羅林生

(福建省建筑設計研究院 福建福州 350001)

福州某醫(yī)院直線加速器室空調通風系統(tǒng)設計

羅林生

(福建省建筑設計研究院 福建福州 350001)

結合福州某醫(yī)院直線加速器室空調、通風設計實例，詳細介紹了直線加速器室空調、通風設計的注意事項與方法，包括合理確定室內(nèi)設備散熱量，新風系統(tǒng)方案的選擇，排風換氣量的計算以及輻射防護措施等。

直線加速器;空調;通風;輻射防護

0 引言

醫(yī)用直線加速器是一種把高能物理運用到醫(yī)療技術上的高新科技產(chǎn)品，是目前治療腫瘤的外放射治療主要設備，也是醫(yī)院最昂貴的醫(yī)療設備之一。隨著科學技術的發(fā)展和核技術的廣泛應用，加速器等大型設備正在進入各類醫(yī)院用于腫瘤患者的放射治療。腫瘤放療就是利用其高能射線束殺死腫瘤細胞和病變組織，以解除腫瘤患者的痛苦，達到治療目的[1-2]。合理的溫濕度以及空調通風系統(tǒng)采取必要的輻射防護措施，是保證其穩(wěn)定安全運行的必要條件。

1 工程概況

該工程為福州市某醫(yī)院的新建工程，總建筑面積9 117.6m2，建筑高度8.95m，地下2層，地上2層，為多層公共建筑。直線加速器位于地下二層，兩個直線加速器室。兩個直線加速器共用一間控制室、模具存放間、加速器水冷機房以及新排風機房?？刂剖?、模具存放間和加速器冷水機房水冷機房位于地下二層，地下二層其余空間主要為候診區(qū)以及配套輔助用房等，布局如圖1所示。新排風機房位于地下一層，直線加速器室的正上方。

圖1 直線加速器室布局及暖通預埋管平面圖

2 空調通風系統(tǒng)設計

2.1 空調負荷計算

空調負荷計算首先必須確定室內(nèi)外設計參數(shù)，本工程室外設計參數(shù)采用福州地區(qū)室外設計參數(shù)。室內(nèi)設計參數(shù)根據(jù)《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GB50736-2012[3]以及院方提供直線加速器室內(nèi)環(huán)境溫濕度、通風換氣次數(shù)的具體要求設定，如表1所示。

表1 室內(nèi)設計參數(shù)

空調冷負荷包括：通過維護結構傳入的冷負荷，人體帶入的顯熱及潛熱冷負荷，照明和設備的冷負荷以及新風帶入的冷負荷等；空調熱負荷包括：維護結構傳入的熱負荷以及新風帶入的熱負荷等?？紤]到該工程直線加速器為地下二層，維護結構傳入的冷熱負荷占比很小，幾乎可以忽略不計，且都為內(nèi)區(qū)房間，冬季運行時主要還是以制冷為主。

直線加速器室及控制室室內(nèi)設備發(fā)熱量較大，對空調負荷的影響特別大，設備的具體散熱量應以實際設備樣本上的參數(shù)為準，該工程相關設備熱負荷數(shù)據(jù)由院方提供，如表2所示。

表2 室內(nèi)設備散熱量參數(shù)

水冷機房內(nèi)設備散熱量需根據(jù)水冷機具體形式確定，水冷機有分體式和一體式兩種。分體式水冷機包括水冷室外機和水冷主機，水冷機熱量通過水冷室外機排至室外；但水冷機室外機與水冷機主機的距離不應超過30m，水冷機室外機與水冷機主機的高度差為向上不超過20m，向下不超過5m。一體式水冷機熱量直接排至水冷機房內(nèi)，單臺水冷機散熱量為15kW。該工程受建筑條件限制，不能滿足分體式水冷機管長及高差的限制，采用一體式水冷機，水冷機房內(nèi)散熱量達到30kW。

2.2 空調系統(tǒng)設計

直線加速器室由于使用時間以及其負荷、室內(nèi)環(huán)境要求的特殊性。該工程直線加速器室采用恒溫恒濕精密空調形式，每間直線加速器室設置一臺恒溫恒濕精密空調，單臺總制冷量15.9kW，顯熱冷量14.5kW，風量4 650m3/h(回風工況溫度24℃，相對濕度50%)?？紤]到精密空調負荷主要以顯熱為主，新風采用全熱交換新風機組。新風帶入的濕負荷難以消除，新風采用變冷媒流量多聯(lián)式新風機組；新風量按換氣次數(shù)10次/h計算，每間直線加速器室設置一臺一拖一變冷媒流量多聯(lián)式新風機組，單臺新風量為2 000m3/h，制冷量為28kW，制熱量為24.5kW。

水冷機房設置一套獨立的變冷媒流量多聯(lián)式空調系統(tǒng)，采用2臺室內(nèi)機(單臺制冷量16kW)，用以消除一體式水冷機散熱量?？刂剖?、模具室以及二次候診區(qū)空調為傳統(tǒng)一拖多變冷媒流量多聯(lián)式中央空調系統(tǒng)。

同時，根據(jù)《綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范》GB51039-2014[4]中要求，以及為了滿足醫(yī)院室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生標準，該工程新風機進風口、恒溫恒濕精密空調和室內(nèi)機回風口均設有光催化靜電介質空氣過濾器，光催化靜電介質空氣過濾器性能：除塵效率>F7，除菌效率>99%，除甲醛率>80%，與空氣處理機組、新風處理機、風機盤管聯(lián)動。空調通風平面如圖2所示。

圖2 直線加速器空調通風平面圖

2.3 通風系統(tǒng)設計

直線加速器運行治療過程中，空氣在強電離輻射的照射下，會產(chǎn)生少量有害的臭氧和氮氧化物。當用大于10MW的X線時還會產(chǎn)生微量感生放射性物質。在同樣的條件下，臭氧的輻射產(chǎn)額為氮氧化物的3倍，而臭氧的允許濃度比氮氧化物約低17倍，且感生放射性物質的壽命很短[5-6]。正是由于臭氧的毒性大，產(chǎn)額高，且能使橡膠等材料加速老化，所以設計通風系統(tǒng)時只考慮臭氧的影響，即滿足工作場所臭氧的濃度限值為0.3mg/m3[6]。根據(jù)稀釋工作場所臭氧溶度，直線加速器室通風換氣次數(shù)應達到每小時7～8次；同時為了防止污染物外泄，維持房間內(nèi)微負壓，排風量按新風量的1.1倍計算，即排風量按每小時換氣次數(shù)11次計算。由于排放的臭氧及氮氧化物量相對較少，對環(huán)境不會產(chǎn)生較大的影響，故直接由屋面排入大氣。由于臭氧及氮氧化物比重大于空氣比重，因此室內(nèi)排風口設置在房間下部距地300mm高處，以利于有害物的排出。其他區(qū)域排風滿足人員新風以及房間的換氣需求即可。布置平面如圖2所示。

同時，直線加速器室采用氣體消防，送排風系統(tǒng)與平時新風及排風系統(tǒng)共用，減少預埋管件數(shù)量，簡化氣體消防的控制流程。送、排風管穿直線加速器頂板處設70℃電動防火閥，火災時由消控中心或現(xiàn)場手動控制關閉送排風機和電動防火閥，待氣體滅火后再控制開啟電動防火閥和風機。氣體消防采用的七氟丙烷，密度比空氣大，排風口需設置在房間下部距地300mm高處，采用上送下排系統(tǒng)，這與平時排風系統(tǒng)吻合。

2.4 其他注意事項

直線加速器頂板等中心軸線正上方設有工字梁，工字梁位置如圖1所示，工字梁下方的吊頂需要預留600mm～800mm 寬滑車通道，工字梁下方不得有管道橫穿。

3 空調通風輻射防護設計

直線加速器室的屏蔽墻采用混凝土一次性澆鑄而成，空調系統(tǒng)管道穿直線加速器室需設預埋管，每間直線加速器室包括：尺寸為600mm×600mm新排風系統(tǒng)預埋管2個，尺寸為Φ150恒溫恒濕精密空調冷媒系統(tǒng)預埋管1個，以及尺寸為Φ150直線加速器冷卻水系統(tǒng)預埋管1個。所有預埋管必須跟混凝土澆鑄同時進行，一次到位。所有預埋管件均避開主輻射區(qū)域，采用斜45℃埋管，最大限度減少通過空調管道的輻射量。預埋管平面如圖1所示。

預埋管會使防護墻的局部厚度減少，因此該工程在風管、冷媒管及水冷系統(tǒng)管道穿越防護墻處采用一定長度鉛板外包防護。以上所有防護措施應由當?shù)氐姆派浞雷o權威部門校核達到防護要求后方可實施。

感生放射性來源于直線加速器治療室內(nèi)的空氣受到高能粒子照射時產(chǎn)生的感生放射性核素，如3H、7Be、11C、13N、15O、41Ar等[7]。感生放射性核素的半衰期長短不一，短者只有7.3s，長者達121.53d[7]。所以在直線加速器停止工作后，長半衰性感生放射性核素仍然存在，不應立即打開防護門，而應繼續(xù)通風一段時間，最少保證房間一次換氣，以便臭氧、氮氧化物以及感生放射性核素的排出，避免造成對人員的傷害。本次設計換氣次數(shù)為10次/h，因此在直線加速器停止工作6min之后，人員方可進入。

4 結語

(1)直線加速器室采用恒溫恒濕精密空調系統(tǒng)，考慮到精密空調高顯熱比，新風不宜采用全熱交換器，以免新風帶入的濕負荷難以消除，造成室內(nèi)濕度超出設計要求。

(2)水冷機房內(nèi)設備散熱量與水冷機具體形式相關，水冷機房空調負荷應根據(jù)具體形式確認。

(3)直線加速器室運行過程中會產(chǎn)生臭氧、氮氧化物和感生放射性物質，故應確定合理通風換氣次數(shù)，排風口置于房間下部，并應與氣體消防后的事故排風系統(tǒng)合用，減少預埋管數(shù)量。直線加速器停止工作后，應繼續(xù)通風一段時間，保證房間一次換氣后，人員方可進入。

(4)該工程所有空調通風預埋管均采用斜45℃埋管，并在管道穿越防護墻處采用一定長度鉛板外包防護，且應經(jīng)當?shù)氐姆派浞雷o權威部門校核達到防護要求后方可實施。

[1] 胡遣民. 腫瘤放射物理學[M].北京：原子能出版社，1999:239-240.

[2] 馮寧遠，謝虎臣，史榮，等.實用放射治療物理學[M].北京：北京醫(yī)科大學、中國協(xié)和醫(yī)科大學聯(lián)合出版杜，1998：223-224.

[3] GB50736-2012 民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012:6-8.

[4] GB51039-2014 綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2014：37.

[5] Paul Ninomura,richard Hermans. Ventilation standard for health care facilities[J]. ASHRAEJ,2008,50(10):52-58.

[6] GBZ2.1-2007 工作場所有害因素職業(yè)接觸限值·化學有害因素[S]. 北京：人民衛(wèi)生出版社，2007：3-12.

[7] 潘贊帥，曹業(yè)玲，張建忠.醫(yī)院放療機房空調通風設計[J].建筑熱能通風空調，2016(3)：52-55.

Design of air conditioning and ventilation system for linear accelerator room in a hospital of Fuzhou

LUOLinsheng

(Fujian Provincial Institute of Architectural Design and Research,Fuzhou 350001)

According to Fuzhou a hospital linear accelerator room air conditioning and ventilation design examples, this paper introduced in detail the matters needing attention in the design of air conditioning and ventilation in linear accelerator room, including reasonable determination of indoor heat dissipation，selection of fresh air system、calculation of ventilation volume and radiation protection measures.

Linear accelerator;Air conditioner;Ventilation;Radiation protection

羅林生(1985.3- )，男，工程師。

E-mail:286476499@qq.com

2017-02-17

TU83

A

1004-6135(2017)05-0107-03