淺談某綜合腫瘤治療中心的電氣消防設(shè)計

薛錦兒

【摘要】結(jié)合具體的工程，對特殊消防設(shè)計中遇到的難點和重點問題進(jìn)行分析和總結(jié)，包括電氣消防設(shè)計的策略、火災(zāi)探測器的選擇、消防應(yīng)急照明的設(shè)置、高壓細(xì)水霧的聯(lián)動控制系統(tǒng)等內(nèi)容以及自己的心得體會。

【關(guān)鍵詞】重離子治療;硼中子治療;質(zhì)子治療;電氣消防設(shè)計;吸氣式感煙探測器;高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng);消防應(yīng)急照明

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

近年來，我國腫瘤治療邁入了超速發(fā)展的階段。2021年中國科學(xué)院第二十次院士大會、中國工程院第十五次院士大會和中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會第十次全國代表大會上，習(xí)近平總書記講到“醫(yī)用重離子加速器等高端醫(yī)療裝備國產(chǎn)化替代取得重大進(jìn)展”?！笆奈濉币?guī)劃中指出“瞄準(zhǔn)生命健康等前沿領(lǐng)域，實施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技項目”，包括新型治療等前沿技術(shù)研發(fā)。目前國際上具有代表性的新型腫瘤治療裝置主要有：重離子治療裝置、硼中子治療裝置、質(zhì)子治療裝置等，我國自主研發(fā)的腫瘤治療裝置將在“十四五”期間迎來發(fā)展的重大機遇，全國各地將會有更多的新型腫瘤治療裝置投入建設(shè)之中。

這些治療裝置由于其工藝的特殊性，其建筑設(shè)計與建設(shè)要求與一般腫瘤醫(yī)院存在較大區(qū)別。消防設(shè)計中無法滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的部分，還需要組織項目特殊消防設(shè)計評審會。筆者有幸參與了國內(nèi)幾個質(zhì)子、重離子、硼中子治療中心的電氣設(shè)計，現(xiàn)以其中一個在建的綜合腫瘤治療中心為例，分析相關(guān)的電氣消防設(shè)計，根據(jù)設(shè)計過程中遇到的問題并結(jié)合特殊消防設(shè)計評審結(jié)論，對該項目的主要設(shè)計要點進(jìn)行梳理。

1、項目概況

某大型綜合腫瘤醫(yī)院，項目定位為面向國際水準(zhǔn)的高端腫瘤治療中心，在國際上首創(chuàng)性地將重離子治療裝置、硼中子治療裝置、質(zhì)子治療裝置和常規(guī)放療裝置整合在一起，并配套影像中心、治療中心、醫(yī)護(hù)中心、會議中心、腫瘤研究中心和高端病房等配套，一站式解決與腫瘤治療的相關(guān)課題。項目總用地面積約33354平方米，總建筑面積約10.5萬平方米，地面為三棟建筑（其中重離子、硼中子和質(zhì)子治療中心為多層建筑，腫瘤研究中心為12層高層綜合體），地下室兩層，負(fù)一層為裝置區(qū)和治療區(qū)，負(fù)二層為車庫及設(shè)備機房。

2、項目特點

本項目集成了重離子治療裝置、硼中子治療裝置、質(zhì)子治療裝置先進(jìn)腫瘤治療裝置，各治療裝置區(qū)主要分為裝置設(shè)備區(qū)和治療室，治療室和主要的裝置設(shè)備用房（加速器大廳）均布置在負(fù)一層。重離子治療裝置設(shè)備區(qū)主要包括：加速器大廳約1400m²，凈高約11.2m，高能爬升段約850m²，凈高約23m;治療室包括：4個普通治療室各約150m²，凈高3.3～5.5m;1個Gantry治療室約420m2，凈高23m。房間墻體均為厚混凝土墻，側(cè)墻及頂板厚度約0.8m～4.3m。硼中子治療裝置設(shè)備區(qū)主要包括：加速器大廳約140m²，凈高4m;調(diào)試室約50m²，凈高4m;治療室包括：2個普通治療室各約95m²，凈高4m。房間墻體均為厚混凝土墻，側(cè)墻及頂板厚度約1m～2m。質(zhì)子治療裝置設(shè)備區(qū)主要包括：加速器大廳約650m2，凈高5m;治療室包括：3個Gantry治療室各約200m²，凈高約30m;1個水平眼束治療室約150㎡，凈高5m。房間墻體均為厚混凝土墻，側(cè)墻及頂板厚度約2m～3.5m。

3、設(shè)計難點

項目中重離子、硼中子、質(zhì)子均為粒子治療裝置，由于其特殊的工藝要求，設(shè)備區(qū)及治療室部分消防設(shè)計存在無法滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的情況，主要表現(xiàn)為以下幾點：一是裝置區(qū)高大空間連續(xù)連通且無法分割，防火分區(qū)超過設(shè)計規(guī)范要求;二是裝置區(qū)疏散出口數(shù)量及疏散距離無法滿足設(shè)計規(guī)范要求;三是重離子治療裝置設(shè)備的精密度非常高，無法設(shè)置噴淋、消火栓等以水作為滅火介質(zhì)的設(shè)備，且裝置區(qū)容積較大和放射性環(huán)境，也難以采用氣體滅火系統(tǒng);四是重離子加速器裝置區(qū)為輻射防護(hù)限制區(qū)域，正常情況下沒有人員活動，只有檢修或維保的時候允許工作人員進(jìn)入，因此設(shè)備區(qū)未設(shè)置排煙系統(tǒng)。因此，在減少起火隱患避免火災(zāi)的發(fā)生、對早期火情做出全方位的監(jiān)控和預(yù)警、為盡早撲滅火情提供充足的時間條件這些方面，電氣消防設(shè)計中所采取的措施顯得尤為重要。

4、設(shè)計內(nèi)容

4.1 設(shè)計原則

針對本項目的自身特點及特殊消防設(shè)計分析范圍，制定以下設(shè)計原則：一是選用燃燒性能等級較高的配電電纜，避免由于電氣線路所引起的火災(zāi);二是通過設(shè)置管路吸氣式感煙火災(zāi)探測器、故障電弧電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、剩余電流及測溫組合式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，對早期的火情有更全面的探測和預(yù)防，及早探測，全方位監(jiān)控，為消防撲救及救援爭取更充足的時間，避免或減緩火勢向建筑物周邊或相鄰樓層蔓延，盡量減少人員傷亡和財產(chǎn)損失;三是設(shè)置消防應(yīng)急照明及疏散指示照明、聲光火災(zāi)警報器及手動報警按鈕，火災(zāi)情況下可將檢修人員盡快疏導(dǎo)至安全區(qū)域。本建筑內(nèi)常規(guī)場所均按現(xiàn)行消防規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，下面主要介紹重離子、硼中子、質(zhì)子裝置區(qū)及相關(guān)的治療室、設(shè)備房的消防設(shè)計要點及加強措施。

4.2 電線電纜選型

各裝置設(shè)備區(qū)內(nèi)主要設(shè)備為磁鐵、加速腔、真空設(shè)備、束測設(shè)備以及相應(yīng)的支架等，主要由金屬、環(huán)氧樹脂、陶瓷等材料組成，均為不燃、難燃或阻燃材料。因加速器等設(shè)備用電量很大，裝置區(qū)內(nèi)存在大量集中敷設(shè)的電力電纜，考慮到用電安全，避免由于電氣線路引起的火災(zāi)，對電線電纜的燃燒性能選擇如下：

①裝置區(qū)集中布置的工藝設(shè)備配電電纜采用交聯(lián)聚乙烯絕緣、聚烯烴護(hù)套無鹵低煙阻燃A類電纜，少量的通用設(shè)備配電電纜（如照明、天車等）采用交聯(lián)聚乙烯絕緣、聚烯烴護(hù)套無鹵低煙阻燃B類電纜。選用電線、電纜的燃燒性能不低于B1級、產(chǎn)煙毒性不低于t0級、燃燒滴落物、微粒等級不低于d0級。

②所有消防設(shè)備供電干線線路采用礦物絕緣類不燃性電纜，分支線路采用無鹵低煙阻燃耐火交聯(lián)聚乙烯銅芯電纜電線。

4.3 探測器的選擇

本工程火災(zāi)報警系統(tǒng)重點及難點即為火災(zāi)探測探測器選擇，綜合考慮本項目特點，按環(huán)境特點設(shè)置相應(yīng)類型的火災(zāi)探測器。

①在加速器大廳、Gantry治療室、設(shè)備吊裝大廳等超過12米高大空間且不適宜安裝線型光束感煙火災(zāi)探測器的場所設(shè)置管路采樣式吸氣感煙火災(zāi)探測器;

②設(shè)置大空間智能滅火系統(tǒng)的轉(zhuǎn)運大廳、高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的治療室、氣體滅火系統(tǒng)的工藝控制機房：選用感溫及感煙探測器或煙溫感組合探測器;

③電纜密集敷設(shè)的電纜夾層強電橋架內(nèi)：選用纜式線型感溫探測器。

4.4 火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)

本工程設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)由電氣火災(zāi)監(jiān)控器、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、故障電弧探測器組成。

①電氣火災(zāi)監(jiān)控器設(shè)于消防控制室內(nèi)，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備圖形顯示裝置接入功能，實時傳送監(jiān)控信息，顯示監(jiān)控數(shù)值和報警部位;

②在加速器裝置區(qū)內(nèi)超過12米的照明線路上設(shè)置具有探測故障電弧功能的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，可以探測串聯(lián)故障電弧和并聯(lián)故障電弧，當(dāng)探測到回路中的電弧半周期數(shù)達(dá)到設(shè)定值時，發(fā)出報警信號;

③在加速器裝置區(qū)及其治療室內(nèi)的配電柜（箱）設(shè)置剩余電流及測溫一體探測器，剩余電流動作報警值按300mA設(shè)定，測溫式火災(zāi)探測器的動作報警值按所選電纜最高耐溫的70%～80%設(shè)定。

4.5 消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)

本項目采用集中電源集中控制型消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。各加速器裝置區(qū)及其治療室雖未納入任何防火分區(qū)，也不屬于規(guī)范中需設(shè)置消防應(yīng)急照明燈及標(biāo)志燈的場所，但考慮到裝置區(qū)內(nèi)和治療室內(nèi)少數(shù)人員的安全，本設(shè)計在以上兩個區(qū)域的人員通行路線上均設(shè)置了消防應(yīng)急疏散照明燈具，并且單獨設(shè)置配電回路，電源引自臨近防火分區(qū)的集中電源。

4.6 消防聯(lián)動控制系統(tǒng)

本項目在各裝置治療室內(nèi)設(shè)有高壓細(xì)水霧滅火裝置，裝置由水專業(yè)設(shè)計，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)由專用的高壓細(xì)水霧滅火控制器控制，采用高壓細(xì)水霧滅火控制器直接連接火災(zāi)探測器方式，控制器消防控制室內(nèi)，將狀態(tài)信號由通訊線反饋火災(zāi)報警聯(lián)動控制器。

4.7 特殊消防設(shè)計及評估

為了評估各裝置區(qū)及治療室的消防安全性，本項目組織了專業(yè)的特殊消防設(shè)計并經(jīng)過特殊消防專家論證和評審。特殊消防設(shè)計是借助消防安全工程學(xué)的方法和手段，在對具體建筑物的火災(zāi)風(fēng)險、火災(zāi)發(fā)展?fàn)顩r及主動和被動防火措施的實際效果進(jìn)行個案評估的基礎(chǔ)上確定該建筑所需要的消防措施的分析方法。通過分析設(shè)計火災(zāi)場景、煙氣模擬、人員疏散策略的設(shè)置，在現(xiàn)有設(shè)計方案和加強措施下，人員均能在所需的安全疏散時間內(nèi)疏散，有效的保證各裝置治療區(qū)的消防安全性。

結(jié)語：

此類新型腫瘤治療中心既屬于重要的醫(yī)療建筑，又有著特殊工藝的工業(yè)屬性。重離子、硼中子、質(zhì)子加速器作為治療裝置，在國家政策背景和社會發(fā)展需求下，后續(xù)也將會有更多的工程投入建設(shè)之中。希望通過此文與類似工藝的項目進(jìn)行設(shè)計案例的對標(biāo)，為同類項目的電氣消防策略提供參考，更多的是與眾多電氣設(shè)計師分享并共同思考，總結(jié)類似工程經(jīng)驗，多角度使設(shè)計的項目真正安全及可靠，很好的保護(hù)人民的生命和財產(chǎn)安全。

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