Terveydenhuollon potilasvastaanottohuoneen ilmanvaihtoratkaisut hengitystieinfektioiden torjunnassa käyttäen 3D virtaussimulointia

Thumbnail Image

Files

master_Luoto_Anni_2022.pdf (1.52 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2022-10-10

Department

Major/Subject

Sustainable Energy in Buildings and Built Environment

Mcode

ENG3068

Degree programme

Master's Programme in Advanced Energy Solutions (AAE)

Language

fi

Pages

53

Series

Abstract

Tämä työ on tehty osana E3 (Excellence in Pandemic Response and Enterprise Solutions Co-Innovation) -hanketta Granlund Oy:n ja Business Finlandin rahoittamana. Käynnissä oleva pandemian aikana on arvioitu tutkimusten perusteella Sars-CoV-2 viruksen leviävän ilmavälitteisesti hengitysaerosolien mukana. Pandemian ilmalevitteisyyden takia on erittäin tärkeää ymmärtää aerosolien liikkeet sisäilman ilmavirtojen ja ilmanvaihdoista aiheutuvien virtausten mukana. Työn tarkoituksena oli simuloida laskennallisella virtausmekaniikalla poistoilmaventtiilien erilaisia sijainteja potilasvastaanottohuoneessa, missä poistoilmapäätelaitteiden sijainteja vaihdeltiin. Huoneessa oli kaksi ihmistä, joista toisen ihmisen hengitystä mallinnettiin aerosolien liikkeinä huoneessa passiivisena skalaarina. Simuloinnissa mallinnettiin turbulenttista virtausta k-ω SST -turbulenssimallin avulla. Tuloilman virtauksen Reynoldsin luku oli 3333. Simulointien tuloksissa analysointiin poistoilmaventtiilin sijaintien vaihtelun vaikutus virtauskenttiin. Lopuksi simulointien passiivisen skalaarin kenttiä vertailtiin ilmanvaihtoratkaisuiden välillä. Passiivinen skalaari kuvasti tässä aerosolien leviämistä ilmavirtojen mukana. Vertailulla saatiin valittua toimivin ratkaisu. Toimivimmassa ratkaisussa passiivisen skalaarin pitoisuudet olivat mahdollisimman alhaiset ihmisen hengitysalueen kohdalla. Toimivimman ratkaisun virtausrakenteista huomattiin poistoventtiilin vedon ja ihmisen nosteen vaikutuksen yhdistyminen ilman poistumiseen huoneesta.

This work has been done as part of the E3 (Excellence in Pandemic Response and Enterprise Solutions Co-Innovation) project funded by Granlund Oy and Business Finland. During the ongoing pandemic, it has been estimated based on research that the Sars-CoV-2 virus spreads through the air with respiratory aerosols. Due to the airborne spread of the pandemic, it is very important to understand the movements of aerosols along with indoor air currents and currents caused by air exchanges. The purpose of the work was to simulate (CFD) different ventilation solutions in a patient reception room, where the locations of the exhaust air terminals were changed. There were two people in the room, of which the breathing of one person was modelled as the movement of aerosols in the room as a passive scalar. In the simulation, turbulent flow was modelled using the k-ω SST turbulence model. The Reynolds number of the inlet air flow was 3333. In the results of the simulations, the effect of varying the exhaust air valve positions on the flow fields is analysed. Finally, the passive scalar fields of the simulations were compared between the ventilation solutions. The passive scalar here describes the spread of aerosols along with air flows. By comparison, the most effective solution was selected. In the most functional solution, the concentrations of the passive scalar were as low as possible near the human breathing area. The most functional solution was influenced by the distance of the exhaust valve from the intake air valve, as well as the distance of the exhaust air valve from people. The most functional solution, the combination of the pull of the exhaust valve and the effect of human lift on air leaving the room was noticed.

Description

Supervisor

Vuorinen, Ville

Thesis advisor

Laitinen, Alpo

Keywords

Ilmanvaihtoratkaisut, laskennallinen virtausmekaniikka, viruksen ilmalevitteisyys, aerosolien liikkeet, turbulenttinen virtaus

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202210165937

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG