北科大師生團隊參與火神山、雷神山醫院排風設計 科學助力抗疫醫院建設

自新型冠狀病毒感染的肺炎疫情發生以來,北京科技大學全面貫徹黨中央、教育部關於疫情防控期間科研工作的有關要求,緊密結合“非常”時期推出多項舉措,鼓勵廣大科研人員潛心科研,在確保有效防控與人員健康前提下,瞄準主攻方向,以應用為標準,以實戰為方向,加強力量協同,注重學科交叉,充分發揮北科大科研優勢,把論文寫在抗擊疫情第一線,為疫情防控提供科技支撐,貢獻北科大力量。

在幾千萬雲監工下,備受關注的武漢火神山、雷神山醫院在短短10天左右就交付使用,為抗擊新冠肺炎疫情發揮了重要作用。北京科技大學土木與資源工程學院土木工程系副教授許鎮帶領吳元、薛巧蕊、張芙蓉、齊明珠、楊雅鈞5名研究生(其中4名黨員)組成課題組,充分發揮專業優勢,參與了由清華大學主導的抗疫醫院排風環境汙染快速分析的聯合科技攻關,為火神山、雷神山兩座醫院排風設計提供了重要的技術支撐,詮釋了當代高校師生的使命與擔當。

北科大師生團隊參與火神山、雷神山醫院排風設計 科學助力抗疫醫院建設

施工現場

為避免發生交叉感染,火神山、雷神山等傳染病醫院都採取負壓病房,並利用專門的排風系統向室外排出病房內受汙染的空氣。雖然排風系統針對含病毒空氣採取了很好的過濾措施,但是過濾後的排放氣體依然含有部分新冠病毒,可能對佈置於室外的新風口和醫院環境造成汙染。因此,基於具體醫院的實際情況,模擬室外含病毒空氣的擴散機制,就可以定量評估臨時醫院排放出的含病毒空氣的汙染風險,為排放物的二次汙染防控提供更加定量具體的參考和依據。但由於火神山、雷神山醫院的設計和建造期只有10天左右,留給排風環境影響分析的時間一般只有幾個小時,常規方法很難充分滿足此類抗疫醫院的緊迫需求。

針對上述需求,在火神山、雷神山醫院設計單位中信建築設計研究總院有限公司、中南建築設計院股份有限公司等單位支持下,許鎮課題組在除夕當天就組織研究生開會討論,與時間賽跑。憑藉前期的技術積累和連續奮戰,短短3天時間,在大年初二就聯合研發了建模快速、分析高效、可視化清晰、開源免費的排風環境汙染快速分析方法及程序,可滿足雷神山、火神山醫院排風環境汙染分析的緊急需求。

北科大師生團隊參與火神山、雷神山醫院排風設計 科學助力抗疫醫院建設

武漢火神山醫院有害氣體軌跡及濃度等值面

(武漢冬季平均風速,東風)

隨後,聯合攻關組配合火神山、雷神山醫院工程進度要求,對醫院周邊區域室外有害氣體濃度和分佈進行了分析。聯合攻關組以開源流體力學計算軟件FDS為基礎,實現了臨時醫院建築的快速建模、基於雲計算平臺的高效計算、以及有害氣體流動的監測和可視化,並驗證了模擬方法的準確性,成功應用於武漢火神山、雷神山醫院的室外有害氣體排風設計(如下圖所示),相關技術細節分別在線發表在我國科技期刊《工程力學》和《城市與減災》上。

北科大師生團隊參與火神山、雷神山醫院排風設計 科學助力抗疫醫院建設

武漢雷神山有害氣體軌跡及濃度等值面

(武漢冬季平均風速,西南風)

許鎮課題組參與的聯合攻關工作,可以快速準確地評估排風口有害氣體對室外空氣的汙染影響,助力設計院優化了新風口、排風口的位置和高度,最後將各個風向和常見風速下的新風口附近有害氣體濃度控制在顯著低於傳播限值的範圍內,並在醫院建設中得到了實施,降低了二次汙染風險,保障了這兩座醫院及周圍環境的安全。

北科大師生團隊參與火神山、雷神山醫院排風設計 科學助力抗疫醫院建設

許鎮課題組合影

此外,在北京市建築設計研究院有限公司的支持下,許鎮等參與的聯合攻關成果也在北京地壇醫院(北京第一傳染病醫院)近期的病房樓升級改造工程中得到了應用,也為北京市防控新冠肺炎疫情貢獻了一份力量。

防疫攻堅,同舟共濟。北京科技大學師生立足大局,充分發揮專業優勢,用科學研究助力防控阻擊戰,土木與資源工程學院許鎮團隊從除夕一直到開學,不間斷的開展著模擬實驗,彰顯了青年黨員將初心書寫在行動上、把使命落實在崗位上的精神風貌,表現出極強的科研精神和戰鬥力,切實發揮了共產黨員的先鋒模範作用,為全國抗擊新冠肺炎疫情貢獻了北科大力量。



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