался переток воздуха между приточными диффу- зорами и вытяжными решетками. Мо- делирование с применением методов CFD-моделирования показало, как предотвратить в инфекционном бло- ке распределение загрязнения воздуха, основываясь на анализе полученного спектра распределения потоков возду- ха.Отметим, что абсолютное значение концентрации загрязнения в данном исследовании не имеет значения, важ- нее относительный профиль концен- трации между различными системами вентиляции. Значения концентрации загряз- нения, которому подвержены медра- ботники, приведены в табл. 4. Система вентиляции в варианте 1 имеет самые высокие значения концентрации за- грязнения – от 33,1 до 72,7 ppm. Самая низкая концентрация во всех трех ва- риантах наблюдается около медработ- ника 3 (HCW-3), а самая высокая – око- ло медработника 1 (HCW-1). Во время обслуживания пациента медработник, скорее всего, будет находиться на расстоянии 1,4 м, где более высокий уровень воздействия загрязняющих веществ. Это показывает, что вариант 1 – неэффективное решение для удале- ния загрязнения из ИБ. По сравне- нию с вариантом 1 схемы вентиляции в вариантах 2 и 3 обеспечивают более низкие значения концентра- ции загрязняющих веществ, соот- ветственно в диапазонах 25,1–34,4 и 21,2–24,4 ppm. При обслуживании медработника- ми пациента разница в уровне загряз- нения оказалась существенной (табл. 5). Таблица 2 Предельные условия при стандартной скорости воздухообмена Подача чистого воздуха в инфекционный блок Скорость подачи по умолчанию V s = 0,772 м/с (500 м 3 /ч), Т = 16,4 °С Поступление воздуха из тамбура V s = 0,411 м/с (100 м 3 /ч), Т = 26,0 °С Поступление воздуха в санузел V s = 0,902 м/с (200 м 3 /ч), Т = 26,0 °С Наклонный манекен (пациент) Однородный тепловой поток 62 Вт, отсутствие гра- ницы проскальзывания, стандартная функция стены Поступление загрязнения в инфекционный блок изо рта пациента (манекен) Скорость выдоха 0,995 м/с, Т = 30 °С, массовая доля газа (SF 6 ) равна 0,04 (т. е. скорость выпуска газа [SF 6 ] равна 0,54 м 3 /ч) Стены и койки 2 и 1 Вт/м 2 на потолке/полу, отсутствие границы проскальзывания, стандартная функция стены 1–2021 З Д А Н И Я В Ы С О К И Х Т Е Х Н О Л О Г И Й 43