医用气体管道系统的设计

华东建筑设计研究院有限公司    毛雅芳  林在豪

摘要：本文介绍了医用气体中心管道系统工程的设计及注意事项，以提高医院的社会效益和经济效益。


Abstract: The design of medical use of gas central piping network engineering work is introduced in this paper. Some issues should be pay attention on it to improve the social and economical benefits of hospital.

概述：
    医疗气体管线供给系统是一个现代化医院重要的且必不可少的组成部分，它包括医用氧气系统、负压吸引系统、压缩空气系统、笑气（N2O）、氮气系统及二氧化碳系统和中心工作站等。通过医疗气体中心管道系统工程的合理设计，使医院能以较低的投资获得一个功效强大的供气系统，确保医院的医疗系统高效运行。

一、医用气体的基本种类及用途
    1.医用气体的基本种类为医用氧气、负压吸引、压缩空气、氮气、笑气（N2O）及二氧化碳等气体。
氧气主要用于一般病人吸氧，危急病人吸氧（呼吸机）及用于药物的雾化等；负压吸引主要吸痰、脓及血液之用；压缩空气用于口腔设备及作为呼吸机动力（混合气体用）；氮气作为手术气动工具的动力；笑气（N2O）用作为手术时的麻醉气体。二氧化碳气用于腹腔充气及试验室培养细菌。

二、医用气体管道系统及中心工作站（气源）的设置
    医用气体管道系统是指医疗用的氧气，负压吸引、压缩空气、笑气、氮气、二氧化碳等气体的集中供给、排放和配管系统。医用气体设置的区域为病房、手术室、监护病房（1CU）、抢救室、急诊、观察室、高压氧仓、妇科人流室、口腔科等医疗场所。为保证医疗供气系统稳定、连续地供气，采用集中管理的中央配管系统设置中心工作站（包括供氧站、真空泵房、空压机站等），通过管道连接医院每个气体终端。

2.中心供氧系统
2.1医院中心供氧系统由中心供氧站、管道、阀门及终端送氧插头等组成。氧气气源集中在中心供氧站，气源氧气通过减压装置和管道输送到手术室、抢救室、治疗室和各个病房的终端处，供医疗使用。

2.2中心供氧站
    中心供氧站供氧方式有：氧气瓶组供氧、液氧供氧和液氧与气瓶组联合供氧及制氧机供氧。
    氧气瓶组供氧由高压氧气瓶、汇流排、减压装置、管道及报警装置组成。氧气瓶组供氧汇流排，必须设两组（或多组）交替供氧，采用自动或手动切换。氧气瓶可由散装或箱式瓶组供给。采用汇流排气瓶组时气瓶总数不得超过20瓶。瓶装汇流排间地坪应与运输工具高度相适应，一般宜高出室外地坪600mm以上。箱式瓶组应有防止发生火花的轨导吊车。
    液氧供氧由液氧罐、汽化器、减压装置、管道及报警装置等组成。大于500L的液氧罐应放在室外，室外液氧罐与办公室、病房、公共场所及繁华道路的距离应大于7.5m。液氧罐周围5m范围内不应有可燃物和设置沥青路面。
    中心制氧机供氧系统由PSA制氧机、高效能空气压缩机、冷却干燥过滤系统及细菌过滤器、氧气浓度显示仪等组成。PSA制氧机采用PSA（Pressure Swing Adsorption）先进技术，利用分子筛压力转换吸附方式，清除空气中的氮气和其它物质，以高纯度（93%±3）的氧气供医疗使用
    气体储存量的计算是由日用气量及气体容器更换的时间（或气体充填周期）来决定的。气体容器更换时间与医院的性质和管理方法有关，一般为3~7天。

2.3中心供氧系统
1）中压输送中心供氧站：0.8~1.0 MPa氧气经过二级减压后，以0.3~0.5MPa（可调）送至各医疗用氧气终端。根据病区的要求，可调节末端压力值，同时中压输送气体，相对管经较细。

2）低压输送中心供氧站：0.5~0.6 MPa氧气经过气体阀箱（包括气体压力表、气体压力接触器、气体压力传感器及报警控制系统）0.2~0.4 MPa供至各医疗用氧气终端。

2.4中心供氧系统技术要求
    为保证系统正常供氧，应有供氧欠压报警装置。当供氧系统压力低于报警压力时，应有声、光同时报警；
声报警要求在55db(A)噪声环境下，在距1.5m范围内可以听到；氧气管道须有可靠接地，接地电阻小于100Ω。
凡是用氧气的管道、管件、仪表、阀门和其他一切接触氧气的附件都必须事先进行脱脂，脱脂后管道用不含油气体吹干。

3.负压吸引系统

3.1负压吸引系统由中心吸引站、吸引管道、负压吸引终端等组成。吸引系统的负压源是中心吸引站的真空泵机组，通过真空泵机组的抽吸使吸引系统管路达到所需负压值，在手术室、抢救室、治疗室和各个病房的终端处产生吸力，提供医疗使用。

3.2中心吸引站
    中心吸引站有真空泵、细菌过滤器、控制柜、污物接收器、真空缓冲罐（负压罐）组成。真空泵必须有备用，并能自动切换。
一般医用真空泵有往复式真空泵、液环（水环）式真空泵、油润滑滑片式真空泵。
?  往复式真空泵：价廉、耐用，但占地大、噪声大、需用冷却水，排气管必须装消声器；
?  液环式真空泵：体积小、噪声小，但需用补充循环水。系统需设水分离器，地面必须有排水槽。
?  油润滑滑片式真空泵：具有空气冷却、低噪音、震动少的优点。内部单向阀保护吸引系统不被污染，油雾分离器保护环境和减少油的损失。由于该设备是空气冷却，设备机房必须要有良好的通风。
负压吸引系统附属设备：
?  双重细菌过滤器：防止真空泵及真空罐被污染。
?  不中断气流可替换过滤器：2个可交替使用的微粒过滤器。
?  污物接收器：收集污染的及液体，保护真空系统正常运转，不中断气流可清理污染物。
?  真空缓冲罐：防止真空泵频繁起动。

3.3负压吸引系统技术要求
    吸引系统负压在大气环境下不高于0.02MPa（150mmHg），不低于0.07MPa（525mmHg），并能在该范围内任意调节。医院各病区及各手术室应装有精度不低于1.5级的真空表。传染病房与一般病房若共用一套吸引系统时，则传染病房系统应设置真空罐及过滤器与之隔离。中心吸引站应有报警装置，当负压值高于0.019MPa（140mmHg）或低于0.073 MPa（550mmHg）时，在55db(A)噪音环境下，在1.5m范围内应听到声报警和看到红色的光报警。吸引系统排气口所排出的空气，每立方米细菌数量不得超过500个。中心吸引站室内噪音不超过80db(A)，室外不超过60 db(A)。吸引系统应有可靠的接地装置，接地电阻应小于10Ω。

4.医用空气系统（压缩空气系统）

4.1医用压缩空气，经压缩空气机房输送至各医疗部门终端供使用。

4.2压缩空气站
    压缩空气站由空压机、储气罐、空气干燥器、三级过滤器及控制柜等组成。
储气罐：防止空压机频繁启动。
干燥器：空气干燥，使空气的压力露点为+5℃，即使低温环境也不至于空气出现水珠。
过滤器：满足医疗气体使用标准。

4.3所输送的压缩空气应无菌、干燥、无油。吸入气体为室外清洁空气，吸气口必须远离各类污气排放口。

5.其它医用气体（N2O、CO2、N2）系统

5.1其它医用气体（N2O、CO2、N2）由气源站，经双路汇流排减压后，供至医用终端。

5.2气源站
    由于N2O、CO2、N2用气量较小，气源可以是钢瓶供应。气源站由钢瓶气体及汇流排组成，钢瓶气体二组，一用一备。小型气源站位置可靠近用气点，如手术间技术夹层等处，房间应有通风。

三、医用气体常用参数
1.氧气：单咀计算流量为5 l/min，呼吸机计算流量为10~20 l/min，氧气终端压力为0.2~0.4MPa。
同时使用系数：整个病房为0.2-0.4，水平干管为0.4-0.5，每间病房支管为1.0。
负压吸引：单咀计算流量为0.25 l/s，手术台负压吸引流量为0.75~1.0 l/s，吸引压力为-300mmHg~-600mmHg。
同时使用系数：整个病房为0.2~0.3，水平干管为0.3~0.4，每间病房支管为1.0。
压缩空气：单咀计算流量为20~100 l/min，压力为0.4~0.5 MPa。
一氧化二氮：单咀计算流量为≤30 l/min，压力≤0.4MPa。
氮气：单咀计算流量为10 l/min，压力为0.8~0.9MPa。
二氧化碳：单咀计算流量为≤10 l/min，压力为0.4~0.5MPa。

2.常用气体管径的选用
氧气管径的计算式：
式中：d=0.0188
      d —— 管道内径（m）
v —— 气体流速（m/s）
Q —— 气体在工作状态下的实际体积流量（m3/h ）
Q=
Q2—— 自由状态下体积流量（m3/h ）
t —— 气体工作状态时温度
p —— 气体工作状态时的绝对压力（MPa）
氧气管道中流速最大不应超过下表中数值：
氧气工作压力
（MPa） 0~0.1 0.1~0.3 0.3~0.6 0.6~1.6 1.6~3.5 >10
氧气最大流速
（m/s） 20以下 15 12 10 8 4
真空管道管径：
由于负压管道不易方便精确计算，可参考下表经验数据选取：
吸引管道管径估算表
管径
（mm） 15 20 25 32 40 50
吸引嘴数
（个） 12 21 24 62 84 140
注：表中已考虑了同时使用系数，设计时可根据吸引嘴数直接由表中查出管径，不必再打折扣。但当机房离使用处太远时，应适当放大管径。

3.病房内管道敷设方法
    医用气体在医院病房内的布置大致可分为：垂直总管输送、水平干管分送和水平总管输送，垂直干管分送二种。垂直总管输送，水平干管分送其优点为可在水平干管上装二次减压箱或气体阀箱，使供气充足、末端压力稳定。可为每层护士站医务人员提供供气系统正常的运转情况或供气压力超限，危险报警的监护信号；维修方便、影响面小：由于中心工作站末端装置都设了维修开关，整个系统不停气就可进行维修。但初期投资费用略高。
    水平总管垂直分送系统初期投资省，但不能分层管理、维修，影响面大。在病室内，气体管道可明管安装，外敷活络槽板，槽板中心高度1.45m，病床气源终端与电源，专用接地、呼叫及通讯联络、照明等集中组合于床头，方便使用。手术室、抢救室气源终端采用悬挂和墙面相结合布置。气体垂直总管可布置在管道井内（不允许与供电线路敷设在同一管井内），水平管道可布置在活络吊平顶内。

4.管材选用及连接
管材：
*氧气管道材料为不锈钢管、脱氧紫铜管（简称铜管）。
*吸引管道材料可采用镀锌钢管。要求高的在病房内的支管可采用铜管或不锈钢管。
*压缩空气管道材料可采用镀锌钢管。要求高的在病房内的支管可采用铜管或不锈钢管。
*氮气、笑气、二氧化碳气管道材料为不锈钢管或铜管。
连接：
镀锌钢管采用螺纹连接，采用聚四氟乙烯填料。
不锈钢管采用氩孤焊、焊接连接。
铜管采用钎焊连接；钎料（焊料）可采用低银焊料或铜磷钎焊料。

3、结语
    医用气体管道供给系统是现代化医院系统工程中的重要组成部分，笔者作为建筑工程设备设计人员，希望通过本文的介绍，意在与同行们交流，不妥之处望不吝指正。