医用制氧机系统消防设计探讨

●王学军，果永红，杨 莉

(沧州市消防支队，河北 沧州 061000)

随着科学技术的不断发展进步，医院的供氧系统已经由最初的移动式氧气瓶供氧、液氧储罐集中供氧发展到了目前的医用制氧机集中供氧系统。该系统无论是从经济、实用还是从安全角度均优于前两者，因此，在国内已逐步为大中型医院所接受。但是，我国现行《建筑设计防火规范》GB50016－2006(以下简称《建规》)和《高层民用建筑设计防火规范》GB50045－95(2005年版)(以下简称《高规》)对医院供氧系统的设计均未作出明确合理的规定，这就给消防设计、审核验收和监管带来一定的难度。如何合理地解决这一问题，笔者根据调研情况作具体论述。

1 消防技术标准对医院供氧系统的规定

《建规》和《高规》对医院供氧系统的规定只停留在液氧储罐与建筑物的防火间距上。如《建规》第4.3.4条规定总容积小于等于3m3的液氧储罐与其使用建筑的防火间距应符合下列规定:当设置在独立的一、二级耐火等级的专用建筑物内时，其防火间距不应小于10m;当设置在独立的一、二级耐火等级的专用建筑物内，且面向建筑物一侧采用无门窗洞口的防火墙隔开时，其防火间距不限;当低温储存的液氧储罐采取了防火措施时，其防火间距不应小于5m。当液氧储罐的容量超过3m3时，则应按《建规》第4.3.3条规定与医院病房楼的防火间距至少要达到20m。《高规》第4.2.6条规定:高层医院等的液氧储罐总容量不超过3m3时，储罐间可一面贴邻高层建筑外墙建造，但应采用防火墙隔开，并应设直通室外的出口。对超过3m3时，未作出明确规定，只能参照第4.2.5条规定，按小型乙类液体储罐，与高层病房楼的防火间距至少应达到35m。

但是，对于医用制氧机集中供氧系统，以上两个规范均未作出明确规定。如果单纯地从火灾危险性的界定来看，按照《建规》第3.1.1条，制氧机系产生助燃气体的生产，属于乙类生产，设置医用制氧机的建筑物就应当按乙类厂房来考虑。从人员的密集程度和发生火灾后的人员伤亡、经济损失和影响等角度，医院的病房楼(无论是多层还是高层)均符合《建规》第2.0.13条关于重要公共建筑的界定。那么，按照《建规》第3.4.1条注2的规定，设置医用制氧机的建筑(乙类厂房)与病房楼的防火间距至少要达到50m，而与医院内其他单层多层民用建筑的防火间距也至少应达到25m。在用地日趋紧张的大中城市，单独为设置医用制氧机的建筑物满足以上防火间距的要求是难以达到的，也是不切实际的。

2 医院制氧机供氧系统简介

2.1 医用制氧机供氧原理

该方法采用较多的是医用分子筛吸附法制氧，其工作原理是采用5A沸石分子筛为吸附剂。5A沸石分子筛的晶体是笼型结构，有非常发达的晶穴。在晶穴中具有非常强的阳离子和氧负离子，构成了极性极强的极性分子筛，而氧和氮是非极性分子，当氧氮通过5A极性分子筛时，在极性分子作用下，氧氮产生了诱导偶极，而氧氮的诱导偶极和5A沸石分子筛的极性偶极作用产生一种诱导力，而容易极化的氮产生的诱导力远远大于氧产生的诱导力，因此5A分子筛对氮的吸附容量大于对氧的吸附容量，所以氮被5A沸石分子筛优先吸附而富集于分子筛的固相中，氧富集于非固相中，这就是氧的产品气。5A分子筛还具有加压时对氮的吸附容量增加，减压时吸附容量减少的特性。因此，可采用对5A沸石分子筛加压时吸附氮，减压时，氮从5A分子筛中解吸出来的方法来实现变压吸附制氧。目前该种制氧方式已成为医院中心供氧系统的一个主要形式，其优良的安全性、可靠性、经济性为医院所首肯，并在近几年内很快在全国的大中型医院普及。

2.2 医用制氧机的火灾危险性

与液氧储罐集中供氧系统相比，医用制氧机供氧系统的火灾危险性要小得多。首先，液氧储罐属于压力容器，正常情况下，其储存压力为1.6MPa，在高温和热辐射的作用下有产生物理性爆炸的危险。其次，液氧在管道输送过程中需采取气化和降压等工艺措施，产生泄漏的概率较大，且一旦泄漏极易引起周围可燃物的强烈燃烧，火灾危险性较大。因此，《建规》和《高规》均对其储量作出了明确的限制，即只有储量不超过3m3且采取可靠防火分隔措施时，才可与病房楼贴临。再次，液氧储罐需要液氧槽车灌装，在灌装过程中因操作不当引发泄漏的概率也较大。如上所述的3m3的液氧储罐，在20世纪80年代医院病房楼床位数只有100来张时可以用一个星期，而目前新建医院病房楼的床位数大多在500张以上，3m3的液氧只能供应1～2天，这必然导致液氧槽车经常进入医院为液氧储罐灌装液氧，这就从另一方面增大了医院的火灾危险性。

现用的医用分子筛变压吸附法制氧机，其原料为空气，在常温低压(最高压力≤0.7MPa)条件下工作，分子筛再生不用加热等其他手段，无需车辆运输和灌装，设备的自动化程度高、操作简单、维护方便，且其氧气是现制现用，一旦发生事故只需停止设备运行即可切断气源。因此，大大降低了以上三个方面的火灾危险性，其泄漏的危险性主要是设备故障和管道输送系统，但因其工作压力和管道输送压差均远小于液氧储罐集中供氧系统，更无气化过程，因此，其发生泄漏的总概率要远远低于前者。

3 医院制氧机供氧系统消防设计

综上所述，医用制氧机供氧系统的火灾危险性比较小，但就因其属于乙类生产，按照《建规》和《高规》的有关要求必须与病房楼及其他建筑保持足够的防火间距，且未作出可以放宽的相关规定，而且在2010年7月公布的《建规》《高规》整合修订征求意见稿中也未作出相关规定。据了解，目前在设置该系统的医院中，其与病房楼和其他建筑的防火间距均达不到规范的要求，有的贴临病房楼;有的设在病房楼地下室或屋顶，也有的设在其他附属建筑中。这就给消防设计和监督管理造成了无充分依据的被动局面。为解决这一问题，在保障消防安全的前提下科学合理地应用这一新技术，使其更好地服务于广大患者。笔者建议在修订规范或制订专门用于医疗系统的防火设计规范时，对医用供氧系统的设计提出具体的规定，且应主要考虑以下因素:

3.1 关于液氧储罐集中供氧系统的设计

《建规》《高规》整合修订征求意见稿第4.3.4条对液氧储罐贴临病房楼设置时的总储量扩大到6m3，且规定应采用不开设门窗洞口的防火墙将其分隔为储量不大于3m3的隔间。笔者认为该条的修改适应了医院规模不断扩大的现实，通过加强管理是可以保障其安全运行的，且从一定程度上减少了液氧槽车进出医院和灌装的频率，对医院整体的消防安全管理也有一定的有利因素，因此是科学合理的。

3.2 医用制氧机供氧系统的设计

3.2.1 关于设置位置

《建规》和《高规》对于丁、戊类厂房中设置油漆工段和民用及高层民用建筑中设置燃气锅炉房均做出了放宽性的规定。油漆工段毋容置疑可以界定为甲类生产，而燃气锅炉房虽然按《建规》第3.1.1条应界定为丁类生产，但燃气一旦泄漏有发生化学爆炸的危险，且锅炉还有发生物理爆炸的危险，其实际的火灾危险性要远远大于医用制氧机。因此，在考虑该系统的设置位置时，我们完全可以参照上述思路对医用制氧机的设置位置做出规定。笔者认为:应当与民用及高层民用建筑中燃气锅炉房的设置提出同等的要求，即:该设备宜设置在病房楼(多层和高层，下同)外的专用房间内。当其受条件限制需与病房楼贴临布置时，应设置在耐火等级不低于二级的建筑内，并应采用防火墙与病房楼隔开，且不应贴临病房和手术室等房间。

当该设备受条件限制需布置在病房楼中时，不应布置在病房、手术室和其他人员密集的房间的上一层、下一层或贴邻，并应符合下列规定:(1)应布置在建筑物的首层或地下一层靠外墙部位，当其距安全出口的距离大于6.00m时，可设置在屋顶上。(2)该设备用房的门均应直通室外或直通安全出口;外墙上的门、窗等开口部位的上方应设置宽度不小于1.0m的不燃烧体防火挑檐或高度不小于1.20m的窗槛墙。(3)该设备用房与其他部位之间应采用耐火极限不低于2.00h的不燃烧体隔墙和1.50h的楼板隔开。在隔墙和楼板上不应开设洞口;当必须在隔墙上开门窗时，应设置耐火极限不低于1.20h的防火门窗。

3.2.2 关于备用氧气的储存

医用制氧机供氧系统虽有诸多优点，但其设备一旦故障就会立即停止供氧，因此，设置该系统时，必须储存一定量的备用氧气，才能保证医疗用氧的不间断供应。具体储量应综合考虑医院在极端情况下的最大单位时间(可以以小时或分钟计)用氧量和外部供氧源(氧气钢瓶或槽车等)能够接续供氧的最长时间，并考虑一定的富裕量。对于距外部供氧源比较近，交通比较便捷的医院可采用与制氧机连接低压氧气储罐的方法，反之，可采用不超过3m3的液氧储罐作为备用氧气。如上所述，此容量的液氧储罐可供500床位的大型医院使用1～2天，足以满足备用的要求。按照上述所列规范条文的要求，该液氧储罐当采取有效防火分隔措施时，可与病房楼或医用制氧机房贴临设置。

3.2.3 关于控制系统的设计

为了保证给正在手术或抢救中的病人不间断供氧的要求，其控制系统必须做到及时、准确。应达到如下要求:(1)该系统的电源应按医院中的消防电源和手术电源的要求设计，确保不间断供电。(2)制氧机与备用供氧系统之间的切换应有自动、手动和应急操作等多种方式，以确保万无一失。(3)其控制系统不得与火灾自动报警系统联动，因一旦发生火灾报警，联动关闭供氧系统会使正在手术或抢救的病人供氧中断，造成生命危险。应针对火灾情况，设计专门的控制程序，确保手术室、抢救室和ICU等特殊部位的不间断供氧。普通病房的供氧系统在火灾情况下也应在发生火灾时延时20～30min才能关闭，且应当配置一定数量的便携式吸氧设施，以备应急之需。