Prediction of bioparticles dispersion and distribution in a hospital isolation room

Résumé

L’extraction des bioaérosols dans une chambre d'isolement d’hôpital est importante pour réduire le risque de transmission de maladies infectieuses. La technique la plus courante pour protéger le patient, le médecin et les infirmières contre l’inhalation d’agents pathogènes est la ventilation. Le but de cette étude est de sélectionner, parmi plusieurs scénarios définis, le scénario de ventilation le plus efficace pour la chambre d'isolement étudiée. Pour atteindre cet objectif, l'influence du nombre de changement d'air par heure (ACH), l'angle d'injection (Ɵ) et la position de la grille d’extraction sur la concentration de bioaérosols expiré par un patient lors d’une toux, a été étudiée. La simulation numérique des écoulements (CFD) a été utilisée pour prédire l’écoulement d’air dans la chambre d’isolement et la concentration de bioaérosols. Une approche Euler-Lagrange a été utilisée pour étudier la dispersion des particules aéroportées et leurs dépôts dans la chambre modélisée. Le modèle mathématique pour l'écoulement d'air est basé sur les équations de Navier-Stokes moyennées (RANS) couplées au modèle de turbulence k-ɛ. Un code CFD appelé Code-Saturne a été choisi. Les résultats numériques obtenus du Code-Saturne ont été comparés à des résultats publiés dans la littérature. Pour étudier la capacité du Code-Saturne à prédire le dépôt de particules, des particules d'un diamètre de 1 μm à 10 μm, ont été injectés dans un canal. La vitesse de dépôt obtenue du Code-Saturne a été comparée à des résultats empiriques. Les résultats ont montré que le Code-Saturne a la capacité de prédire adéquatement la dispersion des particules dans un écoulement turbulent. Pour déterminer le système de ventilation le plus efficace, l'efficacité d'élimination des particules (PRE) et la concentration des particules dans la zone d’inhalation ont été comparés pour tous les scénarios simulés. Parmi les six scénarios de ventilation, celui avec un ACH = 15 et un angle d’injection de 45° a été choisi comme étant le scénario de ventilation le plus efficace. Finalement, l’influence du positionnement de la grille d’extraction a été étudiée. Trois scénarios ont été considérés. Un scénario avec une extraction murale au-dessus de la zone d’occupation, un scénario avec une extraction murale près du plancher et un scénario avec une grille au plafond. Les simulations ont montré que le positionnement de la grille d’extraction a une influence importante sur l’élimination des contaminants et que l’extraction par le plafond présente la meilleure efficacité d'élimination des particules.

Date	9 févr. 2016
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Stéphane Hallé (Directeur(-trice)) & François Morency (Codirecteur(-trice))