生物颗粒在相邻房间运动的数值研究

采用数值计算方法对穿堂风条件下 ,外区房间中性质和SARS病毒类似的生物颗粒的运动情况及其对相邻的内区房间的影响进行分析。对不同的换气次数、不同的室内颗粒初始位置等工况进行了数值分析。结果表明 ,外区房间自然通风换气量的加大 ,可能会导致内区房间的生物颗粒数量增多 ;而颗粒初始位置距离内、外区相邻开口越近 ,运动到内区房间的颗粒数量也越多。     

置换通风不同风量下颗粒分布的数值研究

室内颗粒造成室内空气污染,危害人体健康,其分布作为影响室内空气品质的一个重要因素,正日益受到人们的关注.通风是稀释、去除室内颗粒的有效方法,通风房间室内颗粒分布受到很多因素的影响,包括通风形式、送风量、颗粒源位置等.本文采用考虑了颗粒沉降效应的三维滑移通量(drift flux)模型,用数值模拟的方法分析了置换通风形式下有颗粒源的房间内,三种不同风量下1、2.5、5、7.5、10微米五种粒径颗粒的分布情况,颗粒源位于房间中部.结果表明置换通风下,风量对不同粒径的颗粒分布影响很大.同样的风量下,大粒径颗粒扩散范围比小粒径颗粒广,而且小粒径颗粒在房间上部区域浓度比较大,大粒径颗粒在房间下部区域浓度较大.随着风量的增加,小粒径颗粒在整个通风房间内扩散;大粒径颗粒容易向房间上部区域扩散.而且,粒径越大,风量变化对颗粒分布的影响也越大.     

室内气溶胶颗粒浓度分布与传播特性的研究——对人体颗粒暴露的影响

气溶胶对室内空气品质的影响日益受到重视,可吸入颗粒物和其可能携带的病毒对人体的健康造成直接威胁.本文综述了典型室内气流组织形态和不同粒径、不同颗粒源位置以及不同换气次数下颗粒物的浓度分布和传播特性.分析发现:室内颗粒浓度分布受粒径变化影响显著;地板送风中颗粒发生源位置直接影响室内人体呼吸区浓度分布;对于置换通风,即使颗粒源在同一位置,但释放方向不同也将形成不同的室内颗粒浓度分布;对于混合通风,由于流场分布均匀,室内颗粒浓度分布受污染源位置的影响较小;加大换气次数可以减少悬浮颗粒物浓度,但是由此引起的较高风速也会增加颗粒对流扩散的速度,从而增加人体颗粒暴露.     

新回风比例对室内生物污染分布影响的数值分析

采用数值计算方法 ,对带有回风的空调系统中类似SARS病毒颗粒的生物颗粒浓度的分布规律进行了模拟分析。提出了一种计算带有回风的空调系统中污染物浓度的方法 ,基于这种方法 ,比较了不同新风比下的室内生物颗粒浓度和安全距离。结果表明 ,新风比对整个空间的生物颗粒污染物的分布有重要影响。但是 ,全新风时和回风较少时并不存在质的差异 ,两种情况下的污染物平均浓度和安全距离都差别不大。     

混合通风下源项特征对污染物分布影响的研究

以计算流体力学(CFD)为基础,建立混合通风房间不同气流组织形式的物理和数学简化模型,模拟了不同送回风口位置和不同污染源分布形式下室内流场和污染物的扩散特征。对不同条件下室内的流场及污染物浓度分布进行了比较,并且针对不同污染物源项分布,通过引入排污效率这一概念,对各种通风方式的排污效率进行了对比。本文结果表明,当污染源平均分布,异侧送回风较为适宜,而当污染源单一分布时,同侧送风较为适宜。     

大学生公寓室内污染物分布的数值模拟研究

针对自然穿堂风条件下,外区阳台和与其相邻的内区房间的学生公寓气流场和污染物浓度场问题,采用数值模拟的方法,通过具体实例,对不同的窗口位置通风引起的室内环境因子的变化进行了详细研究.研究结果表明:外区阳台的开窗位置对内区宿舍的空气气流场和污染物浓度场有重要影响,同时通过对排污效率进行分析证实,并非通风条件越顺畅,气流对室内污染物的携带作用越强.     

典型布局下的建筑室内自然通风

基于三维RNG k-ε湍流模的CFD数值模拟方法,对两种典型室内布局下的套室分别进行室内自然通风模拟研究,获得了一定风速下卧室、客厅等关键部位的风压、风速分布等流场情况;得到典型布局下的通风量。并对自然通风效果进行评价,结果表明建筑室内布局对室内的自然通风效果有一定的影响。隔墙会改变压力、速度的分布,从而影响室内通风;能形成穿堂风的布局是自然通风的理想布局。建筑设计师应设计合理的建筑室内布局,以提高自然通风效果,从而促进建筑节能。     

临街建筑采风口位置及气流组织形式的研究

本文采用基于RNGk-ε湍流模型的CFD方法,模拟了典型街道峡谷环境中临街建筑周边机动车所排放污染物的分布情况。与风洞实验结果对比表明,数值模拟方法可以较好地预测街道峡谷内机动车尾气分布情况。其次,以建筑周边污染物浓度分布为基础,分析了机械通风采风口位置及自然通风气流组织形式对室内空气品质的影响。对于机械通风建筑,将采风口设于建筑顶部可在任何风向条件下减小机动车尾气对室内环境的影响;对于自然通风建筑,利用位于建筑临街侧上部的开口与背街侧开口进行穿越式自然通风,可在保证室内通风量的同时,减少机动车尾气向室内的传播。     

美国Ashenfelter多功能体育馆混合式通风的实测与模拟研究

本文利用实测与模拟相结合的研究方法,分析Ashenfelter体育馆中混合式通风系统对室内风热环境的影响。研究发现:混合式通风有效避免了穿堂风通风路径上的风速衰减。虽然风机是体育馆室内风速的决定因素但风场的均衡度与自然进风口分布的均匀性同样息息相关;体育馆垂直高度上的温度分层现象明显,空间的热压优势显著;混合式通风在体育馆中的降温作用巨大,通风时间的设置对降温效果有重要影响。夜间通风使Ashenfelter体育馆室内过热时数减少56.6%,84.7%的运营时间内不需使用空调系统进行降温。     

昆明市某展厅建筑自然通风的可行性研究

本文通过EnergyPlus模拟,首先分析了影响建筑得热量与通风量的几个因素对自然通风室内热环境的影响,确定了建筑的具体结构形式。然后比较了不同控制策略下室内温度的波动情况,从中选取了最佳的控制方式。最后在此基础上,采用FLUENT软件模拟了室内温度场和速度场的分布情况。     

非典病房通风系统及污风处理研究

针对目前SARS病房对病房通风的特殊要求，分析了现行医院通风系统的不足之处，借鉴隧道及矿山通风方式，提出了适应非典病房通风要求的新的通风系统及污风处理系统，通过和当前的病房通风方式进行比较，本文所提出的方法能有效地控制病毒的交叉感染以及有效地处理被污染的空气，具有很强的实用性和可行性。     

多病床非典病房的气流分布研究

到2003年8月7日止，在全球34个国家和地区相继出现了严重急性呼吸系统综合症(SARS或者非典)，其中，共报告有8422例疑似案例，916例死亡案例。2002年11月到2003年6月间的非典流行中，医院医护人员受感染情况最为严重，世界范围内20％的感染群体为医护人员，香港地区22％的确诊案例为医护人员。因此，为减少交叉感染，加强有关工程控制，特别是在非典病房里进行通风设计是非常必要的。本文总结了非典病房气流分布的最新研究。这项研究由非典特工队于2003年4～7月间完成。非典特工队是由香港工程师协会组织，来自7个专家协会的工程师组成的研究小组。在对香港治疗非典医院的现有空调系统进行了解后，非典特工队首先运用计算流体力学模拟确定了在6个床位的病房里减少交叉感染和改善污染物稀释的通风设计；接着，对新设计在香港大学屋宇设备实验室里的全尺寸非典病房里进行了测试。测试表明，新设计方案在这个接近现实的全尺寸非典病房里运行良好。采用床头回风口回风设计可有效地对病人产生的含病毒颗粒进行局部捕获。根据这项研究，作者提出了原则性的设计建议。2003年里，香港政府和医院管理局医院采纳了非典特工队提出的设计基本原理建造了1200多个床位的可用于非典治疗的新病房。另外，气流分布是复杂的紊流过程，送风格栅结构如导流器或散流器的微小改动以及送风参数如风速、温度和风向的微小变化都会引起气流的改变。适当的设计对于减少病人间、病人与医护人员之间的交叉感染以及有效稀释和排除含病菌颗粒都是至关重要的。     

SARS疫情期间医院空调系统防范SARS传播与感染的对策

SARS疫情期间以上海某医院为对象，对其目前自然通风现状和空调实际情况进行调研，针对SARS病毒特点与传播途径，提出医院空调系统防范非典型肺炎病毒传播与感染应急措施，保证空调安全及时开出。避免了SARS通过通风空调系统发生交叉感染。     

SARS隔离病房内的气流组织优化研究

本文分析了SARS病毒特性及其传播机理,结合相关标准并借鉴生物安全技术提出了SARS隔离病房内的气流组织要求,给出了相应的气流组织评价指标。针对SARS隔离病房的特点,提出了多种较为合理的气流组织方案,采用数值模拟的方法比较了各气流组织方案的综合性能,从而得到了适用于SARS隔离病房内的最优气流组织方案。模拟和实验结果表明尽管都采用单侧顶送异侧下回的风口布局方式,未必所有的送风口都能满足隔离病房内气流形成合理定向流动的要求。本文为SARS隔离病房推荐了所应采用的送风口形式及其布局方案。     

Role of air distribution in SARS transmission during the largest nosocomial outbreak in Hong Kong

Severe acute respiratory syndrome (SARS) is primarily transmitted by bio-aerosol droplets or direct personal contacts. This paper presents a detailed study of environmental evidence of possible airborne transmission in a hospital ward during the largest nosocomial SARS outbreak in Hong Kong in March 2003. Retrospective on-site inspections and measurements of the ventilation design and air distribution system were carried out on July 17, 2003. Limited on-site measurements of bio-aerosol dispersion were also carried out on July 22. Computational fluid dynamics simulations were performed to analyze the bio-aerosol dispersion in the hospital ward. We attempted to predict the air distribution during the time of measurement in July 2003 and the time of exposure in March 2003. The predicted bio-aerosol concentration distribution in the ward seemed to agree fairly well with the spatial infection pattern of SARS cases. Possible improvement to air distribution in the hospital ward was also considered. PRACTICAL IMPLICATIONS: Our study revealed the need for the development of improved ventilation and air-conditioning systems in an isolation ward or a general hospital ward for infectious respiratory diseases. The outbreak in Ward 8A, which was in a general hospital and could house nearly 40 patients, demonstrated the cross-infection risks of respiratory infectious diseases in hospitals if a potential highly infectious patient was not identified and isolated. Our example simulation, which extended the SARS Busters' design for an isolation room to Ward 8A, demonstrated that there was room for improvement to minimize cross-infection in large general hospital wards.     

Evaluating the commercial airliner cabin environment with different air distribution systems

Ventilation systems for commercial airliner cabins are important in reducing contaminant transport and maintaining thermal comfort. To evaluate the performance of a personalized displacement ventilation system, a conventional displacement ventilation system, and a mixing ventilation system, this study first used the Wells‐Riley equation integrated with CFD to obtain the SARS quanta value based on a specific SARS outbreak on a flight. This investigation then compared the three ventilation systems in a seven‐row section of a fully occupied, economy‐class cabin in Boeing 737 and Boeing 767 airplanes. The SARS quanta generation rate obtained for the index patient could be used in future studies. For all the assumed source locations, the passengers’ infection risk by air in the two planes was the highest with the mixing ventilation system, while the conventional displacement ventilation system produced the lowest risk. The personalized ventilation system performed the best in maintaining cabin thermal comfort and can also reduce the infection risk. This system is recommended for airplane cabins.     

SARS诊疗室内的气流分布优化研究

本文分析了SARS病毒特性及其传播机理,结合相关标准并借鉴生物安全技术归纳出SARS诊疗室内的气流分布要求,给出了相关的评价指标。模拟和实验结果表明尽管都采用单侧顶送异侧下回的风口布局方式,但是未必所有的送风口均能形成理想的气流定向流动,满足SARS诊疗室的气流分布要求。通过对多种气流分布方式的比较和总结,本文提出了适合SARS诊疗室的最佳气流分布方式。     

Using large eddy simulation to study particle motions in a room

As people spend most of their time in an indoor environment, it is important to predict indoor pollutant level in order to assess health risks. As particles are an important pollutant indoors, it is of great interest to study the airflow pattern and particle dispersion in buildings. This study uses large eddy simulation (LES) to predict three-dimensional and transient turbulent flows and a Lagrangian model to compute particle trajectories in a room. The motion of three different types of solid particles in a decaying homogeneous isotropic turbulent airflow is calculated. By comparing the computed results with the experimental data from the literature, the computational method used in this investigation is found to be successful in predicting the airflow and particle trajectories in terms of the second-order statistics, such as the mean-square displacement and turbulent intensity. This Lagrangian model is then applied to the study of particles' dispersion in a ventilated cavity with a simplified geometry for two ventilation scenarios. It is shown that light particles follow the airflow in the room and many particles are exhausted, while heavier particles deposit to the floor or/and are exhausted. PRACTICAL IMPLICATIONS: The results of this paper can be used to study dispersion of infectious diseases in enclosed spaces in which virus or bacteria are often attached to particles and transported to different rooms in a building through ventilation systems. In most of studies, the virus or bacteria have been considered to be gaseous phase so there is no slip between virus/bacteria and air. The results in this paper show that heavier particles are submitted to gravity and are sensitive to the ventilation strategy.