浅谈MRI机房的气体泄露报警及气体灭火系统的控制

李曜坤, 刘 敏

(中信建筑设计研究总院有限公司, 湖北 武汉 430030)

0 引 言

在医疗建筑中,存在大量不同类型的功能用房,对于其中某些功能用房,需要设置可燃气体探测报警系统、气体泄露报警系统、气体灭火系统。

对于可能产生可燃气体或有害气体泄露。这两类的应用场所,根据房间内泄露气体类别的不同,分别设置了可燃气体探测报警系统和气体泄露报警系统,两个系统虽然叫法不同,但功能类似。

不应设置自动喷淋灭火系统的为三类场所,按暖通空调专业要求均应设置事故排风系统。对于前两类场所,按GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》[1]第6.3.9款的要求:“可能突然放散大量有害气体或有爆炸危险气体的场所应设置事故通风。”事故风机是在监测到房间内的上述气体达到一定浓度时就马上投入使用的设备,是为了保证建筑及人员安全、防范化解风险的,属于事故前排风。对于第三类场所,事故风机用于气体灭火后排除房间内的灭火气体。此类风机属于事故后排风。

一般情况下,某一个场所仅需设置三种系统中的其中一种,但对于医疗建筑中的部分MRI设备机房,既应设置气体泄露报警系统,也应设置气体灭火系统。对于超导型MRI设备,由于其自身构造及使用功能的原因,需要使用氦气及氮气,故此类MRI机房存在氦气及氮气泄露的风险[2],虽然二者不是可燃气体,但是当其达到一定浓度时,会威胁到医护人员及患者的人身安全,故需设置气体泄漏报警系统,此时应设置事故前排风。由于MRI设备为十分重要的仪器,且造价高昂,自动喷淋灭火系统可能会造成其故障或损害,故需设置气体灭火系统,此时应设置事故后排风。

1 机房的通风系统

一般的做法是采用一台排风机实现上述两类事故风机的功能,MRI机房通风平面图如图1(图1中所有70度自熔断阀已省略)所示:在一路主风管上设置2路支风管(图中用风管A和风管B表示),风管B上设置了若干支管至不同的房间,仅分析至MRI检查室的这段支管。风管B上还设置了2个电动密闭风阀(图1中用风阀B和风阀C表示),用于平时排风及事故后排风,风阀B为常开状态,控制要求为:氦气或氮气泄露时关闭,风阀C为常开状态,控制要求为:火灾时关闭,气体灭火后开启;风管A设置了1个电动密闭风阀(图1中用风阀A表示),用于氦气或氮气突然或大量泄露时的事故前排风,风阀A为常闭状态,控制要求为:氦气或氮气泄露时开启。

图1 MRI机房通风平面图

由于气体泄露的同时又发生火灾的可能性极小,故不考虑排风机在排出泄露气体的同时又需要气体灭火控制器控制排风机停止的情况,故事故前排风及事故后排风可共用一台排风机及一套主风管。

对于送风系统,由于本建筑为感染楼,不同区域间有压力梯度的要求,故暖通设置了负压送风机,此风机停止运行时具有隔离密闭功能。

2 MRI机房的气体泄漏报警系统控制方案

当氦气或氮气泄露时,为防止事故发生,应及时发出报警信号并开启事故风机,故应设置气体泄漏报警系统,该系统由气体报警控制器、气体浓度探测器、声光报警器组成。

在MRI检查室设置专用的气体浓度探测器,气体浓度探测器的选择方案如表1所示。

表1 气体浓度探测器的选择方案

表1中,对于方案1,氦气和氮气的密度均小于空气密度为1.29 g/L,按GB 50028—2020《城镇燃气设计规范》[3]第10.8.2条规定,当检测气体密度低于空气时,探测器应置在距顶棚0.3 m内。对于方案2,因为空气主要由氮气和氧气及稀有气体等组成,故氮气或氦气泄露时氧气浓度必然发生变化,由于氧气密度大于空气密度,故探测器应置在距地面0.3 m内。

此外,探测器应设定正常的浓度值范围,当检测到现场的气体浓度高于正常浓度范围时,应发出报警信号。

为了接受探测器的报警信号,并向现场及远端控制室的人员发出警报、控制风机的起动、电动风阀的起闭,应在MRI检查室内、外各设置1台声光报警器,并在控制室设置一台气体报警控制器,气体报警控制器的具体要求可参考GB 16808—2008《可燃气体报警控制器》[4]中的规定。

气体泄漏报警系统控制流程图如图2所示,其主要内容包括以下几点:

(1) 当气体报警控制器接收到探测器的报警信号后,应向消防控制室的火灾报警控制器输出信号。

图2 气体泄漏报警系统控制流程图

此处有一点值得注意,在气体灭火过程中,由于钢瓶喷出的灭火气体会导致房间的空气浓度变化,会引起气体浓度探测器报警,为防止事故排风机和风阀误动作,应对气体灭火控制器的工作状态进行判断。为达到此目的,火灾报警控制器应将此时气体灭火控制器的工作状态信号反馈至气体报警控制器,若气体灭火控制器处在气体灭火工作状态,则气体报警控制器保持非报警状态,不发出启动信号,电动风阀A保持常闭、电动风阀B保持常开,若气体灭火控制器并未处在气体灭火工作状态,则气体报警控制器应在10 s内或延时1 min后发出声光报警信号。

(2) 在自动状态下(手动状态下需按下控制器上的手动启动按钮),气体报警控制器发出声光报警信号后应在3 s或设定的延时时间结束后启动事故排风机,并控制电动风阀A开起、电动风阀B关闭,排风机由平时通风或停止状态切换至事故前排风状态。

(3) 排风机、电动风阀的动作信号应由控制器传送至消防控制室,当排出完泄露气体后,MRI检查室的现场工作人员应在控制器上手动操作电动风阀A和B复位,事故风机恢复至平时通风状态。

MRI机房气体泄漏报警平面图如图3所示、MRI机房气体泄漏报警系统图如图4所示。图4中,气体报警控制器采用总线接线方式,通过一根总线将气体泄露报警设备接入系统,控制模块与风阀A和B的电动执行机构连接,控制器通过输出设定的电信号使执行机构动作,实现风阀A和B的起闭。按16D303-2《常用风机控制电路图》[5]第93、94页内容,气体报警控制器的动合触点通过控制线接入事故风机的二次控制电路,当触点闭合时,相应的二次电路接通,实现事故风机的起动。

图3 MRI机房气体泄漏报警平面图

3 MRI机房的气体灭火系统控制方案

对于气体灭火系统,其控制方案较为常规,这里仅分析对送、排风系统的控制,其他内容不再做详细的介绍。MRI机房气体灭火系统的控制流程如图5所示。

图4 MRI机房气体泄漏报警系统图

图5 MRI机房气体灭火系统控制流程图

当气体灭火控制器接收到报警信号后并处于延时阶段时,为保持房间处于封闭状态,应联动控制风阀C关闭,对于送风系统,在其电源箱进线开关处设置分励脱扣附件及火灾报警控制模块,发生火灾时由火灾自动报警控制器自动切断送风系统的电源,气体灭火期间送风系统处于隔离密闭状态,故送风机可不通过气体灭火控制器控制。当气体灭火结束后由现场工作人员手动开启送风机的电源。

对于事故排风机,其控制方式有2种:

(1) 通过电动风阀C的关闭联锁其停止,即电动风阀C执行机构的动合触点通过控制线接入事故风机的二次控制电路,当触点闭合时,相应的二次电路接通,实现事故风机的启动。其控制原理可参考16D303-2《常用风机控制电路图》第13、14页中280度电动防火阀联锁排烟风机停止的相关内容。

(2) 在事故风机控制箱旁设置火灾自动报警模块箱,模块的接入位置有2处可以选择,第1处是至直接接入气体灭火控制器中,当MRI检查室发生火灾时,由气体灭火控制器直接提供控制信号联动控制事故排风机停止,当本栋楼其它区域发生火灾时,先由本栋楼的火灾自动报警控制器发出指令,传送至气体灭火控制器后再由其联动事故排风机停止;第2处是接入火灾自动报警系统的总线中,无论本栋楼何处发生火灾均由火灾自动报警控制器联动事故排风机停止。当气体灭火结束后由现场工作人员在气体灭火控制器上手动操作使风阀C恢复到常开状态,风阀C联锁事故排风机启动。

设计时,应至少保证第一种控制方案实施到位,第二种方案可以作为补充的措施,两种方案同时实施就可实现对事故风机的双重控制,提高对事故风机控制的可靠性。

MRI机房气体灭火平面图如图6所示;MRI机房气体灭火系统图如图7所示。

图6 MRI机房气体灭火平面图

图7 MRI机房气体灭火系统图

图7中,气体灭火控制器采用总线接线方式,通过一根总线将气体灭火设备接入系统,I/O模块与风阀C的电动执行机构连接,控制器通过输出设定的电信号使执行机构动作,实现风阀C的启闭。事故风机控制箱通过模块箱接入气体灭火控制器,对于该模块箱,应包含4个I模块及1个I/O模块,实现气体灭火联动控制和信号反馈(手/自动状态信号、启/停状态信号、过负荷信号)[6]。

4 结 语

对于可燃气体报警系统和气体泄漏报警系统,它们能在事故发生前及时预警并采取措施消除事故,对于气体灭火系统,它能在发生火灾时及时处理事故并有善后措施。由于医院项目的功能较为复杂,存在各种大型设备及功能用房,在设计过程中应根据设备及房间类别合理选择以上系统,从而达到保护医护人员和患者的安全、防止贵重设备及财产受到损失的目的。