特殊消防设计?!重离子医学中心大楼项目

15:10 - 23/12/2021 | 来自:医疗建筑师联盟

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      重离子治疗是当代医疗界较为先进有效的放射治疗方法,目前,一些国家已利用此项技术治疗各种癌症患者数千例。近年来,我国上海、武威、兰州的重离子医院相继落成并投入使用。

      2020年,中国科学院大学附属肿瘤医院(浙江省肿瘤医院)与中国科学院近代物理研究所合作,采用国产第二代重离子治疗系统,拟打造一个以医用重离子治疗装置为主体的重离子治疗中心,带动重离子医学临床诊疗、技术研发和装置制造等相关产业发展。



一、项目概况


中国科学院大学附属肿瘤医院项目总用地面积为5800m²,建筑面积为14000m²,地下2层,地上3层,是以重离子治疗为主,集医、教、研为一体的、国际先进的肿瘤医学中心。主要用房包括含重离子治疗装置及其配套工艺用房、4个治疗室、影像检查用房、医护用房及后勤与设备的配套用房等。
项目为多层公共建筑,建筑高度为19.5m,地上结构形式为钢框架-剪力墙结构,地下结构形式为框架-剪力墙结构,耐火等级为地上二级、地下一级,建筑设计使用年限为50年。建筑各层主要功能布置见表1。


表1 功能用房表



重离子装置区主要包括:加速器大厅、高能爬升区(相当于设备管线层)、普通治疗室、水平治疗室等。因该区域对大体积混凝土浇筑、结构自防水、结构荷载、辐射防护等均有较高的要求,与其相关的建筑设计标准多、范围广。



二、项目实施的难点


本项目在初步设计评审阶段须进行消防专项论证和专家评审,作为省、市两级建设主管部门的批复依据之一。由于重离子装置区有特殊的工艺和辐射防护要求,与现行的消防设计规范有冲突,主要表现为:


(一)防火分区过大
重离子装置区连通地下二层至地上二层,由于工艺要求空间连续连通且无法分割,重离子装置区要连通空间的面积约为 4320m²,该防火分区面积超过《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)中的表5.3.1规定的地下设备区防火分区面积不应大于1000m²的要求。

(二)疏散距离过大,疏散出口数量受限
重离子装置区为了满足辐射防护的要求,只能根据防辐射计算设置迷宫出口,且出口数量和位置受到严格限制。特殊的工艺要求导致疏散出口和疏散距离无法满足《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)中的5.5.15条及表5.5.17的要求。


(三)无法设置自动喷水灭火系统

重离子治疗装置的精密度非常高,水对超大用电设备将造成不可逆的毁坏,且装置区内的辐射环境将使其内部的水受到活化,从而产生辐射污染,因此装置区无法设置喷淋、消火栓等以水作为灭火介质的设备。另外由于装置区容积较大且为放射性环境,也难以采用气体消防系统。
考虑重离子装置区的设备均为不燃、难燃或阻燃材料,同时重离子装置区,只有在检修和设备维护时才有人,因此针对该区域采用特殊消防设计并评估其安全性。
根据《建设工程消防设计审查验收管理暂行规定》(住建部令第 51号),拟采用的新技术、新工艺、新材料不符合国家工程建设消防技术标准规定的特殊建设工程须进行特殊消防设计,并将其报送建设主管部门审查,经审查通过后方可予以批复。



三、特殊消防设计的前期准备


在开展特殊消防设计之前,建议建设单位提前完成大楼的总平面图、建筑平面图、剖面图及防火分区图、防火分区消防疏散计算表、消防给水系统图、防排烟暖通图、重离子装置工艺说明以及医院内的火灾疏散逃生应急预案等图纸及资料编制工作,并委托一家具备为建筑物的火灾防护和消防安全保卫系统提供专业的消防技术咨询的服务机构开展特殊消防设计评估报告的编制,重点开展重离子装置区的火灾危险性分析、火灾及烟气的发展及蔓延CFD模拟分析、全楼宇人员疏散模拟分析及类似项目的消防设计总结,针对特殊消防设计的重点、难点提出合理的解决方案,为后续消防专项评审、项目竣工消防验收提供科学依据和指导建议。




四、相关设计


(一)重离子装置区消防设计
重离子装置区由于防辐射要求与其他部分用钢筋混凝土墙分隔,墙体厚度最小为0.6m,最大厚度为2.55m,其耐火极限不低于8h。防护门均为人身安全防护电动门,耐火等级为甲级。
因装置区必须考虑防辐射要求,安全出口的数量被严格的限制,且设备区作为限制区域,只在检修及维保的时候允许工作人员进入。所以设备房间只设置了一个出口用于检修,若在检修时发生火灾,人员可通往出口进入相邻的防火分区。同时,在重离子设备区内设置了疏散照明系统、安全出口指示标志、烟感探测器在公共走道设置消防应急广播扬声器等。
重离子装置区无法采用水基的自动喷水灭火系统,同时由于其空间高大,不适合采用气体灭火系统。通过火灾危险性分析发现装置区起火的可能性非常小,同时可燃物非常有限,因此装置区不设置自动喷水灭火系统而采用了磷酸铵盐干粉灭火器。该灭火器为手提型灭火器,按照A类火灾、严重危险级进行配置。在此基础上,还配置了推车式灭火器。考虑到重离子装置区可燃物少且平常无人,因此装置区不设置排烟系统。极端情况下发生火灾,将采用空调系统进行灾后冷烟清除,风量按不小于5次/h的换气次数确定。

 

(二)重离子治疗区消防设计
重离子治疗区采用钢筋混凝土墙分隔,墙体厚度最小为0.6m,最大厚度为2.55m,耐火极限不低于8h。该区防护门均为人身安全防护电动门,耐火等级为甲级。
由于治疗室必须考虑防辐射要求,其安全出口的数量被严格限制,每个治疗室只设置一个疏散口通往相邻的防火分区。此外治疗区内除设置疏散照明系统、安全出口指示标志和烟感、温感组合探测器外,所有室内装修材料均采用A级不燃材料。
治疗区内设置的高压细水雾系统采用全淹没应用式的开式系统,设计持续喷雾时间为30min,开始系统响应时间不大于30s,最不利点喷头工作压力不低于 10MPa。保护区均采用K=0.95喷头,喷头的安装间距不大于3.0m、不小于1.5m,距墙不大于1.5m。高压细水雾系统设计按照同一时间、一处火情的原则,最大保护区域的喷头数量不少于38只,总流量不低于342 L/min。高压细水雾系统的联动控制方式包含自动控制、手动控制和应急操作三种。治疗区内设置机械排烟系统,室内补风系统的补风量不小于排烟量的50%。同时,治疗区内设置了磷酸铵盐干粉灭火器,并额外配置了推车式灭火器。


(三)重离子装置区及治疗区的消防设计加强措施
重离子装置区与周围区域均采用大于耐火极限不低于8h的防火墙和甲级防火门进行分隔,装置区和治疗区除了设置手提式灭火器,还增设推车式灭火器。为加强装置区的消防配备,医院保卫部应定期维护保养消防设施和消防器材,保证其可靠有效运行。同时,应针对重离子装置区制订完善的灭火和应急疏散预案,订期组织员工熟悉灭火和疏散应急预案,开展应急演练。



五、结论与建议


(一)结论

在开展重离子治疗项目的特殊消防设计过程中,除了要对重离子装置区的消防难点进行深入的分析和论证外,还应对该区开展火灾风险、防火分区策略、烟气控制策略、人员疏散策略等一系列分析,确保项目防火分隔、安全疏散策略、排烟策略及消防系统设计合理。

在重离子装置区的消防设计中,以设备工艺为主导,允许在特殊工艺要求下限制出口的设置。但应满足以下要求:第一,重离子装置区可作为一个防火分区,但须采用防火墙及甲级防火门与周围其他空间进行分隔;第二,重离子装置区可不设排烟系统,但应设置冷烟清除系统,治疗区按照规范设置排烟系统及补风系统;第三,重离子装置区可不设自动喷水灭火系统,治疗区按照规范设置自动喷水灭火系统;第四,重离子装置区以外的其他部分的消防设计应严格按照国家、地方的相关规范、标准及规定设计。


(二)建议
第一,在日常使用过程中,重离子装置区和治疗区门口的公共空间应严格控制可燃物,严禁无关物品的堆放,确保重离子装置区和治疗区的疏散出口可以正常使用。项目建成投入使用后,治疗区内应严格控制可燃物,如及时清理工作的文件等纸质或塑料物件,不允许在治疗室内存放与治疗无关的物品。
第二,在重离子装置区内,患者可能不熟悉该建筑。因此建设单位应制定完善的火灾应急预案,组建应急响应小组;应急响应小组必须明确了解火灾发生后应采取的行动,确保在初期火灾时采取最有效的抢救方法,防止灾情扩大;应急响应小组内的额消防安全员有责任向管理团队汇报火灾发生的位置,为消防部门提供火灾情况并协助救援行动。
第三,重离子装置区的特殊消防设计会直接影响建筑设计、结构设计、暖通设计等专业设计的同步调整,对项目的概算也会造成一定的影响。建议医院在可行性研究报告阶段便开展特殊消防设计和专家评审工作,为概算编制提供依据,合理控制造价。




受版面限制,特略去参考文献,有需要者请联系CHAA秘书处。

黄铭 吴荣 傅敏俊 朱亮

中国科学院大学附属肿瘤医院(浙江省肿瘤医院)  

中国科学院基础医学与肿瘤研究所    


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