Как рассчитать производительность кислородной станции на концентраторах

Расчёт расхода кислорода для медицинского учреждения опирается на пункт 7.4.2.39 и таблицу 7.3 СП 158.13330.2014. Для каждого типа помещения таблица задаёт три величины: номинальный расход на одну точку в литрах в минуту, продолжительность использования в течение суток в часах и средний коэффициент использования.

Основные значения таблицы 7.3 в действующей редакции:

• операционные — 20 л/мин на точку, 5 ч в сутки, коэффициент 0,7; малые операционные — 20 л/мин, 5 ч, 0,4;
• наркозные — 10 л/мин, 1 ч, 0,5;
• послеоперационные палаты — 8 л/мин, 24 ч, 0,5;
• палаты интенсивной терапии для взрослых — 8 л/мин, 24 ч, 1,0; для детей — 2 л/мин, 24 ч, 1,0;
• реанимационные залы для взрослых — 9 л/мин, 24 ч, 1,0; для детей — 2 л/мин, 24 ч, 1,0;
• манипуляционные, процедурные ангиографии, эндоскопии и бронхоскопии — 10 л/мин, 5 ч, 0,4;
• перевязочные и процедурные отделений, смотровые, помещения экстренной помощи, залы гемодиализа и ряд других кабинетов — 6 л/мин, 2 ч, 0,2;
• палаты кардиологического отделения — 4 л/мин, 6 ч, 0,3; ожогового — 6 л/мин, 6 ч, 0,3;
• палаты гинекологического отделения и отделения патологии беременности — 4 л/мин, 10 ч, 0,3;
• послеродовые палаты для родильниц — 8 л/мин, 10 ч, 0,3; для новорождённых — 2 л/мин, 9 ч, 0,3; родовые — 9 л/мин, 12 ч, 0,4;
• палаты прочих отделений для взрослых, кроме психиатрических (на 1–2 койки), — 4 л/мин, 1,5 ч, 0,3;
• отделение выхаживания недоношенных детей — 2 л/мин, 24 ч, 0,8;
• палаты прочих детских отделений — от 2 до 4 л/мин в зависимости от возраста, 6 ч, 0,3.

Коэффициент использования учитывает, что не все точки работают одновременно и не весь день на номинальном расходе. Для палат интенсивной терапии и реанимационных залов он равен единице: в этих помещениях расчёт ведут на круглосуточную работу каждой точки.

Для процедурных и перевязочных медицинских организаций малой мощности (амбулаторий и подобных объектов), помещений отделений ЭКО, а также манипуляционных, смотровых и прививочных расход определяют по технологическому заданию, а не по таблице.

Коечный фонд — привычная для заказчика характеристика, но в формулу входит число точек потребления. Точка — это розетка медицинского газа у кровати, в операционной или процедурной. По СП кислород подводят в палаты на одну и две койки, а в палаты на большее число коек — в отдельных случаях, по заданию на проектирование. Число точек в каждой палате фиксирует технологическое задание.

Поэтому расчёт по количеству коек выполняют в три действия:

1. Разбивают койки по отделениям и типам палат из таблицы 7.3.
2. Определяют число точек в каждой группе по заданию на проектирование.
3. Добавляют точки в помещениях без коек: операционных, наркозных, процедурных, перевязочных.

Грубая оценка «столько-то литров на койку» даёт ошибку в обе стороны. Десять коек кардиологического отделения с коэффициентом 0,3 дают 12 л/мин, а три койки интенсивной терапии с коэффициентом 1,0 — 24 л/мин.

Условный объект — небольшой стационар с одной операционной, тремя койками интенсивной терапии для взрослых, четырьмя точками в послеоперационных палатах, двадцатью койками в палатах на 1–2 места и двумя перевязочными.

Минутный расход по группам:

• операционная: 20 × 1 × 0,7 = 14 л/мин;
• палаты интенсивной терапии: 8 × 3 × 1,0 = 24 л/мин;
• послеоперационные палаты: 8 × 4 × 0,5 = 16 л/мин;
• палаты прочих отделений: 4 × 20 × 0,3 = 24 л/мин;
• перевязочные: 6 × 2 × 0,2 = 2,4 л/мин.

Суммарный расчётный расход — 80,4 л/мин. По этой величине подбирают первичный источник.

Суточный расход по тем же группам составит 4 200 л в операционной (14 × 5 × 60), 34 560 л в палатах интенсивной терапии (24 × 24 × 60), 23 040 л в послеоперационных палатах (16 × 24 × 60), 2 160 л в палатах прочих отделений (24 × 1,5 × 60) и 288 л в перевязочных (2,4 × 2 × 60). Итого около 64,2 м³ кислорода в сутки. Почти 90% этого объёма приходится на круглосуточные точки — интенсивную терапию и послеоперационные палаты.

Расчётный расход 80,4 л/мин не превышает 100 л/мин, поэтому по пункту 7.4.2.18 СП все три источника можно построить на концентраторах производительностью до 100 л/мин и разместить их в здании — в отапливаемом вентилируемом помещении с оконными проёмами и полом не ниже планировочной отметки земли.

Свод правил требует, чтобы система централизованного кислородоснабжения имела как минимум три независимых источника подачи кислорода.

Первичный источник — главный, он обеспечивает всю суммарную расчётную потребность объекта.

Вторичный источник автоматически включается при выходе из строя первичного и тоже обеспечивает всю суммарную расчётную потребность.

Резервный источник включается автоматически или вручную при отказе первичного и вторичного. Он должен обеспечивать суммарную расчётную потребность операционных и отделений интенсивной терапии и реанимации не менее 3 часов с коэффициентом использования, равным единице.

Для условного стационара из примера это означает следующее. Первичный и вторичный источники должны выдавать не менее 80,4 л/мин каждый.  Производительность концентраторов AIRHON индивидульного исполнения может быть до 1 000 л/мин, поэтому первичный источник набирают, например, из моделей AIRHON с производительностью 100 л/мин; вторичный — из такой же пары. Резервный источник рассчитывают отдельно: операционная и палаты интенсивной терапии при коэффициенте 1,0 дают 20 + 24 = 44 л/мин, за 3 часа — 7 920 л, около 7,9 м³ кислорода. Такой запас обеспечивает ещё одна установка AIRHON или баллонная рампа — тип резервного источника и схему переключения определяет проект.

Запас производительности на первичном и вторичном источниках нужен и по технологическим причинам. Стандартное выходное давление концентраторов AIRHON — 0,04−0,07 МПа, для отдельных задач доступно исполнение до 0,45 МПа. Если к линии подключены аппараты ИВЛ или наркозные аппараты с требованиями к входному давлению, исполнение по давлению и схему подключения — с ресивером или без — определяет инженер по паспортам этих аппаратов.

Для больниц с несколькими отделениями расчёт удобнее вести по каждому отделению отдельно и затем сводить в общую потребность. Как строятся такие конфигурации, описано на странице о кислородоснабжении больниц и клиник.

Операционные. Норма СП для операционной — 20 л/мин на точку с коэффициентом 0,7. Проектировщик сверяет её с паспортным потреблением наркозно-дыхательной аппаратуры и при расхождении согласует расход в задании на проектирование. Решения для хирургического блока собраны на странице об оснащении операционных кислородом.

Реанимация. Для реанимационных залов СП задаёт 9 л/мин на точку при коэффициенте 1,0. При использовании аппаратов ИВЛ и высокопоточной кислородной терапии фактическое потребление точки определяют по паспортам оборудования и медицинскому заданию. Для отделений реанимации и интенсивной терапии AIRHON рассчитывает конфигурацию по максимальному одновременному расходу, а не по среднему.

Концентрация кислорода. По СП кислородный генератор позволяет получать кислород чистотой 93 ± 3%, и паспортная концентрация AIRHON совпадает с этим значением. Если отдельное оборудование требует кислорода более высокой чистоты, его обеспечивают от другого источника.

Шум. СП требует мероприятий, которые исключают превышение нормативного шума в смежных помещениях. Уровень шума AIRHON, по данным производителя, не превышает 48 дБ, но при размещении нескольких установок в одном помещении суммарный уровень проверяют отдельно.

Расчёт укладывается в простую электронную таблицу с шестью столбцами:

1. Наименование помещения по таблице 7.3 СП 158.13330.2014.
2. Номинальный расход на точку q, л/мин.
3. Количество точек n.
4. Коэффициент использования K.
5. Продолжительность использования τ, ч/сут.
6. Минутный расход Q = q × n × K и суточный расход Qсут = Q × τ × 60.

Сумма шестого столбца по минутному расходу даёт требуемую производительность первичного и вторичного источников. Отдельной строкой считают резервный источник: операционные и отделения интенсивной терапии и реанимации с коэффициентом 1,0, умноженные на 180 минут. Последний шаг — перевод результата в установки: 20, 40 или 60 л/мин на один концентратор AIRHON, то есть 1,2, 2,4 или 3,6 м³ в час.

Готовый расчёт или техническое задание проектировщика передают на подбор оборудования по техническому заданию: инженер AIRHON проверит исходные данные, подберёт количество установок и предложит схему резервирования. Если объект уже снабжается баллонами или жидким кислородом и концентраторы добавляют в существующую систему, AIRHON подбирается как резервный источник кислорода с расчётом по критичным потребителям.

Суточный расход в кубометрах удобен для сравнения с баллонами и жидким кислородом, но концентраторы подбирают по минутному расходу. Установка, которая за сутки производит больше кислорода, чем нужно учреждению, не справится с нагрузкой, если её производительность в литрах в минуту меньше суммарного расчётного расхода точек. Поэтому в расчёте для экспертизы указывают обе величины: минутный расход — для выбора числа и моделей концентраторов, суточный — для экономики и сравнения источников.