医院获得氧气的三种途径:钢瓶、液氧与院内制氧
钢瓶汇流排是起点。它不需要电源、安装快、在任何地方都能用,但每天消耗超过几只钢瓶后,就会变成物流负担和存放难题。即便已安装了更大的气源,钢瓶汇流排作为应急气源仍不可或缺,因此几乎每家医院无论另建了什么,都会保留一间汇流排间。
大宗液氧是大型医院的传统方案。真空绝热低温储罐把氧气以液态储存在约零下 183 摄氏度的条件下,空温式汽化器再按需把它气化。第三条路径是采用变压吸附机组在院内制氧:它在机房内以空气为原料连续产氧,用电力替代配送。
PSA 制氧机如何制取氧气
空压机把经过干燥和过滤的空气送入装有沸石分子筛的吸附塔。加压状态下,分子筛吸附氮气而让氧气通过。当第一只吸附塔接近饱和时,机组切换到第二只并对第一只泄压,把吸附的氮气释放到大气中。两只吸附塔交替工作,便得到连续的氧气流,这也正是该工艺被称为变压吸附的原因。
氧气以较高纯度离开吸附塔,在储气罐中缓冲,随后降至管道压力。氧浓度分析仪持续监测浓度,一旦纯度低于设定限值便旁通排放或报警。Tecnomed 提供产能覆盖面很宽的集装箱式 PSA 制氧机系统,从小型县级医院的用量到大型装置均可满足,并可加配钢瓶充装站,让医院自行灌装便携式钢瓶。
液氧装置如何工作
低温容器把液氧在中等压力下储存于真空绝热内胆中。液体被抽出后,流经从周围空气吸热的铝翅片空温式汽化器,以高压气态输出。转换装置再把该压力降至管道值,通常是把约 15 bar 降到医院配气所需的 4 至 5 bar。
Tecnomed 按 EN 13458-2 和 PED 2014/68/EU 生产低温储罐,并配套汽化器和转换装置,包括双路汽化与调压支路,使其中一路可在除霜或检修时隔离,由另一路继续承担负荷。由于漏热永远不可能为零,未被稳定使用的储罐会通过安全阀放空气体,这对规模较小的医院是一个实际需要考虑的因素。
对比:产能、纯度、占地、物流与冗余
在相同占地面积下,液氧在储气量上具有压倒性优势,因为 1 立方米液体可气化出数百立方米气体。它还能直接从容器输出药典级氧气。PSA 机组输出的氧气浓度略低于液氧,因为氩气会随氧气一同留下;作为药典产品的 93% 氧气可以接受这一点,但必须在招标文件中写明,并获得临床团队认可。
起决定作用的通常是物流。液氧储罐的可靠性取决于通往它的那条路;偏远地区、海岛或供应链不稳定地区的医院对此有过惨痛教训。PSA 机组依赖的则是电力,而医院本来就配有发电机作为备用。两种方案都需要钢瓶汇流排作为应急气源,因此哪一种都不能免去汇流排间。
- 储备自持能力:液氧一个容器即可供数天使用;PSA 连续产氧但缓冲储量很小
- 纯度:液氧以医用氧气供应;PSA 产出含残余氩气的 93% 氧气
- 占地:液氧需要带安全间距的室外场地;PSA 需要通风机房或集装箱
- 依赖条件:液氧依赖配送,PSA 依赖电力和空压机维护
- 按 EN ISO 7396-1,两者都必须另设独立的应急气源
运行成本与能耗考量
两者的成本结构在形态上确实不同。液氧的成本主要由到货产品价格以及租赁或蒸发损失构成,因此成本几乎随用气量线性增长,并受供应商定价影响。PSA 机组则把大部分成本转化为空压机耗电,外加定期更换过滤器、干燥机和分子筛的维护费用,因此成本主要取决于投资和医院自己掌控的用电量。
空压机是 PSA 装置的耗能中心,而把它选得过大是最常见的设计错误。应按计入同时使用系数后的实际峰值需求来选型,而不是把所有终端的流量简单相加,并确认机组在夜间能够调节出力或分级卸载。要诚实地比较方案,就得把投资、能耗、维护和配送放在同一个十年周期上算总账,而不是比较采购价格。
法规与备用气源要求
无论采用哪种技术,EN ISO 7396-1 和 HTM 02-01 都要求配备主气源、二级气源和应急气源。对 PSA 装置而言,这通常意味着双套制氧系列加一组钢瓶汇流排应急气源。对液氧装置而言,通常意味着一个主储罐、一个副储罐或备用容器,同样再加一组带自动切换的汇流排应急气源。
两种气源都需要对管道压力进行连续监测,PSA 还需连续监测氧浓度,并把高优先级报警重复显示在 24 小时有人值守的场所。文件资料要及早准备:材质证书、低温容器的压力设备认证、纯度检测记录和经确认的调试档案,都是移交的组成部分,而不是可有可无的附加项。
按医院规模与地理位置的选型指引
氧气用量不大的小型医院和诊所,通常用汇流排即可;在配送不可靠的地区,则宜采用小型 PSA 机组加汇流排应急气源。中等规模的区域医院常选择 PSA,因为它既摆脱了对配送的依赖,又不必建设低温储罐场地。持续大流量的大型三级医院,以及重症床位达到数十张的任何院区,一般都足以支撑液氧方案并配备可靠的应急气源。
地理条件压过规模的情况,比规划人员预想的更常见。如果供货路线可能被天气、边境或燃油短缺切断,那么即便投资更高,院内制氧也是更安全的架构。如果附近有可靠的工业气体供应商、用气量又大而稳定,液氧仍然是阻力最小的方案。Tecnomed 两种设备都生产,并配套汽化器、转换装置和汇流排,可完整实现任一方案。
常见问题
PSA 制取的氧气用于患者是否足够?
在项目规定使用 93% 氧气的情况下是足够的,这是一种被药典认可的产品。PSA 氧气含有残余氩气,因此浓度低于液氧供应。机组必须连续监测浓度,一旦低于设定限值即报警;临床团队应在设计阶段确认接受这一点。
PSA 制氧机能充装钢瓶吗?
可以。加配高压增压机和充装排管后,医院即可自行灌装用于转运、病区和救护车的便携式钢瓶。Tecnomed 的集装箱式制氧机系统可包含钢瓶充装功能,这也进一步降低了对外部钢瓶配送的依赖。
装了液氧或 PSA 之后,还需要钢瓶汇流排吗?
需要。无论主气源是什么,EN ISO 7396-1 都要求配备独立的应急气源。实际做法是设置一套带自动切换的全自动钢瓶汇流排,其容量应足以在机组故障或停机检修期间维持医院用气,直到主气源恢复。
哪种方案运行成本更低?
取决于用气量和当地价格。液氧成本随到货量和供应商定价变化,PSA 成本主要是电费和计划性维护。应按至少十年的周期,把投资、能耗、服务以及任何供气中断的代价一并比较,而不是只看采购价格。