新冠肺炎疫情暴发以来,大量病人对现有医疗系统造成了巨大压力。为应对现有医疗救治条件不足的问题,各地开始建设新型冠状病毒肺炎患者的集中治疗医院,例如武汉的火神山和雷神山医院。这些医院为了防止病毒扩散引起感染,在室内暖通设计时采取了负压病房空气系统,利用专门的排风系统向室外排出病房内受污染的空气,以免向医院内其他未污染区域扩散。虽然排风系统针对含病毒空气采取了很好的过滤措施,但是其通过排风口排放仍然存在一定传染风险。威尼斯9499登录入口江亿、赵彬教授等在2003年非典后对SARS病毒在空气中的扩散机制进行了深入研究,其成果表明:当含SARS的病毒空气被稀释到10000倍以上时,就不再具有传染性。因此,基于具体医院的实际情况,模拟室外含病毒空气的扩散机制,就可以定量评估临时医院排放出的含病毒空气的污染风险,为排放物的二次污染防控提供更加定量具体的参考和依据。
但是,由于火神山、雷神山等疫情应急医院的设计和建造周期只有6-10天,留给排风的环境影响分析时间一般只有几个小时。因此,对分析方法的准确性和高效性都提出了很高的要求,常规分析方法不能充分满足此类工程的特殊需求。
针对上述难题,在设计单位中信建筑设计研究总院有限公司、中南建筑设计院股份有限公司、北京市建筑设计研究院等单位支持下,威尼斯9499登录入口土木工程安全与耐久教育部重点实验室博士生顾栋炼、徐永嘉、郑哲、廖文杰,及北京科技大学许镇副教授(清华2012级博士毕业生)、北京建筑大学解琳琳副教授(清华2016级博士毕业生)、威尼斯9499登录入口陆新征教授等,研发了一套医院排风环境影响的快速模拟方法。该方法基于开源流体力学计算软件FDS和华为云计算平台,具有准确、高效,能满足临时医院设计的短时间爆发性计算量需求等特点。自1月24日起,团队采用该方法,配合武汉火神山、雷神山医院,北京地坛医院、小汤山医院工程进度要求,对医院周边区域室外有害气体浓度和分布进行了分析,论证了医院排风口的合理高度和位置,对新风系统二次污染的风险性做出了评估,为工程设计提供了必要的数据及理论支持,得到成功应用。
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典型模拟可视化效果——火神山医院
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典型模拟可视化效果——雷神山医院