福州某医院直线加速器室空调通风系统设计

罗林生

(福建省建筑设计研究院 福建福州 350001)

福州某医院直线加速器室空调通风系统设计

罗林生

(福建省建筑设计研究院 福建福州 350001)

结合福州某医院直线加速器室空调、通风设计实例，详细介绍了直线加速器室空调、通风设计的注意事项与方法，包括合理确定室内设备散热量，新风系统方案的选择，排风换气量的计算以及辐射防护措施等。

直线加速器;空调;通风;辐射防护

0 引言

医用直线加速器是一种把高能物理运用到医疗技术上的高新科技产品，是目前治疗肿瘤的外放射治疗主要设备，也是医院最昂贵的医疗设备之一。随着科学技术的发展和核技术的广泛应用，加速器等大型设备正在进入各类医院用于肿瘤患者的放射治疗。肿瘤放疗就是利用其高能射线束杀死肿瘤细胞和病变组织，以解除肿瘤患者的痛苦，达到治疗目的[1-2]。合理的温湿度以及空调通风系统采取必要的辐射防护措施，是保证其稳定安全运行的必要条件。

1 工程概况

该工程为福州市某医院的新建工程，总建筑面积9 117.6m2，建筑高度8.95m，地下2层，地上2层，为多层公共建筑。直线加速器位于地下二层，两个直线加速器室。两个直线加速器共用一间控制室、模具存放间、加速器水冷机房以及新排风机房。控制室、模具存放间和加速器冷水机房水冷机房位于地下二层，地下二层其余空间主要为候诊区以及配套辅助用房等，布局如图1所示。新排风机房位于地下一层，直线加速器室的正上方。

图1 直线加速器室布局及暖通预埋管平面图

2 空调通风系统设计

2.1 空调负荷计算

空调负荷计算首先必须确定室内外设计参数，本工程室外设计参数采用福州地区室外设计参数。室内设计参数根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012[3]以及院方提供直线加速器室内环境温湿度、通风换气次数的具体要求设定，如表1所示。

表1 室内设计参数

空调冷负荷包括：通过维护结构传入的冷负荷，人体带入的显热及潜热冷负荷，照明和设备的冷负荷以及新风带入的冷负荷等；空调热负荷包括：维护结构传入的热负荷以及新风带入的热负荷等。考虑到该工程直线加速器为地下二层，维护结构传入的冷热负荷占比很小，几乎可以忽略不计，且都为内区房间，冬季运行时主要还是以制冷为主。

直线加速器室及控制室室内设备发热量较大，对空调负荷的影响特别大，设备的具体散热量应以实际设备样本上的参数为准，该工程相关设备热负荷数据由院方提供，如表2所示。

表2 室内设备散热量参数

水冷机房内设备散热量需根据水冷机具体形式确定，水冷机有分体式和一体式两种。分体式水冷机包括水冷室外机和水冷主机，水冷机热量通过水冷室外机排至室外；但水冷机室外机与水冷机主机的距离不应超过30m，水冷机室外机与水冷机主机的高度差为向上不超过20m，向下不超过5m。一体式水冷机热量直接排至水冷机房内，单台水冷机散热量为15kW。该工程受建筑条件限制，不能满足分体式水冷机管长及高差的限制，采用一体式水冷机，水冷机房内散热量达到30kW。

2.2 空调系统设计

直线加速器室由于使用时间以及其负荷、室内环境要求的特殊性。该工程直线加速器室采用恒温恒湿精密空调形式，每间直线加速器室设置一台恒温恒湿精密空调，单台总制冷量15.9kW，显热冷量14.5kW，风量4 650m3/h(回风工况温度24℃，相对湿度50%)。考虑到精密空调负荷主要以显热为主，新风采用全热交换新风机组。新风带入的湿负荷难以消除，新风采用变冷媒流量多联式新风机组；新风量按换气次数10次/h计算，每间直线加速器室设置一台一拖一变冷媒流量多联式新风机组，单台新风量为2 000m3/h，制冷量为28kW，制热量为24.5kW。

水冷机房设置一套独立的变冷媒流量多联式空调系统，采用2台室内机(单台制冷量16kW)，用以消除一体式水冷机散热量。控制室、模具室以及二次候诊区空调为传统一拖多变冷媒流量多联式中央空调系统。

同时，根据《综合医院建筑设计规范》GB51039-2014[4]中要求，以及为了满足医院室内环境卫生标准，该工程新风机进风口、恒温恒湿精密空调和室内机回风口均设有光催化静电介质空气过滤器，光催化静电介质空气过滤器性能：除尘效率>F7，除菌效率>99%，除甲醛率>80%，与空气处理机组、新风处理机、风机盘管联动。空调通风平面如图2所示。

图2 直线加速器空调通风平面图

2.3 通风系统设计

直线加速器运行治疗过程中，空气在强电离辐射的照射下，会产生少量有害的臭氧和氮氧化物。当用大于10MW的X线时还会产生微量感生放射性物质。在同样的条件下，臭氧的辐射产额为氮氧化物的3倍，而臭氧的允许浓度比氮氧化物约低17倍，且感生放射性物质的寿命很短[5-6]。正是由于臭氧的毒性大，产额高，且能使橡胶等材料加速老化，所以设计通风系统时只考虑臭氧的影响，即满足工作场所臭氧的浓度限值为0.3mg/m3[6]。根据稀释工作场所臭氧溶度，直线加速器室通风换气次数应达到每小时7～8次；同时为了防止污染物外泄，维持房间内微负压，排风量按新风量的1.1倍计算，即排风量按每小时换气次数11次计算。由于排放的臭氧及氮氧化物量相对较少，对环境不会产生较大的影响，故直接由屋面排入大气。由于臭氧及氮氧化物比重大于空气比重，因此室内排风口设置在房间下部距地300mm高处，以利于有害物的排出。其他区域排风满足人员新风以及房间的换气需求即可。布置平面如图2所示。

同时，直线加速器室采用气体消防，送排风系统与平时新风及排风系统共用，减少预埋管件数量，简化气体消防的控制流程。送、排风管穿直线加速器顶板处设70℃电动防火阀，火灾时由消控中心或现场手动控制关闭送排风机和电动防火阀，待气体灭火后再控制开启电动防火阀和风机。气体消防采用的七氟丙烷，密度比空气大，排风口需设置在房间下部距地300mm高处，采用上送下排系统，这与平时排风系统吻合。

2.4 其他注意事项

直线加速器顶板等中心轴线正上方设有工字梁，工字梁位置如图1所示，工字梁下方的吊顶需要预留600mm～800mm 宽滑车通道，工字梁下方不得有管道横穿。

3 空调通风辐射防护设计

直线加速器室的屏蔽墙采用混凝土一次性浇铸而成，空调系统管道穿直线加速器室需设预埋管，每间直线加速器室包括：尺寸为600mm×600mm新排风系统预埋管2个，尺寸为Φ150恒温恒湿精密空调冷媒系统预埋管1个，以及尺寸为Φ150直线加速器冷却水系统预埋管1个。所有预埋管必须跟混凝土浇铸同时进行，一次到位。所有预埋管件均避开主辐射区域，采用斜45℃埋管，最大限度减少通过空调管道的辐射量。预埋管平面如图1所示。

预埋管会使防护墙的局部厚度减少，因此该工程在风管、冷媒管及水冷系统管道穿越防护墙处采用一定长度铅板外包防护。以上所有防护措施应由当地的放射防护权威部门校核达到防护要求后方可实施。

感生放射性来源于直线加速器治疗室内的空气受到高能粒子照射时产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长短不一，短者只有7.3s，长者达121.53d[7]。所以在直线加速器停止工作后，长半衰性感生放射性核素仍然存在，不应立即打开防护门，而应继续通风一段时间，最少保证房间一次换气，以便臭氧、氮氧化物以及感生放射性核素的排出，避免造成对人员的伤害。本次设计换气次数为10次/h，因此在直线加速器停止工作6min之后，人员方可进入。

4 结语

(1)直线加速器室采用恒温恒湿精密空调系统，考虑到精密空调高显热比，新风不宜采用全热交换器，以免新风带入的湿负荷难以消除，造成室内湿度超出设计要求。

(2)水冷机房内设备散热量与水冷机具体形式相关，水冷机房空调负荷应根据具体形式确认。

(3)直线加速器室运行过程中会产生臭氧、氮氧化物和感生放射性物质，故应确定合理通风换气次数，排风口置于房间下部，并应与气体消防后的事故排风系统合用，减少预埋管数量。直线加速器停止工作后，应继续通风一段时间，保证房间一次换气后，人员方可进入。

(4)该工程所有空调通风预埋管均采用斜45℃埋管，并在管道穿越防护墙处采用一定长度铅板外包防护，且应经当地的放射防护权威部门校核达到防护要求后方可实施。

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

[2] 冯宁远，谢虎臣，史荣，等.实用放射治疗物理学[M].北京：北京医科大学、中国协和医科大学联合出版杜，1998：223-224.

[3] GB50736-2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012:6-8.

[4] GB51039-2014 综合医院建筑设计规范[S].北京：中国计划出版社，2014：37.

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

[6] GBZ2.1-2007 工作场所有害因素职业接触限值·化学有害因素[S]. 北京：人民卫生出版社，2007：3-12.

[7] 潘赞帅，曹业玲，张建忠.医院放疗机房空调通风设计[J].建筑热能通风空调，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

罗林生(1985.3- )，男，工程师。

E-mail:286476499@qq.com

2017-02-17

TU83

A

1004-6135(2017)05-0107-03