2019年末新型冠状病毒引起的肺炎疫情严重，大量病人对现有医疗系统造成了巨大压力。为应对现有医疗救治条件不足的问题，各地开始建设新型冠状病毒肺炎患者的集中治疗医院，例如武汉的火神山和雷神山医院。这些医院为了防止病毒扩散引起感染，在室内暖通设计时采取了负压病房空气系统，利用专门的排风系统向室外排出病房内受污染的空气，以免向医院内其他未污染区域扩散。虽然排风系统针对含病毒空气采取了很好的过滤措施，但是其通过排风口排放仍然存在一定传染风险。清华大学江亿、赵彬教授等在2003年非典后对SARS病毒在空气中的扩散机制进行了深入研究，其成果表明：当含SARS的病毒空气被稀释到10000倍以上时，就不再具有传染性。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。

但是，由于火神山、雷神山医院的设计和建造周期只有6-10天，留给排风的环境影响分析时间一般只有几个小时。因此，对分析方法的准确性和高效性都提出了很高的要求，常规分析方法不能充分满足此类工程的特殊需求。

针对上述难题，在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，清华大学土木系博士生顾栋炼、徐永嘉、郑哲、廖文杰，及北京科技大学许镇副教授（清华2012级博士毕业生）、北京建筑大学解琳琳副教授（清华2016级博士毕业生）、清华大学陆新征教授等，研发了一套医院排风环境影响的快速模拟方法。该方法基于开源流体力学计算软件FDS和华为云计算平台，具有准确、高效，能满足临时医院设计的短时间爆发性计算量需求等特点。采用该方法，自1月24日起，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，论证了医院排风口的合理高度和位置，对新风系统二次污染的风险性做出了评估，为工程设计提供了必要的数据及理论支持。

图1  典型模拟结果：（a）火神山医院，（b）雷神山医院

(a)

(b)

参与学生：

清华大学土木系博士生顾栋炼

清华大学土木系博士生徐永嘉

清华大学土木系博士生郑哲

清华大学土木系博士生廖文杰