医院制供氧模式对比及方案设计

罗建军，王行高，马 巍

医院制供氧模式对比及方案设计

罗建军，王行高，马 巍

目的：针对医院几种制供氧模式进行比较，提出基于PSA制氧机的制供氧系统选型配置方案。方法：对液氧供氧与分子筛制氧机供氧的原理、安全性、经济性等，进行比较分析；依据医院病床实例，提出基于分子筛制氧机的设备容量配置方案。结果：医院制供氧方式适宜采用PSA制供氧设备，其安全性、经济效益优于液氧供氧。结论：PSA制供氧设备具有自产氧能力，合理选用及有效管理可提升医院供氧安全性，实现医院效益最大化。

制氧；液氧；PSA制氧

0 引言

医院中心供氧由中心供氧站、管道、阀门及氧气终端等组成。医用中心供氧系统氧气气源集中在中心供氧站，通过减压装置和管道输送到病房的终端处。早在20世纪50年代，发达工业国家就已开始大量采用中心供氧技术，20世纪80年代国内各大医院陆续采用，目前，中心供氧技术在国内得到了普遍应用。中心供氧技术主要分为3类：第1类瓶氧、汇流排供氧技术，于20世纪70年代采用，80年代初开始流行；第2类液氧供氧技术，国内80年代中后期开始应用；第3类PSA氧源技术，源于1942年德国的“无热吸附干燥和空气净化”专利。目前，西方发达国家医疗行业无一例外都采用这种氧源技术[1]。我国军事医学科学院卫生装备研究所于20世纪60年代末开始该技术研究，应用于野战条件下的氧气保障[2]，并制定了军队及国家行业标准。90年代以来，该技术在国内的应用得到了蓬勃发展，现已有很多家医疗单位使用了国产或进口的PSA氧源技术。

本文简述中心供氧现状与发展趋势，对3种氧源供氧技术优缺点进行比较分析，详细介绍医院采用PSA制氧机的选型配置方案，可供各医疗单位设计选型参考。

1 供氧模式比较分析

中心供氧方式主要有氧气瓶组供氧、液氧中心供氧及PSA制氧机供氧。其中：氧气瓶组供氧由高压氧气瓶、汇流排、减压装置、管道及报警装置等组成；液氧供氧由液氧贮槽、汽化器、减压装置、管路及报警装置等组成；PSA制氧机供氧由空压机、冷干机、制氧机、空气储罐、氧气储罐、净化过滤系统等组成[3]。上述3类中心供氧模式，安全性、使用方便性及可靠性、经济性等对比如下。

1.1 安全性

3种氧源技术安全性见表1。可以看出，基于PSA制供氧模式的供氧方案安全性优于其他2种方案。

表1 3种氧源技术安全性比较

1.2 使用方便性及可靠性

3种供氧方式使用方便性及可靠性对比见表2[4]。

表2 3种氧源技术使用方便性及可靠性比较

1.3 经济性

氧气瓶供氧依地区不同，收取费用不同，一般折合5～7元/m3，40 L瓶氧为26～36元；液氧按当地液氧厂供应价核算，国内一般以地区价1 700～1 800元/t计，在3.6元/m3左右；PSA制氧主要以电费损耗为主，用电按国内一般地区价0.8元/（kW·h）计，一般1 m3为1 kW·h电，因此，采用40 L氧气瓶，每瓶按5.2 m3计算，则3种供氧模式的价格见表3。

表3 3种氧源技术供氧经济性比较

2 方案选型

瓶氧供氧与液氧供氧主要是按需供给，对医院的需氧量要求不严格，不够就补充。而PSA制氧机在建设前，需进行需氧量测算，从而决定建设规模。首先，采用PSA制氧机供氧前，应了解医院平均月氧气消耗量、病床数、手术间、ICU病房数等；其次，开展平均用氧量、高峰期用氧量等测算；最后，经综合评估后，方可确定氧产量的选择。

本文以某中心医院用氧量为例，进行方案选型设计。某医院每月用液氧数量折合成40 L瓶氧为5 000多瓶，医院病床总数1 600张，手术室23间，ICU病床27张，24人高压氧舱1个。则PSA制氧系统选型设计及注意事项如下。

2.1 执行及验收标准

中心供氧建设时应要求建设方的技术材料、设备、工程、设计、安装和运行全部按相关的最新国家标准执行，如采用国外标准则应提供中文文本，并确认该标准不低于相关国家标准。工程各设备的设计、制造、检验、供货、安装、调试、验收和维修，其各项技术参数必须符合或高于国家标准及行业标准，如有新标准则采用新标准。各执行相关标准分类及具体名称如下[5-9]：

（1）供氧系统设计、安装调试、验收。YY/T 0187—1994《医用中心供氧系统通用技术条件》；GB 8982— 1998《医用氧气》。

（2）吸引系统设计、安装调试、验收。YY/T 0186—1994《医用中心吸引系统通用技术条件》。

（3）压缩空气储罐的设计、制造、验收。GB 150. 01-04—2010《钢制压力容器》。

（4）电气设备安装验收。GB 3836.4—2000《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电器设备》；GBJ 50150—2006《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》。

（5）系统中各种管道施工及要求。GB 50235—2010《工业金属管道工程施工及验收规范》；GB 50016—2006《建筑设计防火规范》。

（6）医用气体终端的验收。YY 0801.1—2010《医用气体管道系统终端第1部分：用于压缩医用气体和真空的终端》；GB/T 12241—2008《安全阀 一般要求》；GB 567.1—2012《爆破片安全装置》；GB 50184—2011《工业金属管道工程质量检验评定标准》；GB 50236—2011《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》。

（7）各类管路验收。YS/T 650—2007《医用气体和真空用无缝铜管》；GB/T 17395—2008《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》；GB/T 14976—2012《流体输送用不锈钢无缝钢管》；GB/T 12459—2005《钢制对焊无缝管件》。

（8）供气工程的施工。GB 50751—2012《医用气体工程技术规范》。

2.2 用氧量测算及分析

氧量测算是制定中心供氧总容量的重要依据，一般制氧量的测算以医院现有月瓶氧消耗为依据，或通过现有病床数、手术间、ICU等数量进行高峰用氧估算。

2.2.1 平均用氧量测算

因已知医院月用氧量折算为5 000多瓶，因此考虑一定的冗余量，按6 000瓶计算，满瓶压力取13MPa，即130 kg/cm2，则医院每月用氧量为

40 L×130×6 000÷1 000 L/m3=31 200 m3

因此，每天平均用氧量为1 040 m3，则对PSA制氧机而言应当设计为机组每日工作时间不超过10h为宜，为此，该院的制氧机需求为1 040÷10=104 m3/h。

2.2.2 高峰期用氧量测算

依据YY/T 0187—1994《医用中心供氧系统通用技术条件》的规定，测算用氧量时，各病房和手术室气体流量、使用率按表4计算。

由此，该院高峰期用氧量测算情况见表5。

2.2.3 氧产量建设规模

选型时为使设备可靠运行，并保持良好的运行状态，延长使用寿命，设备应有一定的运行与停机比，通常为1∶1，且保证医院24 h不间断用氧需求，考虑设计的冗余量及医院发展等因素，建议：该医院总制氧量为120 m3/h，采用30 m3/h医用分子筛制氧设备4套；所有制氧设备同时运行时，每天运行时间为10h，运行与停机比为1∶1.4，设备运行可做到一用一备，具有很好的散热时间和较充裕的维护保养时间。当用氧高峰期时，所有设备同时运行可满足102 m3/h的高峰期用氧量需求。

表4 医院用氧终端参数

表5 医院高峰期用氧量汇总

2.3 设备选型

本文所述中心医院采用液氧供氧，月液氧购置费用及人员工资费用统计为16万元，年支出费用192万。

基于PSA制氧设备，其供氧成本主要由设备购置费用、运行费用、维修费用组成。采用4台30 m3/h制氧设备成本如下：

（1）设备成本。90万/台套（国产品牌），合计360万元。

（2）运营成本。①电费：4套设备总功耗为160 kW，假设每天运行10 h，则耗电量为1 600 kW·h。医院用电收费按0.8元/（kW·h）计算，则每天电费为1 280元，每月电费为3.84万元。②人员：2人，2500元/人，5 000元/月。因此，运营成本为每月4.34万元，52万/a。

（3）维修成本。前3 a免费保修，3 a后按设备购置费用5%核算，18万/a，平均1.5万/月。

因此，医院仅需30个月即可收回成本，而30个月后每月能节省10万元，为医院年节支120万元。

目前，国内外制氧设备厂家众多，价格差异较大，国内制氧设备技术成熟，但价格一般为进口售价的1/2，售后服务价格仅为国外的1/4，同时由于国内代理厂商的技术力量制约，进口设备的维修难以及时维护，给医院造成不必要损失。因此，建议在设备选型时应考虑以国产设备为主。

2.4 机房要求

设备机房布局图需依据医院最终确认方案、机型、数量等实际情况进行合理布局规划，而一般机房建设的基本要求：机房高度应足够，地面应坚固、平整，建议内墙面做吸音处理；机房内外配备干粉式灭火器材，机房照明应安装防爆灯及开关；空压机、储气罐、冷干机、过滤装置处应设下水道；机房内温度应为5～38℃，通风良好；地面施工时，应先进行设备动力线管预埋工作；空压机上散热口与排风口应制作排风管连接至机房外；机房进风口加装过滤网；制氧主机放空管应接至机房外，并做消音处理。

3 结果

通过对3类氧源的安全性、使用方便性及可靠性、经济性分析可知，基于PSA制氧机的供氧方式安全性好、使用方便，同时具备较好的经济性，因此，是中心供氧的最佳选择方式。

从国内医疗单位的总体情况看，目前是3种氧源技术并存。从近年新建或改造集中供氧系统的医疗单位看，主要以液氧和PSA制氧为主，瓶氧供氧已逐步淘汰，而应用PSA氧源技术的单位占绝大多数[10-11]。

4 结语及展望

近年来，依据PSA技术制取高纯氧技术及设备已取得成功，并进入产业化阶段。因此，从未来发展看，PSA氧源技术必然会以其显著的技术优势取代瓶装氧源技术和液氧氧源技术。

[1]陈运璞，张永春，郭敬杭，等.变压吸附空分制氮吸附剂的进展[J].低温与特气，2002，20（6）：4-7.

[2]石梅生，赵开利，陈德瑞.高原高效医用制氧机的研制[J].医疗卫生装备，2010，31（8）：24-26.

[3]刘汉钊，王华金，杨书春.变压吸附制氧法与深冷法的比较[J].冶金动力，2003，11（2）：26-29.

[4]冯念伦，夏文龙，孙铁军.医用分子筛变压吸附制氧技术的探讨[J].中国医学装备，2006，3（11）：39-41.

[5]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 13277.1—2008 压缩空气第1部分：污染物净化等级[S].北京：中国标准出版社，2009.

[6]国际化标准组织.ISO 8573.1—2001 压缩空气杂质和纯度等级第二版[S].北京：中国标准出版社，2001.

[7]机械工业气体分离与液化设备标准化技术委员.JB/T 6427—2001变压吸附制氧、制氮设备[S].北京：机械工业出版社，2004.

[8]中华人民共和国国家发展和改革委员会.JB/T 5967—2007 气动件及系统用空气介质质量等级[S].北京：机械工业出版社，2007.

[9]机械工业气体分离与液化设备标准化技术委员.JB/T 6427—2001 变压吸附制氧、制氮设备[S].北京：机械工业出版社，2004.

[10]石梅生，赵开利，张洪刚，等.PSA系列医用制氧设备控制系统设计[J].医疗卫生装备，2001，22（4）：20-22.

[11]朱孟府，王兴鹏，邓橙，等.医用氧变压吸附制备工艺研究进展[J].医疗卫生装备，2013，34（10）：72-74.

（收稿：2014-06-06 修回：2014-09-25）

Scheme design and patterns comparison of oxygen supply in hospital

LUO Jian-jun,WANG Xing-gao,MA Wei
（Department of Medical Engineering,Lanzhou General Hospital of Lanzhou Military Area Command,Lanzhou 730050,China）

To compare the oxygen supply patterns in the hospital and propose a scheme for oxygen generating and supply based on PSA oxygen generator.The oxygen supply patterns by liquid oxygen and PSA were compared for the principles,safety,economics and etc,and a scheme was put forward on the basis of PSA oxygen generator.It's proved that PSA oxygen generating and supply equipment behaved better than liquid oxygen in safety and economic benefit.PSA oxygen generating and supply equipment enhances the safety of hospital oxygen supply.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（12）：41-43]

oxygen generation;liquid oxygen;PSA oxygen generation

R318；R197.39；TQ116.1

A

1003-8868（2014）12-0041-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.12.041

罗建军（1968—），男，高级工程师，主要从事医疗设备管理与开发方面的研究工作，E-mail：lzzyluo@aliyun.com。

730050兰州，兰州军区兰州总医院医学工程科（罗建军，王行高，马 巍）

马 巍，E-mail：188395050@qq.com