不同空調通風條件對於負壓隔離病房內之CFD模擬

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李思翰(Si-Han Li) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

不同空調通風條件對於負壓隔離病房內之CFD模擬

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摘要(中)

負壓隔離病房收容之病患，其疾病具有高度傳染力，包含肺結核、SARS，對於院內人員有相當大之健康風險。至今許多國家在負壓隔離病房之空調設計上已有建造指引與特殊設計規範，包括送排風口位置、送排風量差異、每小時換氣次數以及病房內外之壓力差值等。其中，室內氣流型態與室內負壓為重要之安全指標。

為了檢測現行系統之病房能否有效達到負壓以及隔離的效果，並了解在不同空調與通風條件下之室內流場之特性，本研究以計算流體力學軟體FLUENT15.1建置依台灣目前實際負壓隔離病房之尺寸建置模型，包含病人區，廁所區，前室區，依循負壓隔離病房標準作業手冊之規範，在每小時換氣次數12次之條件下，分為六個模組進行模擬、分析。以期能率定較佳之送風口配置與送風角度，甚至可達到節能的效果，提供未來建置與改善病房實務上之依據。

模擬之結果得以驗證在每小時換氣次數12次條件下，各模組皆可達到良好之負壓效果，但未必能避免病房內汙染物之擴散。模擬結果顯示，送風口配置於側牆以30度送風之模組達到負壓以及隔離之效果最好。
由綜合比較與分析得知，建置良好效能之負壓隔離病房首要應先確保空調之設計能形成良好之室內氣流型態並提供足夠之負壓。

摘要(英)

Negative pressure isolation wards accommodating patients affected highly contagious disease, comprising tuberculosis, SARS and so on, result the considerable health risks in the hospital staff.
Up to now, many countries have construct air-conditioning design and construction guidelines for special design specifications, including the supply and exhaust openings, the supply and exhaust amount, ACH, and the pressure difference inside and outside the ward. The indoor airflow patterns and indoor negative pressure is two of the most important indicator of safety.
In order to verify if the existing ward system can achieve the effect of negative pressure and isolation, and to understand the characteristics of the flow field of indoor air under different air conditioning and ventilation.
In this study, use computational fluid dynamics software FLUENT15.1 to build a model according to the size of Taiwan′s current actual negative pressure isolation wards and the wards including the patient area, toilet area, front room area. In the mean while, the setting of parameters follows the negative pressure isolation wards specification standard operating manuals. Under conditions of ACH 12 times, this study is divided into six modules to simulate and analyze to rate preferred set of configuration and air outlet angle, even can save energy. The results can provide basis for future deployment and improvement of ward.
Our verification for each module shows that, the negative pressure achieving good results, but may not be able to avoid the diffusion of pollutants within the ward.
The simulation results show that air outlet is disposed in the side wall supplying at a 30 degree modules achieving the best effect of negative pressure and isolation.
By a comprehensive comparison and analysis that, to establish a negative pressure isolation wards good performance of the primary should ensure that the air conditioning can be formed in a well-designed interior airflow patterns. Furthermore, the negative pressure is adequate.

關鍵字(中)

★ 負壓隔離病房
★ 送風口配置
★ 送風角度

關鍵字(英)

★ negative pressure isolation ward
★ outlet configuration
★ air outlet angle

論文目次

目錄
授權書 II
中文摘要 III
英文摘要 IV
目錄 V
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-1-1 研究動機 1
1-1-2 研究目的 4
1-2 研究內容、方法與流程 5
1-2-1 不同送風口配置型態之流場模擬、比較與分析 5
1-2-2 不同送風角度之流場模擬、比較與分析 5
1-3 論文內容 6
第二章文獻回顧 8
2-1 室內空氣品質管理之推動 8
2-1-1 室內空氣品質管理與相關規定 8
2-2 室內空氣環境與室內通風 11
2-2-1 室內通風方式 12
2-2-2 自然通風與機械通風 13
2-2-3 整體換氣設置之原則與目的 15
2-2-4 室內通風量、換氣率的相關規定 17
2-3 負壓隔離病房 18
2-3-1 負壓隔離病房空調設計概念 20
2-3-2 負壓空調之實施目的 22
2-3-3 降低感染風險 22
2-3-4 避免負壓異常 28
2-4 計算流體動力學在空間流場上之模擬與應用 30
2-4-1 計算流體動力學的發展 30
2-4-2 CFD數值模擬方式 33
2-4-3 紊流模型控制方程式 37
第三章研究主軸、內容與方法 40
3-1 Fluent軟體在CFD上的應用 40
3-2 研究內容之設計與說明 42
3-2-1 CFD數值模型之建構與分析 42
3-2-2 負壓隔離病房設計相關規定及空間模型 43
3-3 研究內容之設計與說明 45
3-3-1 CFD模擬負壓隔離病房流場作業 46
3-3-2 DesignModeler建模 46
3-3-3 Meshing網格處理 50
3-3-4 CFD模擬室內流場Fluent數值模擬 55
3-3-5 後處理 72
第四章 CFD 模擬之結果與討論 75
4-1 較佳疊代次數之探討 75
4-1-1 以收斂監測畫面研判疊代次數 75
4-1-2 以分析物理量研判疊代次數 76
4-2 不同送風口配置型態之流場模擬、比較與分析 78
4-2-1 上風送風口配置之流場模擬結果 78
4-2-2 側牆送風口配置之流場模擬結果 89
4-2-3 不同送風口配置型態流場模擬之綜合比較與分析 97
4-3 不同送風角度之流場模擬、比較與分析 101
4-3-1 上方送風模組一(UP-90)配置型態之流場模擬結果 101
4-3-2 上方送風模組二(UP-45)配置型態之流場模擬結果 101
4-3-3 上方送風模組三(UP-30)配置型態之流場模擬結果 102
4-3-4 側牆送風模組一(SIDE-90)配置型態之流場模擬結果 103
4-3-5 側牆送風模組二(SIDE-45)配置型態之流場模擬結果 104
4-3-6 側牆送風模組三(SIDE-30)配置型態之流場模擬結果 105
4-3-7 不同送風角度流場模擬之綜合比較與分析 106
第五章結論與建議 110
5-1 結論 110
5-1-1 不同送風口配置流場之模擬結果 110
5-1-2 不同送風角度流場之模擬結果 110
5-2 建議 111
參考文獻 112
附錄 116
附錄1 UP-45模組之流場模擬圖 116
附錄2 UP-30模組之流場模擬圖 122
附錄3 SIDE-45模組之流場模擬圖 127
附錄4 SIDE-30模組之流場模擬圖 132

參考文獻

一、中文部分
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指導教授

李顯智(Hin-Chi Li)

審核日期

2016-7-20

推文