關(guān)于醫(yī)氣系統(tǒng)初步設(shè)計及設(shè)備選型的探討

袁崗 余謙 四川大學華西第二醫(yī)院 （四川 成都 610041）

醫(yī)院醫(yī)氣系統(tǒng)在現(xiàn)代醫(yī)院建設(shè)中顯得日益重要，如手術(shù)室、ICU、搶救室、新生兒及病房都需要一套完整的醫(yī)氣系統(tǒng)來保證其醫(yī)療系統(tǒng)的正常運行。本文主要分析關(guān)于醫(yī)氣系統(tǒng)初步設(shè)計及設(shè)備選型的探討。

1.概況

1.1 潔凈手術(shù)部

潔凈手術(shù)部除手術(shù)室外通常還包括預(yù)麻室、麻醉恢復(fù)及ICU（重癥監(jiān)護）等功能用房。手術(shù)室設(shè)置7種醫(yī)用氣體系統(tǒng)：氧氣、壓縮空氣、負壓吸引、氧化亞氮（俗稱笑氣）、氮氣、二氧化碳和麻醉廢氣排放系統(tǒng)。預(yù)麻室設(shè)置氧氣、壓縮空氣、真空吸引和氧化亞氮4種醫(yī)用氣體。麻醉恢復(fù)和ICU設(shè)置氧氣、真空吸引和壓縮空氣3種醫(yī)用氣體。

1.2 病房

病房設(shè)置氧氣、真空吸引和壓縮空氣3種醫(yī)用氣體病。

2.系統(tǒng)闡述

（1）氧氣由醫(yī)院氧氣站單獨供給。要求市政電源雙電源供電、并配發(fā)電機，市電雙電源供電出現(xiàn)故障由發(fā)電機供電，且自動切換。要求供氣壓力0.8MPa，經(jīng)樓層的二級減壓箱減壓至0.45MPa，再送往手術(shù)室及其他功能用房、病房。市電、發(fā)電機故障、制氧系統(tǒng)故障，氧氣采用匯流排供氣，氧氣匯流排采用20瓶×2組自動切換匯流排供氣。

（2）壓縮空氣由醫(yī)院集中壓縮空氣站單獨供給。要求市政電源雙電源供電、并配發(fā)電機，市政電源雙電源供電出現(xiàn)故障由發(fā)電機供電，且自動切換。要求供氣壓力0.6MPa，經(jīng)樓層的二級減壓箱減壓至0.45MPa，再送往手術(shù)室及其他功能用房、病房。

（3）負壓吸引由醫(yī)院集中負壓吸引站單獨供給。市政電源雙電源供電、并配發(fā)電機，市政電源雙電源供電出現(xiàn)故障由發(fā)電機供電，且自動切換。供氣壓力-0.035～-0.07MPa。

（4）笑氣采用5瓶×2組自動切換匯流排供氣。笑氣減壓至0.45MPa，送往手術(shù)室及其他功能用房、病房。

（5）氮氣采用5瓶×2組自動切換匯流排供氣。氮氣減壓至0.45MPa，送往手術(shù)室及其他功能用房、病房。

（6）二氧化碳采用10瓶×2組自動切換匯流排供氣。二氧化碳減壓至0.4MPa，送往手術(shù)室及其他功能用房、病房。

（7）麻醉廢氣排放采用以壓縮空氣作動力源，通過射流技術(shù)的廢氣終端收集氣體，管道匯總后排至室外安全處。

3.主要醫(yī)氣系統(tǒng)框圖

制氧系統(tǒng)框圖見圖1。

圖1. 制氧系統(tǒng)框圖

壓縮空氣系統(tǒng)框圖見圖2。

圖2. 壓縮空氣系統(tǒng)框圖

負壓吸引系統(tǒng)框圖見圖3。

圖3. 負壓吸引系統(tǒng)框圖

4.醫(yī)院用氣量規(guī)范值計算

根據(jù)國家GB50751-2012醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范標準，醫(yī)院用氣量計算公式如下：

Q=Σ[Qa+Qb(n-1)η]

式中：Q——醫(yī)院用氣量（L/min）

Qa——終端處額定流量（L/min）

Qb——終端處平均流量（L/min）

n——床位數(shù)或計算單元的數(shù)量

η——同時使用系數(shù)

下面以某衛(wèi)生機構(gòu)新建醫(yī)院為例：病床900張（其中ICU、CCU病床150張，新生兒病床30張、待產(chǎn)病床10張、產(chǎn)后恢復(fù)病床5張），急診室及搶救室6間，手術(shù)室26間，分娩間4間；根據(jù)國家GB50751-2012醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范標準，根據(jù)各種氣體額定流量、平均流量、同時使用系數(shù)計算如下：

4.1 需要醫(yī)用氧氣流量規(guī)范值（L/min）

Q氧氣=10+6×(150–1)×100%+10+3×(30–1)×50%+10+6×(10–1)×25%+10+6×(5–1)×25%+100+6×(6–1)×15%+100+10×(26–1)×75%+10+10×(4–1)×25%+10+6×(705–1)×15%=2060.1(L/min)。

即每小時需要氧氣流量規(guī)范值123.61m3。

匯流排采用20瓶×2組輪換供氣，壓力調(diào)至0.8MPa至分氣缸。

4.2 需要壓縮空氣流量規(guī)范值（L/min）

Q空氣=60+30×(150–1)×75%+20+15×(30–1)×50%+40+25×(10–1)×50%+20+15×(5–1)×25%+60+20×(6–1)×20%+40+20×(26–1)×100%+20+15×(4–1)×100%+60+15×(705–1)×5%=5110.5(L/min)。

即每小時需要壓縮空氣流量規(guī)范值306.63m3。

4.3 需要真空負壓吸引量規(guī)范值（L/min）

Q負壓=40+40×(150–1)×75%+40+40×(30–1)×25%+40+40×(10–1)×50%+40+40×(5–1)×25%+40+40×(6–1)×50%+80+40×(26–1)×100%+40+40×(4–1)×50%+40+20×(705–1)×10%=7908(L/min)。

即每小時需要負壓量規(guī)范值474.48m3。

5.醫(yī)院實際用氣量曲線圖

醫(yī)院實際氧氣用氣量曲線圖（h）見圖4。

醫(yī)院實際壓縮空氣用氣量曲線圖（h）見圖5。

醫(yī)院實際真空負壓吸引量曲線圖（h）見圖6。

6.醫(yī)氣系統(tǒng)工作狀態(tài)圖

由氧氣、壓縮空氣、真空負壓吸引系統(tǒng)框圖得知，醫(yī)氣系統(tǒng)都有一個穩(wěn)壓罐，當穩(wěn)壓罐內(nèi)壓力達到高限（氧氣、壓縮空氣為設(shè)為0.55MPa、真空負壓設(shè)為-0.06MPa）、空壓機、干燥機、制氧機、真空泵停止工作；當穩(wěn)壓罐內(nèi)壓力降到低限（氧氣、壓縮空氣為設(shè)為0.35MPa、真空負壓設(shè)為-0.04MPa）、空壓機、干燥機、制氧機、真空泵啟動工作。因此醫(yī)氣系統(tǒng)工作狀態(tài)為不規(guī)則鋸齒波狀態(tài)，見圖7。

圖4. 醫(yī)院實際氧氣用氣量曲線圖（h）

圖5. 醫(yī)院實際壓縮空氣用氣量曲線圖（h）

圖6. 醫(yī)院實際真空負壓吸引量曲線圖（h）

圖7. 醫(yī)氣系統(tǒng)工作狀態(tài)圖

7.醫(yī)氣設(shè)備選型

根據(jù)醫(yī)氣系統(tǒng)工作狀態(tài)圖得知，空壓機、干燥機、制氧機、真空泵處于不規(guī)則鋸齒波工作狀態(tài)，工作時間、停止時間各約占50%，結(jié)合醫(yī)院實際用氣量曲線圖；因此壓縮空氣空壓機、制氧機、真空泵選型參數(shù)應(yīng)該是計算出的規(guī)范值的2倍。氧氣空壓機、干燥機選型參數(shù)應(yīng)該是計算出的規(guī)范值的2×4.5/0.5（空氣中氧氣占比21%，要求制氧機氧氣純度93%～95%，制氧機效率50%，因此壓縮空氣量是氧氣流量的4.5/0.5倍）=18倍具體參數(shù)如下：

7.1 制氧系統(tǒng)主要設(shè)備選型

空壓機參數(shù)：每小時≥18×123.61=2224.98m3；選用14m3/min的螺桿式空氣壓縮機，功率90kW/臺；出口壓力0.8MPa，數(shù)量3臺。

冷干機參數(shù)：每小時≥18×123.61=2224.98m3；選用17m3/min的冷凍式干燥機，功率3.4kW/臺；進氣壓力1MPa；數(shù)量3臺。

空氣罐參數(shù)：容積5m3；壓力1MPa，數(shù)量3臺。

制氧機參數(shù)：每小時≥2×123.61=247.22m3；選用1.5m3/min的制氧機，功率4.1kW；數(shù)量3臺。

氧氣罐參數(shù)：容積3m3；壓力0.8MPa，數(shù)量3臺。

增壓機參數(shù)：每小時≥123.61m3；進口壓力0.3MPa，出口壓力1.4MPa，選用8.3m3/min的增壓機，功率7.5kW/臺；數(shù)量3臺。

高壓氧氣罐參數(shù)：容積3m3，1.6MPa，數(shù)量3臺。

7.2 壓縮空氣系統(tǒng)主要設(shè)備選型

空壓機參數(shù)：每小時≥2×306.63=613.26m3；選用5.7m3/min的螺桿式空氣壓縮機，功率30kW/臺；出口壓力0.8MPa，數(shù)量2臺。

過濾器參數(shù)：處理空氣量6m3/min；壓力1MPa；2臺。

冷干機參數(shù)：每小時≥2×306.63=613.26m3；選用6.5m3/min的冷凍式干燥機，功率1.8kW/臺；進氣壓力1MPa；數(shù)量2臺。

空氣罐參數(shù)：容積5m3；1MPa，數(shù)量2臺。

7.3 負壓吸引系統(tǒng)主要設(shè)備選型

真空泵參數(shù)：每小時≥2×474.48=948.96m3；選用500m3/h，功率15kW，出口壓力-0.08MPa，數(shù)量2臺。

負壓罐參數(shù)：容積5m3；0.3MPa，數(shù)量2臺。

除污罐參數(shù)：0.5m3；0.3MPa，數(shù)量2臺。

汽水分離器：2m3；0.3MPa，數(shù)量2臺。

注：建議設(shè)計時各系統(tǒng)增加一套備用。其中1套故障，備用系統(tǒng)立即投入使用。

8.安裝規(guī)范

①設(shè)備和設(shè)備之間的凈間距應(yīng)在1M以上，兩排之間的凈間距應(yīng)在2M以上，設(shè)備和墻之間的凈間距應(yīng)在1M以上。②氣源系統(tǒng)應(yīng)安裝超壓排放閥。③氣源系統(tǒng)輸出部分應(yīng)設(shè)超、欠壓報警裝置和流量表。④應(yīng)有完整的監(jiān)測報警系統(tǒng)。⑤站房應(yīng)有良好的通風和采光。

[1]王宇虹,馬琪偉,丁德平.GB50751-2012醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范[M].北京:中國計劃出版社,2012:22-23.

[2]陳允玉,陳雄風,林安格.淺談現(xiàn)代大型綜合性醫(yī)院設(shè)計——醫(yī)用氣體篇[J].華中建筑,2016,34(1):51-53.

[3]王偉明.醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容測試系統(tǒng)的選型探討[J].中國醫(yī)療器械雜志,2011,35(6):449-452.

[4]李志紅.醫(yī)院潔凈手術(shù)部空調(diào)系統(tǒng)工程設(shè)計計算與設(shè)備選型[J].科技信息,2006,24(9S):54.

[5]李志強.醫(yī)用真空系統(tǒng)設(shè)計計算和真空泵選型中的注意事項[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2016,4(17):3424.