聶 賢 婁 君 張 寧
某醫(yī)院影像科空調(diào)通風(fēng)設(shè)計
聶 賢1婁 君2張 寧3
(1.中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司廣東分公司 廣州 510000;2.中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司 成都 610041;3.中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司重慶分公司 重慶 400000)
醫(yī)用設(shè)備的正常、高效運(yùn)行需要營造適宜的空氣環(huán)境,其空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)首先需滿足工藝要求,與常規(guī)舒適性空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計有很大差別。給出了某醫(yī)院影像科主要醫(yī)用設(shè)備的環(huán)境要求,介紹了影像科醫(yī)用設(shè)備用房的空調(diào)通風(fēng)設(shè)計,通過對項目使用過程中反饋問題的剖析,總結(jié)了MRI、LA、CT、DSA、DR等的空調(diào)通風(fēng)設(shè)計要點(diǎn)。
影像科;醫(yī)用設(shè)備;醫(yī)技用房;空氣環(huán)境;通風(fēng)空調(diào)設(shè)計
隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展,各種影像科醫(yī)用設(shè)備已成為診療疾病的必備工具。影像科醫(yī)技用房的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置需要同時滿足醫(yī)用設(shè)備運(yùn)行的室內(nèi)空氣環(huán)境要求及醫(yī)護(hù)人員、病人的舒適性要求。
影像科的主要設(shè)備為乙類大型醫(yī)用設(shè)備,一般有醫(yī)用磁共振成像設(shè)備(MRI)、醫(yī)用電子直線加速器(LA)、數(shù)字減影血管造影X線機(jī)(DSA)、X射線電子計算機(jī)斷層掃描裝置(CT)、直接數(shù)字化X射線攝影系統(tǒng)(DR)等。
本文所介紹的影像科于2013年設(shè)計,2017年投入使用。
醫(yī)用設(shè)備需在一定的溫度、濕度范圍內(nèi)運(yùn)行。溫度過高易導(dǎo)致報警,損壞運(yùn)行部件。濕度過低可能會產(chǎn)生靜電,濕度過高則易引發(fā)生銹,短路等風(fēng)險。同時,醫(yī)用設(shè)備將產(chǎn)生一定的散熱量,需計入空調(diào)負(fù)荷。影像科主要醫(yī)用設(shè)備散熱量及溫濕度要求,如表1所示。
表1 影像科主要醫(yī)用設(shè)備散熱量及溫濕度要求
影像科醫(yī)技用房的溫濕度要求、換氣次數(shù)及運(yùn)行時間等都與醫(yī)院其他科室和區(qū)域有很大差異。為滿足影像科醫(yī)用設(shè)備對室內(nèi)空氣環(huán)境的需求及運(yùn)行時間的需要,一般采用獨(dú)立的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)。
大型醫(yī)用設(shè)備按高低階梯分型為科學(xué)研究型、臨床科研型和臨床實用型等三類,MRI、LA和CT等乙類大型醫(yī)用設(shè)備按高低階梯分型,詳表2。
表2 乙類大型設(shè)備階梯分型表[1]
本項目為臨床科研型醫(yī)院,MRI、LA和CT均按表2臨床科研型配置。MRI磁場強(qiáng)度1.5T,CT掃描機(jī)探測器陣列數(shù)為64排。
圖1 MRI工藝設(shè)備布置圖
MRI(Magnetic Resonance Imaging,磁共振成像)是利用原子的核磁效應(yīng)成像,其基本原理是將人體置于特殊磁場中,用無線電射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核共振,吸收能量,在停止射頻脈沖后,氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號,將吸收的能量釋放,經(jīng)計算機(jī)處理獲得圖像。此過程中氫原子釋放的電信號十分微弱,極易受到外界干擾,因此對核磁機(jī)房建設(shè)提出很高要求[2]。
本項目有兩個MRI單元,每個MRI單元由檢查室、控制室和設(shè)備間組成。其中MRI檢查室為病患接受檢查的區(qū)域,也是MRI產(chǎn)生磁場之處??刂剖覟楣ぷ魅藛T后臺操作設(shè)備的場所。設(shè)備間則放置支持MRI運(yùn)行的相關(guān)設(shè)備。
MRI單元位于首層西南側(cè),層高5m。
圖2 MRI空調(diào)通風(fēng)平面圖
根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范和業(yè)主要求,檢查室溫度22℃±2℃,相對濕度60%±10%,溫度變化率≤3℃/h,濕度變化率≤5%/h;設(shè)備室溫度15~32℃,相對濕度30~75%;控制室溫度15~32℃,相對濕度30~75%。檢查室散熱量4kW,控制室散熱量1.45kW,設(shè)備室散熱量22.4kW。為保證設(shè)備運(yùn)行的安全性,考慮60%冗余量。
每個MRI單元(檢查室、設(shè)備室和控制室)采用一套獨(dú)立的雙壓縮機(jī)恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng),氣流組織上送上回。
水冷機(jī)房設(shè)置獨(dú)立的多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)。
檢查室需考慮平時排風(fēng)、氣體滅火后排風(fēng)和液氮、液氦泄漏的緊急排風(fēng)[3]。平時排風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)量與新風(fēng)量基本平衡,排風(fēng)換氣次數(shù)3次/h,氣體滅火后排風(fēng)換氣次數(shù)5次/h,緊急排風(fēng)量大于34m3/min且換氣次數(shù)不小于12次/h。
平時排風(fēng)和氣體滅火后排風(fēng)共用一套管路系統(tǒng),風(fēng)機(jī)分設(shè)。穿越檢查室的風(fēng)管穿墻處設(shè)置防煙防火閥(平時和氣體滅火后排風(fēng)時開啟,火災(zāi)時關(guān)閉)。氣體滅火設(shè)置下排風(fēng)口,豎向風(fēng)管設(shè)置排煙閥(平時及火災(zāi)均關(guān)閉,氣體滅火后排風(fēng)時開啟)。緊急排風(fēng)口安裝在失超管同側(cè)的吊頂最高處,控制室操作臺旁和檢查室屏蔽門旁分別設(shè)置緊急排風(fēng)開關(guān)。
MRI空調(diào)通風(fēng)平面圖詳圖2,失超管安裝示意詳圖3。
圖3 失超管安裝示意圖
LA(Linear Accelerator直線加速器)利用高頻電磁波在加速管內(nèi)加速,由電子槍所產(chǎn)生高能量的電子束,經(jīng)由偏轉(zhuǎn)磁場引導(dǎo)出治療機(jī)頭,可治療膚淺部之腫瘤,或者撞擊金屬靶極產(chǎn)生X光束,來治療位于身體內(nèi)部的腫瘤,其能量約大于一般放射診斷X光機(jī)數(shù)百倍[4]。
本項目有7個LA單元,每個LA單元由治療室、控制室、設(shè)備室組成。治療室為放置LA設(shè)備及為病人檢查治療的區(qū)域,控制室為醫(yī)護(hù)人員操作所在區(qū)域。
LA分為一體式與非一體式,其中非一體式LA將治療室分隔為獨(dú)立的兩個空間,前部為治療區(qū),后部為主機(jī)區(qū)。
本項目LA室位于地下一層。每間LA室的工藝設(shè)備布置詳圖4。
圖4 LA工藝設(shè)備布置圖
治療室散熱量5kW,控制室散熱量5kW,服務(wù)器機(jī)房散熱量0.75kW,水冷機(jī)房散熱量15kW。治療室溫度22~24℃,相對濕度30~70%;控制室溫度22~24℃,相對濕度30~70%;設(shè)備室溫度20~25℃,相對濕度30~70%。
每個LA單元(治療室、設(shè)備室和控制室)采用一套直接膨脹式空調(diào)機(jī)組(直膨式機(jī)組)的全空氣空調(diào)系統(tǒng),氣流組織上送上回。本項目的LA為非一體式,前部治療區(qū)與后部主機(jī)區(qū)均設(shè)有空調(diào)風(fēng)口及排風(fēng)口。
水冷機(jī)房設(shè)置獨(dú)立的多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)。
平時排風(fēng)、排煙共用一套管路系統(tǒng)。治療區(qū)和主機(jī)區(qū)均設(shè)置下排風(fēng)口,排風(fēng)經(jīng)高效活性炭處理后高空排放。設(shè)置常閉排煙口。
送風(fēng)管、回風(fēng)管及排風(fēng)(煙)管通過防護(hù)墻上預(yù)留的45°折線風(fēng)管接入治療室內(nèi)。
LA空調(diào)通風(fēng)平面圖詳圖5。
圖5 LA空調(diào)通風(fēng)平面圖
圖6 DSA工藝設(shè)備布置圖
DSA(Digital subtraction angiography,數(shù)字減影血管造影)適用于心腦血管、外周血管、腫瘤的檢查和介入微創(chuàng)治療。進(jìn)行影像檢查時,將造影劑注入需要檢查的血管中,然后通過X射線和計算機(jī)圖像處理,獲得清晰的純血管影像,便于醫(yī)生診斷或進(jìn)行手術(shù)。
本項目有4個DSA單元,每個DSA單元由檢查室、控制室和設(shè)備間組成。
檢查室溫度22~26℃,相對濕度30~70%,散熱量0.81kW;控制室溫度20~24℃,相對濕度30~70%,散熱量0.63kW;設(shè)備室溫度18~22℃,相對濕度30~70%,散熱量7.95kW。
本項目DSA室位于三層,工藝設(shè)備布置詳圖6。
圖7 DSA空調(diào)通風(fēng)平面圖
每個DSA單元采用一套獨(dú)立的多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng),空調(diào)通風(fēng)平面圖詳圖7。
CT(Computed Tomography,電子計算機(jī)斷層掃描)、DR(Digital Radiography,直接數(shù)字平板X線成像系統(tǒng))均屬于X射線的相關(guān)設(shè)備,為發(fā)射醫(yī)用X光,具有穿透和電離作用,穿過人體,在膠片或數(shù)字化系統(tǒng)上成像,用以判定人體病情。
本項目有4個CT單元,每個單元由檢查室、控制室及設(shè)備室組成。
CT室位于一層和二層,工藝設(shè)備布置詳圖8。
檢查室溫度20~24℃,相對濕度30~70%,散熱量6.17kW;控制室溫度20~24℃,相對濕度30~70%,散熱量1.33kW;設(shè)備室溫度18~22℃,相對濕度30~70%,散熱量3kW。
CT單元設(shè)置獨(dú)立的多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)??照{(diào)通風(fēng)平面圖詳圖9。
圖8 CT工藝設(shè)備布置圖
圖9 CT空調(diào)通風(fēng)平面圖
DR單元由檢查室、控制室組成。DR室位于一層,工藝設(shè)備布置詳圖10。
圖10 DR工藝設(shè)備布置圖
檢查室溫度18~30℃,相對濕度20~75%,散熱量10.8kW;控制室散熱量0.83kW。
MDR單元設(shè)置多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)??照{(diào)通風(fēng)平面圖詳圖11。
圖11 DR空調(diào)通風(fēng)平面圖
項目投入使用一年多,陸續(xù)反映出一些與設(shè)計相關(guān)的問題,下面對收集到的問題進(jìn)行分析:
問題1:部分醫(yī)技用房控制室的室內(nèi)環(huán)境要求與共用空調(diào)系統(tǒng)的診室、辦公等房間的舒適性要求發(fā)生沖突
分析:控制室的工藝性空調(diào)和診室、辦公等房間舒適性空調(diào)有差異,不宜合用一個空調(diào)系統(tǒng)。
問題2:MRI設(shè)備室溫度偏高
分析:MRI單元(檢查室、設(shè)備室、控制室)采用一套獨(dú)立的雙壓縮機(jī)恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)。設(shè)備室和檢查室負(fù)荷特性不一致,需增加一臺獨(dú)立空調(diào)機(jī),為設(shè)備室全年供冷。
問題3:CT控制室冬天冷,檢查室過渡季節(jié)不能單獨(dú)制冷
分析:CT單元(檢查室、設(shè)備室、控制室)設(shè)置一套獨(dú)立的多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)。檢查室和設(shè)備室的設(shè)備發(fā)熱量大,控制室發(fā)熱量小,外圍護(hù)結(jié)構(gòu)較多,控制室需要供熱的時候空調(diào)系統(tǒng)可能在供冷,不能同時滿足醫(yī)用設(shè)備的環(huán)境要求和控制室醫(yī)護(hù)人員的舒適度要求。
由負(fù)荷特性差異較大的房間組成的檢查單元,當(dāng)共用一套全年制冷制熱的空調(diào)系統(tǒng)時,CT檢查室宜增設(shè)一套空調(diào)系統(tǒng),為過渡季節(jié)消除余熱,或設(shè)置熱回收型可以同時制冷制熱的空調(diào)系統(tǒng)。
問題4:醫(yī)用設(shè)備運(yùn)輸通道問題
分析:設(shè)計階段采用BIM進(jìn)行了管道綜合和碰撞檢查,對減小機(jī)電管線占用空間起到一定作用,但受項目規(guī)劃條件制約,各層層高有限,實際安裝完成后的凈高仍然不理想,給醫(yī)用設(shè)備的進(jìn)場帶來一定麻煩。
醫(yī)技用房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜,各專業(yè)管線較多,占用較大空間,建議設(shè)計初期充分考慮建筑層高,設(shè)計階段做好管道綜合,施工階段各工種做好現(xiàn)場配合,以滿足醫(yī)用設(shè)備運(yùn)輸高度要求。
圖12為機(jī)電管線碰撞調(diào)整對比模型。
圖12 機(jī)電管線碰撞調(diào)整對比模型
(1)設(shè)計期間,一般醫(yī)用設(shè)備品牌和規(guī)格未能確定,需按2~3個品牌的工藝要求進(jìn)行通用性設(shè)計或預(yù)留條件,在工程項目進(jìn)行到必要階段,應(yīng)及時進(jìn)行專項深化設(shè)計或由業(yè)主指定的醫(yī)用設(shè)備供應(yīng)商確認(rèn)設(shè)計及預(yù)留條件。
(2)醫(yī)技用房一般沒有或僅有少量外圍護(hù)結(jié)構(gòu),醫(yī)用設(shè)備對室內(nèi)空氣環(huán)境的要求各不相同,同時大多數(shù)醫(yī)技房間全年有余熱和需要獨(dú)立運(yùn)行,因此空調(diào)系統(tǒng)宜獨(dú)立設(shè)置,同一系統(tǒng)冷熱需求不同的房間,需增設(shè)空調(diào)系統(tǒng)以滿足過渡季和冬季供冷要求。
(3)醫(yī)用設(shè)備一般較為貴重,醫(yī)技用房的室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)高,對空調(diào)系統(tǒng)的依賴性強(qiáng),空調(diào)系統(tǒng)宜采用冷熱源獨(dú)立的、空調(diào)水管不接入醫(yī)技用房的直接膨脹式空調(diào)系統(tǒng),并有一定的冗余量和備用,根據(jù)使用要求、冗余及備用的情況劃分冷熱源系統(tǒng)。
在滿足設(shè)備供貨商對空氣環(huán)境具體要求(特別是溫度變化率、濕度變化率和換氣次數(shù)要求)的前提下,影像科醫(yī)技用房(除MRI以外)可采用多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)或分體空調(diào)。供貨商的技術(shù)要求欠缺時可參見表1。
(4)不同品牌、同一品牌不同規(guī)格的醫(yī)用設(shè)備,發(fā)熱量不同,對室內(nèi)空氣環(huán)境要求有差異,如MRI不同的磁場強(qiáng)度或CT掃描機(jī)探測器不同的陣列數(shù),空調(diào)通風(fēng)設(shè)計時應(yīng)針對這些特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計。
(5)MRI、LA一般自帶一體式水冷機(jī)組,將熱量排至水冷機(jī)房內(nèi),需設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)為水冷機(jī)房降溫。
(6)根據(jù)項目所在地室外空氣質(zhì)量狀況,空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置相應(yīng)的空氣過濾設(shè)備。
(7)醫(yī)技用房存在輻射源,需要通過放射防護(hù)專項評價和驗收方能投入使用,空調(diào)通風(fēng)設(shè)計中采取的放射防護(hù)措施應(yīng)符合國家有關(guān)放射防護(hù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求。
(8)設(shè)計應(yīng)做好管道綜合,保證設(shè)備運(yùn)輸空間要求。醫(yī)用設(shè)備運(yùn)輸對空間的要求詳表3。
表3 主要醫(yī)用設(shè)備運(yùn)輸空間要求
(1)《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》GB 51039規(guī)定磁共振室(MRI檢查室)宜采用恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組。為保證MRI系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,宜采用雙壓縮機(jī)機(jī)組。
(2)空調(diào)風(fēng)口離磁體中心至少1.5m以上,避免風(fēng)直吹磁體。為防止空調(diào)冷凝水滴入電子器件損壞設(shè)備,送回風(fēng)口需避開濾波器和機(jī)柜。
(3)超導(dǎo)磁共振由液態(tài)氦氣用于維持超導(dǎo)狀態(tài)。正常情況下有少量揮發(fā),緊急狀態(tài)時將失超,磁體內(nèi)的氦氣由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),氦氣需通過失超管直接排出室外。失超管管材采用非鐵磁性金屬,管徑不小于250mm,應(yīng)有良好的保溫層,防止低溫管道凍壞相鄰設(shè)施。失超管不宜經(jīng)過人員逗留區(qū),排出口與人員活動區(qū)、左右開窗及下部開窗的間距不小于3m,與上部開窗的間距不小于6m,排出口的正下方嚴(yán)禁安裝空調(diào)設(shè)備或設(shè)置新風(fēng)入口。
(4)為防止液氮、液氦泄漏造成室內(nèi)人員缺氧窒息,檢查室應(yīng)設(shè)緊急排風(fēng)系統(tǒng),排風(fēng)量大于34m3/min且確保磁體間換氣次數(shù)不少于12次/h。緊急排風(fēng)吸風(fēng)口需安裝在失超管附近的吊頂最高處,出口需與失超管分開。緊急排風(fēng)啟動時需有對應(yīng)排風(fēng)量5%-7%的進(jìn)風(fēng)量。另外,緊急排風(fēng)開關(guān),需一路安裝在操作間操作臺旁,一路安裝在磁體間內(nèi)屏蔽門旁。
(5)MRI檢查室內(nèi)的屏蔽層以上空間不得有任何管線穿越,屏蔽層以下空間不得有任何磁性管線穿越,各種管道需用銅皮板包扎對射頻進(jìn)行屏蔽,風(fēng)口應(yīng)采用非磁性、屏蔽電磁波的風(fēng)口。
(1)LA分為一體機(jī)或非一體機(jī),不同LA治療室的氣流組織不同。非一體機(jī)的治療室分隔為治療區(qū)和主機(jī)區(qū),在治療區(qū)和主機(jī)區(qū)均應(yīng)設(shè)置空調(diào)送風(fēng)口和排風(fēng)口。
(2)LA運(yùn)行過程中會產(chǎn)生臭氧及氮氧化物等密度比空氣大的污染物,應(yīng)設(shè)下排風(fēng),下排風(fēng)口下沿距地面高度≤300mm。排風(fēng)應(yīng)處理達(dá)標(biāo)后高空排放。
(3)LA治療室墻體一般為厚度≥1000mm的現(xiàn)澆混凝土墻體。為滿足射線防護(hù)的要求,所有穿越LA治療室的風(fēng)管均需通過45°折線風(fēng)管進(jìn)出。此45°折線風(fēng)管需在墻體澆筑時預(yù)埋。因施工后無法修改,治療室墻體內(nèi)的預(yù)留洞和預(yù)埋管在混凝土澆筑前應(yīng)確保其正確性。
(1)風(fēng)管及風(fēng)口布置應(yīng)避讓設(shè)備天棚軌行區(qū)。空調(diào)通風(fēng)風(fēng)口及末端空調(diào)器不宜設(shè)于醫(yī)用設(shè)備和病人正上方,以防冷凝水滴落導(dǎo)致醫(yī)用設(shè)備損壞或造成局部溫差讓病人感到不適。
(2)DSA、CT及DR檢查室均有射線防護(hù)要求,管道穿越檢查室墻體或樓板時應(yīng)采取射線防護(hù)措施。
(3)DSA、CT及DR檢查室的機(jī)器等運(yùn)行時產(chǎn)生的X射線,隨設(shè)備高壓斷開而消失。因此,不存在放射性排風(fēng)向環(huán)境釋放或擴(kuò)散的問題,排風(fēng)不需要特殊處理。
影像科醫(yī)用設(shè)備配置、醫(yī)技用房的環(huán)境條件要求及醫(yī)療工藝設(shè)計是影像科醫(yī)技用房暖通空調(diào)的基本設(shè)計輸入條件,設(shè)計人員應(yīng)與建設(shè)方、醫(yī)院方共同確定暖通空調(diào)設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及室內(nèi)空氣環(huán)境控制策略,并以醫(yī)療工藝條件設(shè)計的成果文件(醫(yī)療工藝圖及醫(yī)療工藝技術(shù)說明)為依據(jù),進(jìn)行影像科醫(yī)技用房的暖通空調(diào)設(shè)計。
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The Design of Air Condition and Ventilation about a Hospital Imaging Department
Nie Xian1Lou Jun2Zhang Ning3
( 1.Guangdong branch of China southwest architectural design and research institute Co., Ltd, Guangzhou, 510000;2.China southwest architectural design and research institute Co., Ltd, Chengdu, 610041;3.Chongqing branch of China southwest architectural design and research institute Co., Ltd, Chongqing, 400000 )
The normal and efficient operation of medical equipment needs suitable air environment. The air conditioning and ventilation system must meet the technological requirements firstly, which is quite different from the comfortable air conditioning system design. This paper presents the environmental requirements of major medical equipment in a hospital imaging department, introduces the air condition and ventilation design of medical technology room in imaging department. Through the analysis of the feedback problems during the use of the project, the key points of air conditioning and ventilation design of MRI, LA, CT, DSA and DR are summarized.
Imaging department; Medical technology equipment; Medical technology room; Indoor air environment; HVAC design
1671-6612(2019)06-641-08
TU83
A
聶 賢(1987.03-),男,本科,工程師,E-mail:denisnie@foxmail.com
2019-04-25