浅谈某综合肿瘤治疗中心的电气消防设计

薛锦儿

【摘要】结合具体的工程，对特殊消防设计中遇到的难点和重点问题进行分析和总结，包括电气消防设计的策略、火灾探测器的选择、消防应急照明的设置、高压细水雾的联动控制系统等内容以及自己的心得体会。

【关键词】重离子治疗;硼中子治疗;质子治疗;电气消防设计;吸气式感烟探测器;高压细水雾灭火系统;消防应急照明

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

近年来，我国肿瘤治疗迈入了超速发展的阶段。2021年中国科学院第二十次院士大会、中国工程院第十五次院士大会和中国科学技术协会第十次全国代表大会上，习近平总书记讲到“医用重离子加速器等高端医疗装备国产化替代取得重大进展”。“十四五”规划中指出“瞄准生命健康等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目”，包括新型治疗等前沿技术研发。目前国际上具有代表性的新型肿瘤治疗装置主要有：重离子治疗装置、硼中子治疗装置、质子治疗装置等，我国自主研发的肿瘤治疗装置将在“十四五”期间迎来发展的重大机遇，全国各地将会有更多的新型肿瘤治疗装置投入建设之中。

这些治疗装置由于其工艺的特殊性，其建筑设计与建设要求与一般肿瘤医院存在较大区别。消防设计中无法满足现行规范要求的部分，还需要组织项目特殊消防设计评审会。笔者有幸参与了国内几个质子、重离子、硼中子治疗中心的电气设计，现以其中一个在建的综合肿瘤治疗中心为例，分析相關的电气消防设计，根据设计过程中遇到的问题并结合特殊消防设计评审结论，对该项目的主要设计要点进行梳理。

1、项目概况

某大型综合肿瘤医院，项目定位为面向国际水准的高端肿瘤治疗中心，在国际上首创性地将重离子治疗装置、硼中子治疗装置、质子治疗装置和常规放疗装置整合在一起，并配套影像中心、治疗中心、医护中心、会议中心、肿瘤研究中心和高端病房等配套，一站式解决与肿瘤治疗的相关课题。项目总用地面积约33354平方米，总建筑面积约10.5万平方米，地面为三栋建筑（其中重离子、硼中子和质子治疗中心为多层建筑，肿瘤研究中心为12层高层综合体），地下室两层，负一层为装置区和治疗区，负二层为车库及设备机房。

2、项目特点

本项目集成了重离子治疗装置、硼中子治疗装置、质子治疗装置先进肿瘤治疗装置，各治疗装置区主要分为装置设备区和治疗室，治疗室和主要的装置设备用房（加速器大厅）均布置在负一层。重离子治疗装置设备区主要包括：加速器大厅约1400m²，净高约11.2m，高能爬升段约850m²，净高约23m;治疗室包括：4个普通治疗室各约150m²，净高3.3～5.5m;1个Gantry治疗室约420m2，净高23m。房间墙体均为厚混凝土墙，侧墙及顶板厚度约0.8m～4.3m。硼中子治疗装置设备区主要包括：加速器大厅约140m²，净高4m;调试室约50m²，净高4m;治疗室包括：2个普通治疗室各约95m²，净高4m。房间墙体均为厚混凝土墙，侧墙及顶板厚度约1m～2m。质子治疗装置设备区主要包括：加速器大厅约650m2，净高5m;治疗室包括：3个Gantry治疗室各约200m²，净高约30m;1个水平眼束治疗室约150㎡，净高5m。房间墙体均为厚混凝土墙，侧墙及顶板厚度约2m～3.5m。

3、设计难点

项目中重离子、硼中子、质子均为粒子治疗装置，由于其特殊的工艺要求，设备区及治疗室部分消防设计存在无法满足现行规范要求的情况，主要表现为以下几点：一是装置区高大空间连续连通且无法分割，防火分区超过设计规范要求;二是装置区疏散出口数量及疏散距离无法满足设计规范要求;三是重离子治疗装置设备的精密度非常高，无法设置喷淋、消火栓等以水作为灭火介质的设备，且装置区容积较大和放射性环境，也难以采用气体灭火系统;四是重离子加速器装置区为辐射防护限制区域，正常情况下没有人员活动，只有检修或维保的时候允许工作人员进入，因此设备区未设置排烟系统。因此，在减少起火隐患避免火灾的发生、对早期火情做出全方位的监控和预警、为尽早扑灭火情提供充足的时间条件这些方面，电气消防设计中所采取的措施显得尤为重要。

4、设计内容

4.1 设计原则

针对本项目的自身特点及特殊消防设计分析范围，制定以下设计原则：一是选用燃烧性能等级较高的配电电缆，避免由于电气线路所引起的火灾;二是通过设置管路吸气式感烟火灾探测器、故障电弧电气火灾监控探测器、剩余电流及测温组合式电气火灾监控探测器，对早期的火情有更全面的探测和预防，及早探测，全方位监控，为消防扑救及救援争取更充足的时间，避免或减缓火势向建筑物周边或相邻楼层蔓延，尽量减少人员伤亡和财产损失;三是设置消防应急照明及疏散指示照明、声光火灾警报器及手动报警按钮，火灾情况下可将检修人员尽快疏导至安全区域。本建筑内常规场所均按现行消防规范进行设计，下面主要介绍重离子、硼中子、质子装置区及相关的治疗室、设备房的消防设计要点及加强措施。

4.2 电线电缆选型

各装置设备区内主要设备为磁铁、加速腔、真空设备、束测设备以及相应的支架等，主要由金属、环氧树脂、陶瓷等材料组成，均为不燃、难燃或阻燃材料。因加速器等设备用电量很大，装置区内存在大量集中敷设的电力电缆，考虑到用电安全，避免由于电气线路引起的火灾，对电线电缆的燃烧性能选择如下：

①装置区集中布置的工艺设备配电电缆采用交联聚乙烯绝缘、聚烯烃护套无卤低烟阻燃A类电缆，少量的通用设备配电电缆（如照明、天车等）采用交联聚乙烯绝缘、聚烯烃护套无卤低烟阻燃B类电缆。选用电线、电缆的燃烧性能不低于B1级、产烟毒性不低于t0级、燃烧滴落物、微粒等级不低于d0级。

②所有消防设备供电干线线路采用矿物绝缘类不燃性电缆，分支线路采用无卤低烟阻燃耐火交联聚乙烯铜芯电缆电线。

4.3 探测器的选择

本工程火灾报警系统重点及难点即为火灾探测探测器选择，综合考虑本项目特点，按环境特点设置相应类型的火灾探测器。

①在加速器大厅、Gantry治疗室、设备吊装大厅等超过12米高大空间且不适宜安装线型光束感烟火灾探测器的场所设置管路采样式吸气感烟火灾探测器;

②设置大空间智能灭火系统的转运大厅、高压细水雾灭火系统的治疗室、气体灭火系统的工艺控制机房：选用感温及感烟探测器或烟温感组合探测器;

③电缆密集敷设的电缆夹层强电桥架内：选用缆式线型感温探测器。

4.4 火灾预警系统

本工程设置电气火灾监控系统，系统由电气火灾监控器、剩余电流式电气火灾监控探测器、测温式电气火灾监控探测器、故障电弧探测器组成。

①电气火灾监控器设于消防控制室内，电气火灾监控系统应具备图形显示装置接入功能，实时传送监控信息，显示监控数值和报警部位;

②在加速器装置区内超过12米的照明线路上设置具有探测故障电弧功能的电气火灾监控探测器，可以探测串联故障电弧和并联故障电弧，当探测到回路中的电弧半周期数达到设定值时，发出报警信号;

③在加速器装置区及其治疗室内的配电柜（箱）设置剩余电流及测温一体探测器，剩余电流动作报警值按300mA设定，测温式火灾探测器的动作报警值按所选电缆最高耐温的70%～80%设定。

4.5 消防应急照明及疏散指示系统

本项目采用集中电源集中控制型消防应急照明和疏散指示系统。各加速器装置区及其治疗室雖未纳入任何防火分区，也不属于规范中需设置消防应急照明灯及标志灯的场所，但考虑到装置区内和治疗室内少数人员的安全，本设计在以上两个区域的人员通行路线上均设置了消防应急疏散照明灯具，并且单独设置配电回路，电源引自临近防火分区的集中电源。

4.6 消防联动控制系统

本项目在各装置治疗室内设有高压细水雾灭火装置，装置由水专业设计，高压细水雾灭火系统由专用的高压细水雾灭火控制器控制，采用高压细水雾灭火控制器直接连接火灾探测器方式，控制器消防控制室内，将状态信号由通讯线反馈火灾报警联动控制器。

4.7 特殊消防设计及评估

为了评估各装置区及治疗室的消防安全性，本项目组织了专业的特殊消防设计并经过特殊消防专家论证和评审。特殊消防设计是借助消防安全工程学的方法和手段，在对具体建筑物的火灾风险、火灾发展状况及主动和被动防火措施的实际效果进行个案评估的基础上确定该建筑所需要的消防措施的分析方法。通过分析设计火灾场景、烟气模拟、人员疏散策略的设置，在现有设计方案和加强措施下，人员均能在所需的安全疏散时间内疏散，有效的保证各装置治疗区的消防安全性。

结语：

此类新型肿瘤治疗中心既属于重要的医疗建筑，又有着特殊工艺的工业属性。重离子、硼中子、质子加速器作为治疗装置，在国家政策背景和社会发展需求下，后续也将会有更多的工程投入建设之中。希望通过此文与类似工艺的项目进行设计案例的对标，为同类项目的电气消防策略提供参考，更多的是与众多电气设计师分享并共同思考，总结类似工程经验，多角度使设计的项目真正安全及可靠，很好的保护人民的生命和财产安全。

参考文献：

[1]公安部四川消防研究所，等.GB50016-2014建筑设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2018.

[2]公安部沈阳消防研究所，等.GB50116-2013火灾自动报警系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[3]中国建筑东北设计研究院有限公司，等.

GB51348-2019民用建筑电气设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.