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共战疫情 | CFD技术助力雷神山医院负压病房通风系统设计
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编者按：
7.99万平方米，1500张床位，2300名医务工作者，12天完成交付，这就是“中国速度”下的武汉雷神山医院！作为雷神山医院的设计方，中南建筑设计院股份有限公司始终把如何避免环境污染作为设计的重点考量，以最大限度地保障医护人员的工作环境安全，降低院内的交叉感染作为重要的设计目标。
本文针对标准病房的气流组织及污染源扩散分析，旨在辅助设计，并对医护人员的安全问题提出建议。
雷神山医院的送风排风系统对于传染病医院来说十分重要，为了有效避免因空气流动和污染物排放所导致的交叉感染，在设计送风排风系统时，中南建筑设计院工程数字技术中心联合达索系统和上海江达科技发展有限公司业务骨干组成分析团队，在上海超级计算中心及其合作伙伴Shanghai Ubercomputing Tech 公司的支持下，紧密合作，建立BIM模型，综合设计和现场状态设立边界条件，运用达索系统领先的XFLOW软件对病房内的空气流动和污染物瞬态分布进行了模拟分析，并基于XFLOW工具计算病人和医护人员位置污染物浓度与气流组织的关系。
结合现场实施特点，我们讨论制定了四种气流组织方案进行瞬态XFLOW仿真计算。其中方案A为侧边送风同侧排风、方案B为侧边顶部送风对侧排风、方案C为居中送风两侧排风，方案D为居中送风顶部排风。
经过计算，并统计污染物浓度瞬态变化规律，不同暖通布局对病人和医生位置污染物浓度某瞬态时刻分析结果如下图所示。
分析上述不同布局方式，我们发现方案A在病房内部形成了“U”型通风环境，气流从送风管流出，碰到对侧墙壁后改变方向，最后流经两位病人后到达下部回流区，经排风口过滤后排出。方案A布局下“U”型通风环境能够有效将病人呼出污染物送至排风口，XFLOW仿真计算的瞬态动画显示了污染物在房间内扩散过程。在方案A的气流组织下，缓冲间和病房之间的压差能有效防止污染物会扩散到缓冲间。
1、在设计工况下，四种气流组织方案中同侧送风排风效果最好；2、污染物浓度分布和病房气流速度场并不一致，设计时尚应考虑污染物浓度分布和气流走向。3、病房送风口下方三角区域浓度偏高，建议医护人员尽量远离该区域。在雷神山医院建设的同时，全国近4000万“云监工”也同时关注着一件事情：会不会对周围的社区群众造成影响？会不会对周边环境造成长久破坏？
分析团队下一步将结合总体规划，模拟室外废气排放对周围环境的影响，向4000万“云监工”进行汇报！
这个新年，对于中国人、武汉人、中南院人必定难忘。战斗仍在继续，我们依旧待命。苟利国家生死以，岂因祸福避趋之，中南建筑设计院将牢记使命，以国企担当助力这场疫情决战。
这个春节，有这样一群人，他们主动请战，与时间赛跑 与病魔较量，用智慧与心血为打赢新型冠状病毒疫情这场没有硝烟的战争贡献力量。我们向他们致以崇高的敬意！让我们坚定信心共克时艰，一同穿过黎明前的黑暗。
工程数字技术中心：张慎，辜文飞，程辉
达索系统：宋杨、代凤羽、胡良波
上海江达：高绍武
Ubercomputing Tech ：刘祎洋
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