当前位置:首页 > 新闻导读

北科大师生团队参与火神山、雷神山医院排风设计 科学助力抗疫医院建设

单位(作者):土木与资源工程学院 | 来源:本站原创 | 更新时间:2020-03-06 | 点击数:

自新型冠状病毒感染的肺炎疫情发生以来,北京科技大学全面贯彻党中央、教育部关于疫情防控期间科研工作的有关要求,紧密结合“非常”时期推出多项举措,鼓励广大科研人员潜心科研,在确保有效防控与人员健康前提下,瞄准主攻方向,以应用为标准,以实战为方向,加强力量协同,注重学科交叉,充分发挥北科大科研优势,把论文写在抗击疫情第一线,为疫情防控提供科技支撑,贡献北科大力量。

在几千万云监工下,备受关注的武汉火神山、雷神山医院在短短10天左右就交付使用,为抗击新冠肺炎疫情发挥了重要作用。北京科技大学土木与资源工程学院土木工程系副教授许镇带领吴元、薛巧蕊、张芙蓉、齐明珠、杨雅钧5名研究生(其中4名党员)组成课题组,充分发挥专业优势,参与了由清华大学主导的抗疫医院排风环境污染快速分析的联合科技攻关,为火神山、雷神山两座医院排风设计提供了重要的技术支撑,诠释了当代高校师生的使命与担当。

5932a87459485e608061c1c1d033c385.jpg

施工现场

为避免发生交叉感染,火神山、雷神山等传染病医院都采取负压病房,并利用专门的排风系统向室外排出病房内受污染的空气。虽然排风系统针对含病毒空气采取了很好的过滤措施,但是过滤后的排放气体依然含有部分新冠病毒,可能对布置于室外的新风口和医院环境造成污染。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。但由于火神山、雷神山医院的设计和建造期只有10天左右,留给排风环境影响分析的时间一般只有几个小时,常规方法很难充分满足此类抗疫医院的紧迫需求。

针对上述需求,在火神山、雷神山医院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等单位支持下,许镇课题组在除夕当天就组织研究生开会讨论,与时间赛跑。凭借前期的技术积累和连续奋战,短短3天时间,在大年初二就联合研发了建模快速、分析高效、可视化清晰、开源免费的排风环境污染快速分析方法及程序,可满足雷神山、火神山医院排风环境污染分析的紧急需求。

46e51de72a25677fe04fa9d59799adb5.jpg

武汉火神山医院有害气体轨迹及浓度等值面

(武汉冬季平均风速,东风)

随后,联合攻关组配合火神山、雷神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。联合攻关组以开源流体力学计算软件FDS为基础,实现了临时医院建筑的快速建模、基于云计算平台的高效计算、以及有害气体流动的监测和可视化,并验证了模拟方法的准确性,成功应用于武汉火神山、雷神山医院的室外有害气体排风设计(如下图所示),相关技术细节分别在线发表在我国科技期刊《工程力学》和《城市与减灾》上。

26c9cf919ea209e630653d36a01e625b.png

武汉雷神山有害气体轨迹及浓度等值面
(武汉冬季平均风速,西南风)

许镇课题组参与的联合攻关工作,可以快速准确地评估排风口有害气体对室外空气的污染影响,助力设计院优化了新风口、排风口的位置和高度,最后将各个风向和常见风速下的新风口附近有害气体浓度控制在显著低于传播限值的范围内,并在医院建设中得到了实施,降低了二次污染风险,保障了这两座医院及周围环境的安全。

08138572d657c81f433631ee7673cdec.jpg

许镇课题组合影

此外,在北京市建筑设计研究院有限公司的支持下,许镇等参与的联合攻关成果也在北京地坛医院(北京第一传染病医院)近期的病房楼升级改造工程中得到了应用,也为北京市防控新冠肺炎疫情贡献了一份力量。

防疫攻坚,同舟共济。北京科技大学师生立足大局,充分发挥专业优势,用科学研究助力防控阻击战,土木与资源工程学院许镇团队从除夕一直到开学,不间断的开展着模拟实验,彰显了青年党员将初心书写在行动上、把使命落实在岗位上的精神风貌,表现出极强的科研精神和战斗力,切实发挥了共产党员的先锋模范作用,为全国抗击新冠肺炎疫情贡献了北科大力量。

(图片:土资学院)

(责编:杜嘉庆、邢华超)