Введение

 

В современных лечебно-профилактических учреждениях (далее – ЛПУ, этот термин наиболее подходит для тех медицинских организаций, которые в своей деятельности используют кислород) широко применяются медицинские технологии, использующие газообразный кислород под разным давлением (от 0,5 ати в носовых канюлях пациента до 3 ати в барокамерах) и с разным процентным содержанием (от 24 % в носовых канюлях до 99 % в наркозно-дыхательных аппаратах с ротоносовой маской с дыхательным мешком, в то время как в нормальной атмосфере содержание кислорода составляет примерно 21 %). Подачу этого кислорода на места его потребления обеспечивает система медицинского газоснабжения.

Система медицинского газоснабжения: комплекс инженерного оборудования, состоящий из источников централизованного снабжения медицинскими газами (в т.ч. кислород), систем обеспечения вакуума и отвода наркотических газов; сетей трубопроводов, транспортирующих газы; точек потребления газов; системы автоматического регулирования подачи газов [1].

Т.к. в настоящем Руководстве мы будем рассматривать только особенности снабжения кислородом, будет использован более конкретный термин – «система кислородоснабжения», далее – СКС.

Состав СКС [9]:

1. источники подачи кислорода (должны дублироваться – для обеспечения непрерывности подачи кислорода в аварийных ситуациях и для возможности замены элементов СКС без прекращения подачи кислорода в линии потребления);

2. трубопроводная система, передающая кислород на конечные потребители;

3. устройство регулирования, в т.ч. переключения между источниками подачи кислорода, в зависимости от состояния электроснабжения ЛПУ и характеристик кислорода (давление, скорость потока, концентрация) в режиме реального времени;

4. точки потребления газа.

            В число возможных источников подачи кислорода в ЛПУ входят 40-литровые баллоны, кислородно-газификационные станции (далее – КГС)  и кислородные концентраторы (далее – КК).

            Технические характеристики современных КК позволяют полностью обеспечить почти любые потребности ЛПУ по количеству и концентрации кислорода (кроме случая, когда требуется концентрация кислорода 99 %, т.к. максимальная концентрация кислорода, выдаваемая КК, не превышает 94,5 %). Поэтому в дальнейшем, с целью избежания терминологической неточности мы будем называть то, что вырабатывает КК не кислородом, а кислородно-воздушной смесью (далее – КВС) с разной концентрацией кислорода.

Таблица, показывающая потребности ЛПУ в кислороде разной концентрации (таблица 1):

 

Таблица 1

Концентрация кислорода (%) во вдыхаемой смеси

 

Способ ингаляции

Носовые катетеры

Ротоносовая маска

Ротоносовая маска с дыхательным мешком

24

Не применяется из-за низкой концентрации кислорода

28

32

35

35

36

40

40

40

45

50

Не применяется из-за высушивания слизистой оболочки носа

50

60

60

70

Не применяется из-за избытка газа под маской

80

90

99

 

Т.е. потребности многих медицинских технологий могут быть удовлетворены с помощью КК.

Применение КК для кислородоснабжения имеет ряд привлекательных сторон:

 

- зачастую для ЛПУ с плохими подъездными дорогами, затрудняющими перевоз баллонов или жидкого кислорода, КК дают единственную возможность устойчивого кислородоснабжения.

- затраты на приобретение в газоснабжающей организации и доставку из нее в ЛПУ жидкого или газообразного кислорода зачастую выше, чем самостоятельное производство кислорода с помощью КК. Например, цена одного сорокалитрового баллона кислорода, произведенного с помощью КК, составляет 90 р. (по данным НПК «Грасис»), цена одного баллона кислорода, производимого традиционным способам (по данным ООО «Криосервис»), составляет 300 р. (и это без учета расходов на доставку в ЛПУ). Кроме того, для ЛПУ нет необходимости иметь договорные отношения с газоснабжающей организацией и учитывать ее капризы.

- КК менее взрывоопасны – давление газа в КГС может достичь 1,6 МПа, давление в газовом баллоне может достичь 20 МПа, давление в дожимном компрессоре КК – не более 0,6 МПа, в самом КК – не более 0,1 МПа.

- КК – менее пожароопасные устройства, чем баллоны или КГС, т.к. в единицу времени содержание кислорода в КК на порядки меньше. При возникновении пожара КК достаточно просто выключить.

- носимые или возимые КК малой производительности могут располагаться внутри почти любых помещений ЛПУ, в отличие от кислородных баллонов, и тем более – КГС.

- расстояние от зданий ЛПУ до контейнеров с КК большой производительности не нормируется, в отличие от площадок КГС. В условиях стесненности площадок ЛПУ это является большим преимуществом.

            Но перевести все кислородоснабжение ЛПУ на КК было бы неправильно, т.к. при прекращении электроснабжения ЛПУ выработка КВС с помощью КК прекращается (в отличие от баллонного или газификационного кислородоснабжения), а также из-за того, что в некоторых медицинских технологиях требуется чистый кислород. К тому же, действующие нормативные документы (например, Свод правил СП 158.13330.2014 «Здания и помещения медицинских организаций. Правила проектирования») рассматривают в качестве основных источников кислорода в общем случае КГС и 40-литровые баллоны, отводя КК роль основных источников подачи кислорода только в случае стесненности площадки ЛПУ или невозможности надежных поставок жидкого и газообразного кислорода.

            Конечно, одновременное пропадание основного и резервного электроснабжения большой многопрофильной больницы – большая редкость, но, если говорить о менее крупных ЛПУ, особенно в небольших городах, то такая ситуация вполне реальна.

            Поэтому для обеспечения устойчивого кислородоснабжения любого ЛПУ следует, кроме КК, использовать еще газификаторное и/или баллонное.

 

1. Принцип адсорбционного разделения воздуха

 

Воздух является смесью, состоящей 21 % кислорода, 78 % азота, 0,9% аргона и других инертных газов, 0,03 % углекислого газа. При разделении воздуха адсорбционным методом используется воздух, предварительно полностью очищенный от водяных паров.

Адсорбционное разделение воздуха обеспечивает чистоту получаемой КВС до 95 %.

            Производство КВС адсорбционным методом основано на избирательной адсорбции азота из воздуха на алюмосиликатных (или иных) молекулярных ситах.

Принцип промышленного адсорбционного разделения воздуха на азот и кислород показан на схеме, предложенной в 1960 году американцем Чарльзом Скарстромом (см. рис. 1) [6].

Установка Скарстрома включает в себя пару адсорберов А и Б и ресивер Р. Адсорберы А и Б, которые являются запирающимися сосудами, соединены между собой дросселем Д. Адсорберы А и Б и ресивер Р соединены трубопроводами с вентилями и клапанами.

Установка Скарстрома работает следующим образом:

1. атмосферный воздух (условно можно считать его смесью кислорода и азота) очищается от пыли и влаги системой подготовки воздуха (здесь не показана), затем сжимается компрессором.

2. сжатый воздух от компрессора по трубопроводу с входными клапанами направляется в один из адсорберов, например, в адсорбер А, и заполняет его.

3. в адсорбере А происходит адсорбция воздуха на находящемся там адсорбенте, но азот адсорбируется (т.е. уходит из газовой смеси) значительно быстрее, чем кислород. Т.е. через некоторое время в адсорбере А образуется КВС, состоящая, в основном, из кислорода.

4. закрываются входные клапаны, открываются выходные клапаны, КВС поступает в ресивер Р, а насыщенный азотом адсорбент в адсорбере А теряет возможность что-либо адсорбировать. Выходной клапан закрывается.

5. потом начинаются точно такие же процессы в другом адсорбере – адсорбере Б.

6. пока идет адсорбционная обработка воздуха в адсорбере Б, в адсорбере А идет процесс регенерации (т.е. освобождения от азота) адсорбента, например, с помощью нагрева адсорбента (нагревная регенерация, здесь используется теплота, выделяющаяся при адсорбции), продувки его КВС (от адсорбера Б через дроссель Д), сброса давления (напорная и вакуумная регенерация) или иным способом, ведущем к тому, что ненужный азот будет сброшен в атмосферу.

7. когда процесс адсорбции в адсорбере Б закончится и образовавшаяся в адсорбере Б КВС будет передана в ресивер Р, адсорбер А будет снова готов к работе.

8. для потребителей КВС выводится из ресивера Р с помощью вентиля В.

9. цикл повторяется (общее время цикла 30 сек – 2 мин).