淺談某綜合腫瘤治療中心的電氣消防設計

薛錦兒

【摘要】結合具體的工程，對特殊消防設計中遇到的難點和重點問題進行分析和總結，包括電氣消防設計的策略、火災探測器的選擇、消防應急照明的設置、高壓細水霧的聯動控制系統等內容以及自己的心得體會。

【關鍵詞】重離子治療;硼中子治療;質子治療;電氣消防設計;吸氣式感煙探測器;高壓細水霧滅火系統;消防應急照明

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

近年來，我國腫瘤治療邁入了超速發展的階段。2021年中國科學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技術協會第十次全國代表大會上，習近平總書記講到“醫用重離子加速器等高端醫療裝備國產化替代取得重大進展”。“十四五”規劃中指出“瞄準生命健康等前沿領域，實施一批具有前瞻性、戰略性的國家重大科技項目”，包括新型治療等前沿技術研發。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、質子治療裝置等，我國自主研發的腫瘤治療裝置將在“十四五”期間迎來發展的重大機遇，全國各地將會有更多的新型腫瘤治療裝置投入建設之中。

這些治療裝置由于其工藝的特殊性，其建筑設計與建設要求與一般腫瘤醫院存在較大區別。消防設計中無法滿足現行規范要求的部分，還需要組織項目特殊消防設計評審會。筆者有幸參與了國內幾個質子、重離子、硼中子治療中心的電氣設計，現以其中一個在建的綜合腫瘤治療中心為例，分析相關的電氣消防設計，根據設計過程中遇到的問題并結合特殊消防設計評審結論，對該項目的主要設計要點進行梳理。

1、項目概況

某大型綜合腫瘤醫院，項目定位為面向國際水準的高端腫瘤治療中心，在國際上首創性地將重離子治療裝置、硼中子治療裝置、質子治療裝置和常規放療裝置整合在一起，并配套影像中心、治療中心、醫護中心、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，負一層為裝置區和治療區，負二層為車庫及設備機房。

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、質子治療裝置先進腫瘤治療裝置，各治療裝置區主要分為裝置設備區和治療室，治療室和主要的裝置設備用房（加速器大廳）均布置在負一層。重離子治療裝置設備區主要包括：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，側墻及頂板厚度約0.8m～4.3m。硼中子治療裝置設備區主要包括：加速器大廳約140m²，凈高4m;調試室約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，側墻及頂板厚度約1m～2m。質子治療裝置設備區主要包括：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，側墻及頂板厚度約2m～3.5m。

3、設計難點

項目中重離子、硼中子、質子均為粒子治療裝置，由于其特殊的工藝要求，設備區及治療室部分消防設計存在無法滿足現行規范要求的情況，主要表現為以下幾點：一是裝置區高大空間連續連通且無法分割，防火分區超過設計規范要求;二是裝置區疏散出口數量及疏散距離無法滿足設計規范要求;三是重離子治療裝置設備的精密度非常高，無法設置噴淋、消火栓等以水作為滅火介質的設備，且裝置區容積較大和放射性環境，也難以采用氣體滅火系統;四是重離子加速器裝置區為輻射防護限制區域，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入，因此設備區未設置排煙系統。因此，在減少起火隱患避免火災的發生、對早期火情做出全方位的監控和預警、為盡早撲滅火情提供充足的時間條件這些方面，電氣消防設計中所采取的措施顯得尤為重要。

4、設計內容

4.1 設計原則

針對本項目的自身特點及特殊消防設計分析范圍，制定以下設計原則：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;二是通過設置管路吸氣式感煙火災探測器、故障電弧電氣火災監控探測器、剩余電流及測溫組合式電氣火災監控探測器，對早期的火情有更全面的探測和預防，及早探測，全方位監控，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損失;三是設置消防應急照明及疏散指示照明、聲光火災警報器及手動報警按鈕，火災情況下可將檢修人員盡快疏導至安全區域。本建筑內常規場所均按現行消防規范進行設計，下面主要介紹重離子、硼中子、質子裝置區及相關的治療室、設備房的消防設計要點及加強措施。

4.2 電線電纜選型

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

①裝置區集中布置的工藝設備配電電纜采用交聯聚乙烯絕緣、聚烯烴護套無鹵低煙阻燃A類電纜，少量的通用設備配電電纜（如照明、天車等）采用交聯聚乙烯絕緣、聚烯烴護套無鹵低煙阻燃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聚乙烯銅芯電纜電線。

4.3 探測器的選擇

本工程火災報警系統重點及難點即為火災探測探測器選擇，綜合考慮本項目特點，按環境特點設置相應類型的火災探測器。

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

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

③電纜密集敷設的電纜夾層強電橋架內：選用纜式線型感溫探測器。

4.4 火災預警系統

本工程設置電氣火災監控系統，系統由電氣火災監控器、剩余電流式電氣火災監控探測器、測溫式電氣火災監控探測器、故障電弧探測器組成。

①電氣火災監控器設于消防控制室內，電氣火災監控系統應具備圖形顯示裝置接入功能，實時傳送監控信息，顯示監控數值和報警部位;

②在加速器裝置區內超過12米的照明線路上設置具有探測故障電弧功能的電氣火災監控探測器，可以探測串聯故障電弧和并聯故障電弧，當探測到回路中的電弧半周期數達到設定值時，發出報警信號;

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

4.5 消防應急照明及疏散指示系統

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

4.6 消防聯動控制系統

本項目在各裝置治療室內設有高壓細水霧滅火裝置，裝置由水專業設計，高壓細水霧滅火系統由專用的高壓細水霧滅火控制器控制，采用高壓細水霧滅火控制器直接連接火災探測器方式，控制器消防控制室內，將狀態信號由通訊線反饋火災報警聯動控制器。

4.7 特殊消防設計及評估

為了評估各裝置區及治療室的消防安全性，本項目組織了專業的特殊消防設計并經過特殊消防專家論證和評審。特殊消防設計是借助消防安全工程學的方法和手段，在對具體建筑物的火災風險、火災發展狀況及主動和被動防火措施的實際效果進行個案評估的基礎上確定該建筑所需要的消防措施的分析方法。通過分析設計火災場景、煙氣模擬、人員疏散策略的設置，在現有設計方案和加強措施下，人員均能在所需的安全疏散時間內疏散，有效的保證各裝置治療區的消防安全性。

結語：

此類新型腫瘤治療中心既屬于重要的醫療建筑，又有著特殊工藝的工業屬性。重離子、硼中子、質子加速器作為治療裝置，在國家政策背景和社會發展需求下，后續也將會有更多的工程投入建設之中。希望通過此文與類似工藝的項目進行設計案例的對標，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計師分享并共同思考，總結類似工程經驗，多角度使設計的項目真正安全及可靠，很好的保護人民的生命和財產安全。

參考文獻：

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[3]中國建筑東北設計研究院有限公司，等.

GB51348-2019民用建筑電氣設計標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2019.