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医院中DSA室的空调通风设计
日期：2010-03-11 10:34来源：中国中元国际工程公司:孙 苗（建筑一所）:
本文介绍了DSA室与普通医用房间通风空调设计的不同之处。

 

摘 要：本文介绍了DSA室与普通医用房间通风空调设计的不同之处。反映了医院中DSA室及其辅助用房设备负荷的实际情况，并详细说明了DSA室气体灭火后排风的设置特点及控制要求。
关键词：医院 DSA 空调 气体灭火
 
一、引言
随着时代的发展和科学技术的进步，医院建筑不断演变、改造、扩充，对于空调通风设计的现代化要求迫切。为了适应医院在功能上的不断发展，暖通设计必须对新技术充分了解吸纳，迎合医院发展的要求。以前对于检查治疗脑出血、肾动脉狭窄等疾病往往都要开刀，给病人的身心都带来很大的伤害。近年来医疗技术不断提高，新型医疗设备、设施相继出现，把原来很复杂的检查治疗变成微创甚至无创技术，DSA （Digital Subtraction Angiography）即数字减影血管造影仪，就是这种现代化医疗设备的代表。它不仅可以正确成像病人身体内部的病状及位置，还可以直接利用导管实施介入治疗，即利用导管直接注射化疗药物。DSA因操作简便，适时显示，费用低，自从应用于临床后迅即推广至全国大、中城市的许多医疗和教研机构。
在空调设计中，由于DSA室中医用设备的特殊性，其设备冷负荷要远远大于普通医用房间，这就决定了DSA室的空调设计除了按常规考虑围护结构、人员、灯光等负荷，更应该仔细核对设备负荷，必须重点考察DSA设备的发热量来计算冷负荷，而这个问题往往是初做DSA室空调设计者忽略的问题。而作为消防和火灾通风DSA室也有其特殊要求。DSA是精密仪器，价格昂贵，不能采用常用的水喷淋灭火，而必须采用气体灭火。
二、DSA室的通风空调设计的特点
1．空调负荷
空调设计上，DSA室与普通医用房间相比，所使用设备具有其特殊性，所以负荷计算方法不能完全按照常规方法进行。

表1 主要房间的温度、湿度要求
 
冬天
夏天
温度（℃）
湿度（％）
温度（℃）
湿度（％）
扫描间
23－24
40－45
26－27
45－50
操作间
20－22
40－45
26－27
50－60
设备间
≥15
――
≤35
≤65
 
通常，一个完整的DSA室组合包括DSA扫描室及其辅助用房，辅助用房一般包括操作间、准备室、更衣室、设备间。DSA扫描室内置扫描床；操作间内置控制台、病人监视屏幕等设施；准备间内置洗手池、灭菌器；设备间内放置计算机柜和配电柜。

扫描室是病人进行病情检查的地方，冬季病人检查时要脱去外衣，如果室内温度过低，检查时间较长，很容易着凉，加重病情；夏天因扫描室通风不畅，易使温度过高，湿度过大，对病人和设备都是不利的。DSA室及其辅助用房的温湿度要求如表1所示。
为了达到温湿度要求，合理的空调设计变得非常重要，而负荷计算是合理设计的基础，对于DSA室，按常规计算方法进行负荷计算，常常出现室内温度过高的现象。这主要是由于没有充分考虑设备的散热量。这些房间，设备散热量是房间热负荷的主要组成部分。初做DSA室设计往往忽略其设备间设备发热量，或者通过已知的设备电量依照常规方法进行，这就会造成空调负荷计算过小，影响设备的运行。另一方面，一些设计师习惯于利用一定换气次数的通风解决设备间温度过高的问题，但由于DSA室设备放热量很大，即使换气次数相当大，温度依然很高，所以这种方法的实际效果并不好。
下面以苏北人民医院DSA室空调设计为例，说明公式法及换气次数法计算DSA室等房间的负荷与实际情况的差别。DSA室及辅助用房平面图如图1所示。
 
图1 DSA室及其辅助用房平面图                       图2 DSA室空调平面图
 
依据常规方法对其进行设备负荷计算：
——（1）
其中：
—— 电动设备散热形成的冷负荷（W）；
 —— 电动设备的安装功率（kW）；
 —— 同时使用系数，一般可取0.5～1；
 —— 安装系数，一般可取0.7～0.9；
 —— 电动机的负荷系数，按实际测定，一般为0.4～0.5；
 ——  电动机功率，一般可取0.8～0.9；
—— 电动设备和用具散热的冷负荷系数，可查表得出。
设备间电动设备的安装功率为20kW，取1，取0.8，取0.5，取0.8，设备连续使用6小时，查表为0.70，代入公式（1）得出设备散热冷负荷为7kW。但与设备厂家进行散热量测算后发现设备的实际散热量为11.6 kW，实际散热量是计算值的1.6倍。
可见，计算的散热量远远小于设备的实际散热量，但不同厂家的选件配置，散热量稍有差别。在本设计中，设备间的夏季空调负荷约为1250W/m2，风机盘管或分体空调很难满足其需要的，所以作为DSA室设备间往往要选择专用机房空调，空调布置平面图如图2所示。
再如换气次数法，在夏季若要把设备间的温度控制在35℃以下，换气次数至少要达到750次/h，这个风量是十分可观的。
所以如果忽略了设备间内设备的发热量或按换气次数法计算，得到的空调负荷是要小于实际负荷的，因而依据计算负荷选择的空调设备也是不能满足DSA室夏季供冷要求的。
2．通风设计
空调房间必须送入必需的新风量，这是保证工作人员身体健康的重要措施。根据某些调查，新风量不足的空调房间，工作人员的患病率明显高于那些在通风良好的房间工作的人群。在医院内主要为弱势群体，新风显的尤为重要。DSA室的换气次数一般按3～4次/h计算。值得注意的是，由于功能需要，在建筑结构方面DSA室会有许多保护措施。例如：介于操作室和扫描间之间的观察窗应为铅玻璃，厚度应满足防护铅当量的要求。门也为特殊防护材料制作，所以相对于其他房间，DSA室的透风性会差一些，应尽量保持送排风量相等。
DSA室的送风管和排风管上应设置电信号控制的70℃防火阀，而普通的医用房间不用设置防火阀。为与其他功能的70℃防火阀区别，此处用EO标注。 70℃防火阀(EO)的控制要求应满足：平时常开，70℃熔断关闭或电信号关闭，反馈关闭电信号。此处设置防火阀的目的是为了在DSA室周边区域发生火灾时，由消防中心控制及时关闭此阀，避免将火引入DSA室，造成爆炸。如图3。

图3 DSA室通风风管平面图
3．气体灭火后排风设计

1）DSA室灭火系统与常规灭火系统的区别
一般的建筑物都会设置消防喷淋系统，但DSA室的灭火系统比较特殊，它不能采用水喷淋灭火，应该采用气体灭火。
这种特殊性是由于设备本身的特点决定的：首先，这些精密设备价格昂贵，例如一台DSA在国外一般都在十六万美元以上，系统性能好的价格超过三十万美元；其次，在发生火灾时，不能确保这些仪器是否切断电源，在无法切断电源的情况下用水或泡沫灭火是很危险的，因为水和泡沫都能导电，可能会造成更大的人身伤害。并且，如果向这些精密仪器的计算机控制系统洒水或喷淋，使其温度突然下降，还会引起爆炸。所以选择气体灭火是相对比较安全的方式。  

表2 常用的几种气体灭火剂
一般名称
商品名称
化学组成
类别
七氟丙烷
 
CF3CHFCF3
 
氮、氩、CO2混合气体
IG-541
N2(52%) Ar(40%) CO2 (8%)
惰性气体
二氧化碳
 
CO2
 
表3 CO2的危害
CO2浓度(％)
对人体的影响程度
0.1
公共卫生容许的最高限度
2.5
几小时对人体无明显反应
3.0
呼吸深度增大
4.0
对粘膜有刺激的感觉，头部有压迫感，感到头痛、耳鸣、血压上升、眩感、呕吐等
6.0
呼吸次数显著增加
8.0
呼吸困难
10.0
丧失意识
20.0
死亡
 
2）DSA室灭火后排风

对于DSA室气体灭火系统的设置，在这里将不作具体讨论。对于暖通专业，更为关注的是气体灭火系统启动后，如何将室内有毒气体及时排走，避免二次伤害。
国内常用的几种气体灭火剂有（表2）：
这些灭火剂基本上都是对身体无益的，以CO2为例，说这些灭火剂如果不及时排走，将对人体产生的危害。见表3。
二氧化碳设计浓度不应小于灭火浓度的1.7倍，并不得低于34％。由表3得出，CO2浓度在20％时，已经致人死亡。二氧化碳气体灭火系统设置有可调的延迟喷射的装置，以便于人员安全尽快撤离防护区的。所以，一旦防护区内释放了二氧化碳灭火剂，这时人员是不能进入防护区的。再如七氟丙烷，其最小设计浓度为7.5％，无毒性反应的最高浓度(NOAEL)为9％，有毒性反应的最低(LOAEL)为10.5％，该三个值比较接近。事实上，当防护区内七氟丙烷的浓度在5％～9％时，人员可停留时间为1min。而浓度高于9％时只能用于无人停留区域。此外七氟丙烷在灭火过程中的高温条件下裂解有剧毒物氢氟酸产生，散发着刺鼻的气味，有一定的腐蚀性。
为了尽快排出防护区内的灭火气体及火灾产生的烟气和毒气，在防护区内应设置机械通风。
从表4中不难看出，这些灭火剂的密度基本上都大于空气的密度。所以这些灭火剂在喷射后往往聚集在防护区的低处，由此得出，排风口宜设在防护区的下部，并远离门口。排风口设在离地面高度46cm以内。排风量应使防护区每小时换气4次以上。

表4 几种灭火剂的密度
名称
分子量
密度
（约为空气的倍数）
七氟丙烷
170
6
IG-541
34.0
1.2
CO2
44.0
1.5
 
灭火后排风的排风口要采用280℃常闭排烟口，可以做到电讯号开启，280℃熔断关闭，返回电讯号，并与风机连锁。一般由消防控制中心来控制排烟口的开启和接收返回的电讯号，控制排风风机的起停。还有一种做法，就是用280℃排烟防火阀配合单层百叶风口，同样的，280℃排烟防火阀也要能达到排烟口的控制要求。当排烟口开启后，与该房间连通的各种风管上的阀门应设自动关闭。

3）应注意的问题
应在释放灭火气体前．自动关闭被保护区的防火门、窗、停止送排风机．确认通风管道中的防火阀已关闭。在开启灭火后排风系统时，要确认被保护区火灾已被彻底扑灭。一般说来，每个灭火后排风的房间都要配备一台风机，通常不建议两个房间共用一台风机。
对于风机，一般采用排烟轴流风机。也可采用离心风机，但这种离心风机必须可用于消防排烟，并且选择电机外置。风机可以做到就地和远程控制起停，当排烟口或排烟防火阀开启时，风机应能自行启动。风机电源宜采用消防用电，这样在发生火灾后，可以保证风机顺利通电并启动。
三、结论
1．DSA室及其辅助用房的空调设计，不仅要考虑这些房间自身围护结构的负荷，还要重点考虑设备的发热量。
2．DSA室气体灭火后，应采取机械排风，及时的把有害气体排走，以免造成更大的人身伤害。
 
参考文献
［1］陆耀庆主编。 《实用供热空调设计手册》中国建筑工业出版社 1993
［2］全国民用建筑工程设计技术措施《暖通空调·动力》中国建筑标准设计研究所 2003
［3］GB50333－2002 《医院洁净手术部建筑技术规范》[S]。
［4］GB 50370-2005《气体灭火系统设计规范》[S]。
［5］丁利军。 高层民用建筑防火阀的选定[J] 暖通空调HV&AC 2005年第35卷第6期77～78
［6］申炳炎, 黄新天。新型洁净气体灭火系统的设计与应用[J] 中国给水排水2000 Vol.16 No.10
［7］梁慧玲。 浅谈医院室内的空气污染[J] 建筑&装备2005 No.2 22～25
［8］唐志国。 医院放射科空调系统的辐射防护问题[J] 制冷 2005年6月第24卷第2期(总91期) 47～50
［9］王江标， 涂光备等。  医院空调系统的节能措施[J] 煤气与热力 2006年第26卷第3期 69～72
 
注：本文发表在《工程建设与设计》2007-5
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