关于医气系统初步设计及设备选型的探讨

袁岗 余谦 四川大学华西第二医院 （四川 成都 610041）

医院医气系统在现代医院建设中显得日益重要，如手术室、ICU、抢救室、新生儿及病房都需要一套完整的医气系统来保证其医疗系统的正常运行。本文主要分析关于医气系统初步设计及设备选型的探讨。

1.概况

1.1 洁净手术部

洁净手术部除手术室外通常还包括预麻室、麻醉恢复及ICU（重症监护）等功能用房。手术室设置7种医用气体系统：氧气、压缩空气、负压吸引、氧化亚氮（俗称笑气）、氮气、二氧化碳和麻醉废气排放系统。预麻室设置氧气、压缩空气、真空吸引和氧化亚氮4种医用气体。麻醉恢复和ICU设置氧气、真空吸引和压缩空气3种医用气体。

1.2 病房

病房设置氧气、真空吸引和压缩空气3种医用气体病。

2.系统阐述

（1）氧气由医院氧气站单独供给。要求市政电源双电源供电、并配发电机，市电双电源供电出现故障由发电机供电，且自动切换。要求供气压力0.8MPa，经楼层的二级减压箱减压至0.45MPa，再送往手术室及其他功能用房、病房。市电、发电机故障、制氧系统故障，氧气采用汇流排供气，氧气汇流排采用20瓶×2组自动切换汇流排供气。

（2）压缩空气由医院集中压缩空气站单独供给。要求市政电源双电源供电、并配发电机，市政电源双电源供电出现故障由发电机供电，且自动切换。要求供气压力0.6MPa，经楼层的二级减压箱减压至0.45MPa，再送往手术室及其他功能用房、病房。

（3）负压吸引由医院集中负压吸引站单独供给。市政电源双电源供电、并配发电机，市政电源双电源供电出现故障由发电机供电，且自动切换。供气压力-0.035～-0.07MPa。

（4）笑气采用5瓶×2组自动切换汇流排供气。笑气减压至0.45MPa，送往手术室及其他功能用房、病房。

（5）氮气采用5瓶×2组自动切换汇流排供气。氮气减压至0.45MPa，送往手术室及其他功能用房、病房。

（6）二氧化碳采用10瓶×2组自动切换汇流排供气。二氧化碳减压至0.4MPa，送往手术室及其他功能用房、病房。

（7）麻醉废气排放采用以压缩空气作动力源，通过射流技术的废气终端收集气体，管道汇总后排至室外安全处。

3.主要医气系统框图

制氧系统框图见图1。

图1. 制氧系统框图

压缩空气系统框图见图2。

图2. 压缩空气系统框图

负压吸引系统框图见图3。

图3. 负压吸引系统框图

4.医院用气量规范值计算

根据国家GB50751-2012医用气体工程技术规范标准，医院用气量计算公式如下：

Q=Σ[Qa+Qb(n-1)η]

式中：Q——医院用气量（L/min）

Qa——终端处额定流量（L/min）

Qb——终端处平均流量（L/min）

n——床位数或计算单元的数量

η——同时使用系数

下面以某卫生机构新建医院为例：病床900张（其中ICU、CCU病床150张，新生儿病床30张、待产病床10张、产后恢复病床5张），急诊室及抢救室6间，手术室26间，分娩间4间；根据国家GB50751-2012医用气体工程技术规范标准，根据各种气体额定流量、平均流量、同时使用系数计算如下：

4.1 需要医用氧气流量规范值（L/min）

Q氧气=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)。

即每小时需要氧气流量规范值123.61m3。

汇流排采用20瓶×2组轮换供气，压力调至0.8MPa至分气缸。

4.2 需要压缩空气流量规范值（L/min）

Q空气=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)。

即每小时需要压缩空气流量规范值306.63m3。

4.3 需要真空负压吸引量规范值（L/min）

Q负压=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)。

即每小时需要负压量规范值474.48m3。

5.医院实际用气量曲线图

医院实际氧气用气量曲线图（h）见图4。

医院实际压缩空气用气量曲线图（h）见图5。

医院实际真空负压吸引量曲线图（h）见图6。

6.医气系统工作状态图

由氧气、压缩空气、真空负压吸引系统框图得知，医气系统都有一个稳压罐，当稳压罐内压力达到高限（氧气、压缩空气为设为0.55MPa、真空负压设为-0.06MPa）、空压机、干燥机、制氧机、真空泵停止工作；当稳压罐内压力降到低限（氧气、压缩空气为设为0.35MPa、真空负压设为-0.04MPa）、空压机、干燥机、制氧机、真空泵启动工作。因此医气系统工作状态为不规则锯齿波状态，见图7。

图4. 医院实际氧气用气量曲线图（h）

图5. 医院实际压缩空气用气量曲线图（h）

图6. 医院实际真空负压吸引量曲线图（h）

图7. 医气系统工作状态图

7.医气设备选型

根据医气系统工作状态图得知，空压机、干燥机、制氧机、真空泵处于不规则锯齿波工作状态，工作时间、停止时间各约占50%，结合医院实际用气量曲线图；因此压缩空气空压机、制氧机、真空泵选型参数应该是计算出的规范值的2倍。氧气空压机、干燥机选型参数应该是计算出的规范值的2×4.5/0.5（空气中氧气占比21%，要求制氧机氧气纯度93%～95%，制氧机效率50%，因此压缩空气量是氧气流量的4.5/0.5倍）=18倍具体参数如下：

7.1 制氧系统主要设备选型

空压机参数：每小时≥18×123.61=2224.98m3；选用14m3/min的螺杆式空气压缩机，功率90kW/台；出口压力0.8MPa，数量3台。

冷干机参数：每小时≥18×123.61=2224.98m3；选用17m3/min的冷冻式干燥机，功率3.4kW/台；进气压力1MPa；数量3台。

空气罐参数：容积5m3；压力1MPa，数量3台。

制氧机参数：每小时≥2×123.61=247.22m3；选用1.5m3/min的制氧机，功率4.1kW；数量3台。

氧气罐参数：容积3m3；压力0.8MPa，数量3台。

增压机参数：每小时≥123.61m3；进口压力0.3MPa，出口压力1.4MPa，选用8.3m3/min的增压机，功率7.5kW/台；数量3台。

高压氧气罐参数：容积3m3，1.6MPa，数量3台。

7.2 压缩空气系统主要设备选型

空压机参数：每小时≥2×306.63=613.26m3；选用5.7m3/min的螺杆式空气压缩机，功率30kW/台；出口压力0.8MPa，数量2台。

过滤器参数：处理空气量6m3/min；压力1MPa；2台。

冷干机参数：每小时≥2×306.63=613.26m3；选用6.5m3/min的冷冻式干燥机，功率1.8kW/台；进气压力1MPa；数量2台。

空气罐参数：容积5m3；1MPa，数量2台。

7.3 负压吸引系统主要设备选型

真空泵参数：每小时≥2×474.48=948.96m3；选用500m3/h，功率15kW，出口压力-0.08MPa，数量2台。

负压罐参数：容积5m3；0.3MPa，数量2台。

除污罐参数：0.5m3；0.3MPa，数量2台。

汽水分离器：2m3；0.3MPa，数量2台。

注：建议设计时各系统增加一套备用。其中1套故障，备用系统立即投入使用。

8.安装规范

①设备和设备之间的净间距应在1M以上，两排之间的净间距应在2M以上，设备和墙之间的净间距应在1M以上。②气源系统应安装超压排放阀。③气源系统输出部分应设超、欠压报警装置和流量表。④应有完整的监测报警系统。⑤站房应有良好的通风和采光。

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