淺談MRI機(jī)房的氣體泄露報(bào)警及氣體滅火系統(tǒng)的控制

李曜坤, 劉 敏

(中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司, 湖北 武漢 430030)

0 引 言

在醫(yī)療建筑中,存在大量不同類型的功能用房,對(duì)于其中某些功能用房,需要設(shè)置可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)、氣體泄露報(bào)警系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)。

對(duì)于可能產(chǎn)生可燃?xì)怏w或有害氣體泄露。這兩類的應(yīng)用場(chǎng)所,根據(jù)房間內(nèi)泄露氣體類別的不同,分別設(shè)置了可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)和氣體泄露報(bào)警系統(tǒng),兩個(gè)系統(tǒng)雖然叫法不同,但功能類似。

不應(yīng)設(shè)置自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)的為三類場(chǎng)所,按暖通空調(diào)專業(yè)要求均應(yīng)設(shè)置事故排風(fēng)系統(tǒng)。對(duì)于前兩類場(chǎng)所,按GB 50736—2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]第6.3.9款的要求:“可能突然放散大量有害氣體或有爆炸危險(xiǎn)氣體的場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置事故通風(fēng)?！笔鹿曙L(fēng)機(jī)是在監(jiān)測(cè)到房間內(nèi)的上述氣體達(dá)到一定濃度時(shí)就馬上投入使用的設(shè)備,是為了保證建筑及人員安全、防范化解風(fēng)險(xiǎn)的,屬于事故前排風(fēng)。對(duì)于第三類場(chǎng)所,事故風(fēng)機(jī)用于氣體滅火后排除房間內(nèi)的滅火氣體。此類風(fēng)機(jī)屬于事故后排風(fēng)。

一般情況下,某一個(gè)場(chǎng)所僅需設(shè)置三種系統(tǒng)中的其中一種,但對(duì)于醫(yī)療建筑中的部分MRI設(shè)備機(jī)房,既應(yīng)設(shè)置氣體泄露報(bào)警系統(tǒng),也應(yīng)設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)。對(duì)于超導(dǎo)型MRI設(shè)備,由于其自身構(gòu)造及使用功能的原因,需要使用氦氣及氮?dú)?故此類MRI機(jī)房存在氦氣及氮?dú)庑孤兜娘L(fēng)險(xiǎn)[2],雖然二者不是可燃?xì)怏w,但是當(dāng)其達(dá)到一定濃度時(shí),會(huì)威脅到醫(yī)護(hù)人員及患者的人身安全,故需設(shè)置氣體泄漏報(bào)警系統(tǒng),此時(shí)應(yīng)設(shè)置事故前排風(fēng)。由于MRI設(shè)備為十分重要的儀器,且造價(jià)高昂,自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)可能會(huì)造成其故障或損害,故需設(shè)置氣體滅火系統(tǒng),此時(shí)應(yīng)設(shè)置事故后排風(fēng)。

1 機(jī)房的通風(fēng)系統(tǒng)

一般的做法是采用一臺(tái)排風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)上述兩類事故風(fēng)機(jī)的功能,MRI機(jī)房通風(fēng)平面圖如圖1(圖1中所有70度自熔斷閥已省略)所示:在一路主風(fēng)管上設(shè)置2路支風(fēng)管(圖中用風(fēng)管A和風(fēng)管B表示),風(fēng)管B上設(shè)置了若干支管至不同的房間,僅分析至MRI檢查室的這段支管。風(fēng)管B上還設(shè)置了2個(gè)電動(dòng)密閉風(fēng)閥(圖1中用風(fēng)閥B和風(fēng)閥C表示),用于平時(shí)排風(fēng)及事故后排風(fēng),風(fēng)閥B為常開狀態(tài),控制要求為:氦氣或氮?dú)庑孤稌r(shí)關(guān)閉,風(fēng)閥C為常開狀態(tài),控制要求為:火災(zāi)時(shí)關(guān)閉,氣體滅火后開啟;風(fēng)管A設(shè)置了1個(gè)電動(dòng)密閉風(fēng)閥(圖1中用風(fēng)閥A表示),用于氦氣或氮?dú)馔蝗换虼罅啃孤稌r(shí)的事故前排風(fēng),風(fēng)閥A為常閉狀態(tài),控制要求為:氦氣或氮?dú)庑孤稌r(shí)開啟。

圖1 MRI機(jī)房通風(fēng)平面圖

由于氣體泄露的同時(shí)又發(fā)生火災(zāi)的可能性極小,故不考慮排風(fēng)機(jī)在排出泄露氣體的同時(shí)又需要?dú)怏w滅火控制器控制排風(fēng)機(jī)停止的情況,故事故前排風(fēng)及事故后排風(fēng)可共用一臺(tái)排風(fēng)機(jī)及一套主風(fēng)管。

對(duì)于送風(fēng)系統(tǒng),由于本建筑為感染樓,不同區(qū)域間有壓力梯度的要求,故暖通設(shè)置了負(fù)壓送風(fēng)機(jī),此風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行時(shí)具有隔離密閉功能。

2 MRI機(jī)房的氣體泄漏報(bào)警系統(tǒng)控制方案

當(dāng)氦氣或氮?dú)庑孤稌r(shí),為防止事故發(fā)生,應(yīng)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并開啟事故風(fēng)機(jī),故應(yīng)設(shè)置氣體泄漏報(bào)警系統(tǒng),該系統(tǒng)由氣體報(bào)警控制器、氣體濃度探測(cè)器、聲光報(bào)警器組成。

在MRI檢查室設(shè)置專用的氣體濃度探測(cè)器,氣體濃度探測(cè)器的選擇方案如表1所示。

表1 氣體濃度探測(cè)器的選擇方案

表1中,對(duì)于方案1,氦氣和氮?dú)獾拿芏染∮诳諝饷芏葹?.29 g/L,按GB 50028—2020《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》[3]第10.8.2條規(guī)定,當(dāng)檢測(cè)氣體密度低于空氣時(shí),探測(cè)器應(yīng)置在距頂棚0.3 m內(nèi)。對(duì)于方案2,因?yàn)榭諝庵饕傻獨(dú)夂脱鯕饧跋∮袣怏w等組成,故氮?dú)饣蚝庑孤稌r(shí)氧氣濃度必然發(fā)生變化,由于氧氣密度大于空氣密度,故探測(cè)器應(yīng)置在距地面0.3 m內(nèi)。

此外,探測(cè)器應(yīng)設(shè)定正常的濃度值范圍,當(dāng)檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的氣體濃度高于正常濃度范圍時(shí),應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

為了接受探測(cè)器的報(bào)警信號(hào),并向現(xiàn)場(chǎng)及遠(yuǎn)端控制室的人員發(fā)出警報(bào)、控制風(fēng)機(jī)的起動(dòng)、電動(dòng)風(fēng)閥的起閉,應(yīng)在MRI檢查室內(nèi)、外各設(shè)置1臺(tái)聲光報(bào)警器,并在控制室設(shè)置一臺(tái)氣體報(bào)警控制器,氣體報(bào)警控制器的具體要求可參考GB 16808—2008《可燃?xì)怏w報(bào)警控制器》[4]中的規(guī)定。

氣體泄漏報(bào)警系統(tǒng)控制流程圖如圖2所示,其主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn):

(1) 當(dāng)氣體報(bào)警控制器接收到探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)后,應(yīng)向消防控制室的火災(zāi)報(bào)警控制器輸出信號(hào)。

圖2 氣體泄漏報(bào)警系統(tǒng)控制流程圖

此處有一點(diǎn)值得注意,在氣體滅火過程中,由于鋼瓶噴出的滅火氣體會(huì)導(dǎo)致房間的空氣濃度變化,會(huì)引起氣體濃度探測(cè)器報(bào)警,為防止事故排風(fēng)機(jī)和風(fēng)閥誤動(dòng)作,應(yīng)對(duì)氣體滅火控制器的工作狀態(tài)進(jìn)行判斷。為達(dá)到此目的,火災(zāi)報(bào)警控制器應(yīng)將此時(shí)氣體滅火控制器的工作狀態(tài)信號(hào)反饋至氣體報(bào)警控制器,若氣體滅火控制器處在氣體滅火工作狀態(tài),則氣體報(bào)警控制器保持非報(bào)警狀態(tài),不發(fā)出啟動(dòng)信號(hào),電動(dòng)風(fēng)閥A保持常閉、電動(dòng)風(fēng)閥B保持常開,若氣體滅火控制器并未處在氣體滅火工作狀態(tài),則氣體報(bào)警控制器應(yīng)在10 s內(nèi)或延時(shí)1 min后發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

(2) 在自動(dòng)狀態(tài)下(手動(dòng)狀態(tài)下需按下控制器上的手動(dòng)啟動(dòng)按鈕),氣體報(bào)警控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)后應(yīng)在3 s或設(shè)定的延時(shí)時(shí)間結(jié)束后啟動(dòng)事故排風(fēng)機(jī),并控制電動(dòng)風(fēng)閥A開起、電動(dòng)風(fēng)閥B關(guān)閉,排風(fēng)機(jī)由平時(shí)通風(fēng)或停止?fàn)顟B(tài)切換至事故前排風(fēng)狀態(tài)。

(3) 排風(fēng)機(jī)、電動(dòng)風(fēng)閥的動(dòng)作信號(hào)應(yīng)由控制器傳送至消防控制室,當(dāng)排出完泄露氣體后,MRI檢查室的現(xiàn)場(chǎng)工作人員應(yīng)在控制器上手動(dòng)操作電動(dòng)風(fēng)閥A和B復(fù)位,事故風(fēng)機(jī)恢復(fù)至平時(shí)通風(fēng)狀態(tài)。

MRI機(jī)房氣體泄漏報(bào)警平面圖如圖3所示、MRI機(jī)房氣體泄漏報(bào)警系統(tǒng)圖如圖4所示。圖4中,氣體報(bào)警控制器采用總線接線方式,通過一根總線將氣體泄露報(bào)警設(shè)備接入系統(tǒng),控制模塊與風(fēng)閥A和B的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接,控制器通過輸出設(shè)定的電信號(hào)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)風(fēng)閥A和B的起閉。按16D303-2《常用風(fēng)機(jī)控制電路圖》[5]第93、94頁內(nèi)容,氣體報(bào)警控制器的動(dòng)合觸點(diǎn)通過控制線接入事故風(fēng)機(jī)的二次控制電路,當(dāng)觸點(diǎn)閉合時(shí),相應(yīng)的二次電路接通,實(shí)現(xiàn)事故風(fēng)機(jī)的起動(dòng)。

圖3 MRI機(jī)房氣體泄漏報(bào)警平面圖

3 MRI機(jī)房的氣體滅火系統(tǒng)控制方案

對(duì)于氣體滅火系統(tǒng),其控制方案較為常規(guī),這里僅分析對(duì)送、排風(fēng)系統(tǒng)的控制,其他內(nèi)容不再做詳細(xì)的介紹。MRI機(jī)房氣體滅火系統(tǒng)的控制流程如圖5所示。

圖4 MRI機(jī)房氣體泄漏報(bào)警系統(tǒng)圖

圖5 MRI機(jī)房氣體滅火系統(tǒng)控制流程圖

當(dāng)氣體滅火控制器接收到報(bào)警信號(hào)后并處于延時(shí)階段時(shí),為保持房間處于封閉狀態(tài),應(yīng)聯(lián)動(dòng)控制風(fēng)閥C關(guān)閉,對(duì)于送風(fēng)系統(tǒng),在其電源箱進(jìn)線開關(guān)處設(shè)置分勵(lì)脫扣附件及火災(zāi)報(bào)警控制模塊,發(fā)生火災(zāi)時(shí)由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器自動(dòng)切斷送風(fēng)系統(tǒng)的電源,氣體滅火期間送風(fēng)系統(tǒng)處于隔離密閉狀態(tài),故送風(fēng)機(jī)可不通過氣體滅火控制器控制。當(dāng)氣體滅火結(jié)束后由現(xiàn)場(chǎng)工作人員手動(dòng)開啟送風(fēng)機(jī)的電源。

對(duì)于事故排風(fēng)機(jī),其控制方式有2種:

(1) 通過電動(dòng)風(fēng)閥C的關(guān)閉聯(lián)鎖其停止,即電動(dòng)風(fēng)閥C執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)合觸點(diǎn)通過控制線接入事故風(fēng)機(jī)的二次控制電路,當(dāng)觸點(diǎn)閉合時(shí),相應(yīng)的二次電路接通,實(shí)現(xiàn)事故風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)。其控制原理可參考16D303-2《常用風(fēng)機(jī)控制電路圖》第13、14頁中280度電動(dòng)防火閥聯(lián)鎖排煙風(fēng)機(jī)停止的相關(guān)內(nèi)容。

(2) 在事故風(fēng)機(jī)控制箱旁設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警模塊箱,模塊的接入位置有2處可以選擇,第1處是至直接接入氣體滅火控制器中,當(dāng)MRI檢查室發(fā)生火災(zāi)時(shí),由氣體滅火控制器直接提供控制信號(hào)聯(lián)動(dòng)控制事故排風(fēng)機(jī)停止,當(dāng)本棟樓其它區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí),先由本棟樓的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器發(fā)出指令,傳送至氣體滅火控制器后再由其聯(lián)動(dòng)事故排風(fēng)機(jī)停止;第2處是接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的總線中,無論本棟樓何處發(fā)生火災(zāi)均由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器聯(lián)動(dòng)事故排風(fēng)機(jī)停止。當(dāng)氣體滅火結(jié)束后由現(xiàn)場(chǎng)工作人員在氣體滅火控制器上手動(dòng)操作使風(fēng)閥C恢復(fù)到常開狀態(tài),風(fēng)閥C聯(lián)鎖事故排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。

設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)至少保證第一種控制方案實(shí)施到位,第二種方案可以作為補(bǔ)充的措施,兩種方案同時(shí)實(shí)施就可實(shí)現(xiàn)對(duì)事故風(fēng)機(jī)的雙重控制,提高對(duì)事故風(fēng)機(jī)控制的可靠性。

MRI機(jī)房氣體滅火平面圖如圖6所示;MRI機(jī)房氣體滅火系統(tǒng)圖如圖7所示。

圖6 MRI機(jī)房氣體滅火平面圖

圖7 MRI機(jī)房氣體滅火系統(tǒng)圖

圖7中,氣體滅火控制器采用總線接線方式,通過一根總線將氣體滅火設(shè)備接入系統(tǒng),I/O模塊與風(fēng)閥C的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接,控制器通過輸出設(shè)定的電信號(hào)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)風(fēng)閥C的啟閉。事故風(fēng)機(jī)控制箱通過模塊箱接入氣體滅火控制器,對(duì)于該模塊箱,應(yīng)包含4個(gè)I模塊及1個(gè)I/O模塊,實(shí)現(xiàn)氣體滅火聯(lián)動(dòng)控制和信號(hào)反饋(手/自動(dòng)狀態(tài)信號(hào)、啟/停狀態(tài)信號(hào)、過負(fù)荷信號(hào))[6]。

4 結(jié) 語

對(duì)于可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)和氣體泄漏報(bào)警系統(tǒng),它們能在事故發(fā)生前及時(shí)預(yù)警并采取措施消除事故,對(duì)于氣體滅火系統(tǒng),它能在發(fā)生火災(zāi)時(shí)及時(shí)處理事故并有善后措施。由于醫(yī)院項(xiàng)目的功能較為復(fù)雜,存在各種大型設(shè)備及功能用房,在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)根據(jù)設(shè)備及房間類別合理選擇以上系統(tǒng),從而達(dá)到保護(hù)醫(yī)護(hù)人員和患者的安全、防止貴重設(shè)備及財(cái)產(chǎn)受到損失的目的。