Airflow and Particle Transport in Hospital Environments

QC 20251006

Abstract

På sjukhus måste inomhusmiljön inte bara säkerställa komfort utan också begränsa smittspridning. En hög patientbeläggning och frekvent rörlighet av personal och besökare påskyndar spridningen av patogener. Det gör sjukhus särskilt sårbara för luftburen smitta. Detta gör sjukhus särskilt utsatta för luftburen smittspridning. Ur ett ekonomiskt perspektiv anses ventilation ofta vara kostsamt, men det är fortfarande en av de mest effektiva och tillförlitliga strategierna för att minska luftburen smittspridning. Den viktigaste frågan är därför inte om man ska ventilera, utan hur man skall utforma systemen på rätt sätt, använda dem korrekt och säkerställa tillräcklig flexibilitet för varierande kliniska förhållanden. I denna avhandling undersöks två representativa scenarier för sjukhusinfektioner. Det första är infektioner i operationssalen, där det är viktigt att upprätthålla en ultraren miljö för att förhindra kontaminering av sår. Det andra är luftvägsinfektioner i patientrum orsakade av människors andningsaktivitet. Här är målet att tidigt minska partikelhalten från utandningsluft för att förhindra vidare spridning.Numeriska strömningsberäkningar används för att utvärdera systemprestanda under olika driftsförhållanden. En litteraturgenomgång karakteriserar först utsläppskällor i varje scenario, med särskild uppmärksamhet på partikelstorleksfördelningen. Detta ligger till grund för modelleringsstrategin –antingen Lagrangesk diskret partikelspårning eller en Eulerisk passiv skalärformulering. För att bevara realismen replikerar operationssalssimuleringarna den verkliga rumskonfigurationen, medan patientrumssimuleringarna implementerar en realistisk modell för mänsklig andning. Kvantitativa mått används för att jämföra konstruktioner och känsligheter och för att visa hur systemets beteende förändras under olika förhållanden.För hybridoperationssalen visar resultaten att den nuvarande TcAFinstallationen skapar två distinkta ventilationszoner: en central zon med stark transport av föroreningar och en perifert belägen zon där korta avstånd till evakueringspunkterna möjliggör effektiv evakuering av föroreningar. I patientrummen utforskades alla förlopp av luft-partikelblandningar som genereras vid hostning, från ett inledande skede där partikelrörelsen domineras av momentum, genom en mellanperiod av partikelspridning som formas av den termiska plymen, till ett slutskede av partikelupptagning i bakgrundsventilation. Mellanperioden, vanligtvis mellan 5 och 23 sekunder efter hosta, visade sig vara en kritiskt tidsram för lokal partikeltransport. Simuleringar av olika konfigurationer visade att ett takmonterat system som utnyttjar kroppens termiska plym erbjuder en robust och effektiv lösning. Dessutom visar analyserna bakgrundsventilationens roll för att bestämma den optimala placeringen och prestandan för sådana takmonterade system. Det ger praktisk vägledning för deras tillämpning i patientvårdsmiljöer.Baserat på analysen bidrar denna avhandling till en ökad förståelse av ventilationsdriven transport av föroreningar i sjukhus och etablerar ventilation som ett dynamiskt verktyg för infektionskontroll snarare än en fast designparameter. Den betonar att resiliens och anpassningsförmåga är nyckeln till att skapa säkrare vårdmiljöer.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-370682