質(zhì)子重離子醫(yī)院的PT設(shè)備散熱系統(tǒng)如何設(shè)計？

質(zhì)子重離子治療設(shè)備( 以下簡稱 PT 設(shè)備 )是質(zhì)子重離子醫(yī)院的核心治療區(qū)域，包括了直線加速器、運輸線、同步加速器、質(zhì)子治療室以及電源廳等部分。PT 裝置能量非常大，總的用電功率達(dá)到了 5 兆瓦，且需要全年日均 24 小時不斷電的要求。而 PT 裝置大部分的電能都會轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)，這就對系統(tǒng)的散熱提出了很高的要求。對于散熱系統(tǒng)來說，專門配置的工業(yè)冷卻水系統(tǒng)是主要的熱能散發(fā)設(shè)備，而空調(diào)系統(tǒng)承擔(dān)了少部分的散熱任務(wù)。
一、工業(yè)冷卻水系統(tǒng)安全
工業(yè)冷卻水系統(tǒng)是兩級循環(huán)冷卻。一次閉式循環(huán)水直接接觸冷卻對象，帶走用水設(shè)備的熱量，而后經(jīng)由板式換熱器傳遞熱量到二次閉式循環(huán)水。二次閉式循環(huán)水流經(jīng)閉式冷卻塔將熱量通過冷水板式換熱器，經(jīng)由涼水機組帶走熱量。直接冷卻末端工藝設(shè)備的閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)稱為一次冷卻水系統(tǒng)。
通過板式換熱器帶走一次冷卻水熱量的閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)稱為二次冷卻水系統(tǒng)。
一次冷卻水系統(tǒng)主要由水泵、電加熱器、板式交換器以及離子交換柱等部分組成，采用一級泵定流量運轉(zhuǎn)。根據(jù)工藝要求，共有30個一次閉式水系統(tǒng)，系統(tǒng)有各自不同的水溫、控制精度、流量、材質(zhì)等要求。在滿足使用要求的前提下，將基準(zhǔn)溫度及控制精度相同、水路材質(zhì)相同的系統(tǒng)盡量合并，并結(jié)合用戶服務(wù)對象與空間位置，將30個系統(tǒng)合并為 5個水子系統(tǒng)在系統(tǒng)中設(shè)置了電加熱器作為一次冷卻水溫的調(diào)節(jié)手段。PT 裝置運行時的能量發(fā)生從低到高、再從高到低的周期性變化，為減小周期變化對水溫控制的影響，設(shè)置了閉式儲水箱。一次冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)要求為純水，由于運行時的純水電阻率逐漸降低，故設(shè)置旁流離子交換柱以維持水質(zhì)要求，滿足由氣絕緣要求，也防止腐蝕結(jié)垢。
二次冷卻水系統(tǒng)主要由水泵、板式換熱器、閉式冷卻塔、閉式儲水箱等組成。系統(tǒng)采用一級泵定流量運轉(zhuǎn)。為增加系統(tǒng)水容量、避免水溫波動對一次冷卻水的影響，在二次冷卻水系統(tǒng)中也設(shè)置了閉式儲水箱。
二、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)安全
空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)了少部分的PT設(shè)備散熱需求。質(zhì)子重離子醫(yī)院絕大部分建筑采用了集中冷熱源系統(tǒng)，制冷機房位于東側(cè)地下 1 層，工業(yè)冷卻水和空調(diào)的冷源進(jìn)行分開設(shè)置，鍋爐房位于西側(cè)地上一層。PT 區(qū)的質(zhì)子治療室采用全新風(fēng)直流系統(tǒng)，換氣次數(shù)為7次 /小時。每個房間設(shè)置1臺新排風(fēng)空調(diào)箱，由人行迷官集中送風(fēng)，頂部均勻排風(fēng)。為回收排風(fēng)能量，同時避免排風(fēng)中的活化粒子進(jìn)人新風(fēng)，新排風(fēng)空調(diào)箱設(shè)置顯熱回收裝置，并使送風(fēng)側(cè)處于正壓段、排風(fēng)側(cè)處于負(fù)壓段。醫(yī)院物理環(huán)境安全規(guī)劃、建設(shè)與運行管理段，保證排風(fēng)不會污染新風(fēng)。送排風(fēng)機設(shè)置手動變頻調(diào)速功能，實際運行時，排風(fēng)量大于送量以維持室內(nèi)微負(fù)壓。直線隧道、離子源及射頻房、同步加速隧道以及電源廳采用立柜式明裝空調(diào)箱加新排的形式。輸運線隧道采用風(fēng)機盤管加新排風(fēng)的形式，新排風(fēng)換氣次數(shù)為 0.5 次/小時。除電廳外，新風(fēng)均配置帶顯熱回收裝置的空調(diào)箱。回旋加速器和直線加速器治療室采用帶循環(huán)風(fēng)的全空氣系統(tǒng)。為滿足獨立使用要求，回旋加速器另配置變制冷劑流量多聯(lián)式分體空調(diào)系統(tǒng)。
為避免輻射泄漏，進(jìn)出輻射區(qū)域的空調(diào)通風(fēng)風(fēng)管均設(shè)置防輻射迷宮。同步加速和輸運線隧道內(nèi)(輻射能量較高區(qū)域)的空調(diào)冷凝水統(tǒng)一排放至衰減池中，避免輻射粒子隨冷凝水直排至室外。
根據(jù)防輻射要求，同步加速和輸運線隧道設(shè)有裝置停運后的排風(fēng)系統(tǒng)，換氣次數(shù)12 次/小時，保證人員進(jìn)人檢修前的室內(nèi)空氣達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。排風(fēng)口高于主體建筑檐口。
1、回旋加速器和直線加速器治療室設(shè)有獨立排風(fēng)系統(tǒng)，其排風(fēng)口位于病房樓屋頂(最高處 )。
2、門診大廳、餐廳、會議廳及中庭等大空間區(qū)域采用全空氣系統(tǒng)。
3、中庭采用分層空調(diào)形式，過渡季節(jié)采用全新風(fēng)的空調(diào)形式(50% 的送風(fēng)量)，頂部設(shè)置平時排風(fēng)和與全新風(fēng)配套的排風(fēng)風(fēng)機。全新風(fēng)配套的排風(fēng)機同時兼作為中庭的排煙風(fēng)機。
4、病房、診室、辦公等小房間采用風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。
5、考慮到個別區(qū)域的獨立使用要求DR，CT 等常年發(fā)熱的房間采用獨立設(shè)置的變制冷劑流量多聯(lián)式分體空調(diào)系統(tǒng)。