Wzbogacenie/uzupełnienie w tlen

Przeprowadzane były pewne eksperymenty w zamkniętych przestrzeniach w celu zwiększenia stężenia tlenu z 21% do 24-27% zawartości. Zwiększanie stężenia tlenu jest szczególnie pożądane tam gdzie brak tlenu jest faktem, takich jak, miejsca pracy na dużych wysokościach, studniach lub podziemnych terenach pracy z niewielkim przewietrzaniem etc. Również pewne eksperymentalne systemy zostały stworzone wymagające dostarczania tlenu, np. komory unoszące się na wodzie lub izolacyjne.  

Ciśnienie częściowe tlenu (PO2) i brak tlenu

Redukcja tlenu jest najlepiej opisana jako spadek ciśnienia częściowego wdychanego powietrza. (PO2).

Ciśnienie częściowe jest to ciśnienie, które dany gaz wywiera "samodzielnie" (niezależnie od innych w mieszaninie). Jest to ciśnienie, które komponent gazowej mieszanki miałby, gdyby samodzielnie zajmował tą samą objętość w tej samej temperaturze co mieszanina.

Ciśnienie częściowe może być obliczone przy użyciu następującego równania:

ciśnienie częściowe = %gazu x ciśnienie atmosferyczne

Jeśli ciśnienie atmosferyczne wynosi PN2 + PO2 + PCO2 +PH2O, zgodnie z Prawem Dalton'a: ciśnienie całkowite mieszaniny gazów jest sumą ciśnień jakie każdy komponent miałby gdyby samodzielnie zajmował objętość mieszaniny w tej samej temperaturze. Ciśnienie atmosferyczne rożni się  w zależności od szerokości geograficznej i wysokości n.p.m. 

Powinno być wzięte pod uwagę, że dla niedużych szerokości geograficznych (np. Ekwador) ciśnienie barometryczne dla danej wysokości n.p.m. jest wyższe niż przewidywane według "Standard Atmosphere" (1atm reprezentuje ciśnienie na poziomie morza w T=20C)

Psychologiczny efekt niedoboru tlenu

Najpowszechniej znane psychologiczne efekty niedoboru tlenu w miejscach o dużych wysokościach, gdzie ciśnienie tlenu jest niskie, to brak tchu, trudności w oddychaniu, nerwowość, bóle głowy, nudności oraz niejasny umysł. Inne objawy to zaburzenia snu, utrudnione myślenie i koncentracja i ogólne niezadowolenie. Na przykład, jednym z najbardziej nieprzyjemnych skutków przebywania na dużych wysokościach są trudności ze snem. 

Poziom, przy którym człowiek może wykonywać pracę fizyczna ("power output") zależy od ilości tlenu dostępnego dla organizmu; nie jest więc dziwne, że jeśli wysokość n.p.m. wzrasta, maksymalny pobór tlenu spada i dlatego potrzeba uzupełnienie tlenu jest zalecana.  
Według niektórych stwierdzeń wzbogacenie w tlen dla wysokości 5000 m i powyżej powinno być obowiązkowe i byłoby również pomocne także przy mniejszych wysokościach takich jak 4200 m.

Rozwiązanie problemu: Komory (pokoje) wzbogacania/uzupełniania w tlen

Najbardziej efektywną metodą poprawy sprawności ludzkiej w terenach z ubytkiem tlenu jest uzupełnienie poziomu tlenu. Postęp techniczny w ostatnim czasie pozwala na wykonanie tego w bardzo wydajny i efektowny sposób przez wzbogacenie w tlen. 

Innym rozwiązaniem dla pracowników w miejscach, gdzie występuje brak tlenu, to przenośne jednostki tlenu  zaopatrujące w 2 litry/godz. tlenu na osobę  poprzez kaniule nosowe umieszczane wewnątrz otworów nosowych.

Rozwiązanie to jest podobne do sposobu indywidualnego pobierania tlenu oferowanego przez bary tlenowe Lenntech, które są przeznaczone wyłącznie do użycia rekreacyjnego.

Musi być również podkreślone, że wzbogacanie w tlen powietrza w danym pomieszczeniu na dużych wysokościach do poziomu 24% nie zwiększa ryzyka powstania pożaru ponad takie jakie istnieje dla powietrza na poziomie morza.

Studium przypadku i wymagania techniczne

Niektóre badania eksperymentalne zostały przeprowadzone w celu poprawy jakości snu pracowników w kopalniach znajdujących się na dużych wysokościach (zwłaszcza w Los Andes w Ameryce Południowej) poprzez zwiększanie natlenienia miejsca sypialnego do 24% stężenia tlenu. 

Przestrzeń badana miała objętość 208m3, gdzie spało sześciu ludzi. Wymogi co do ilości tlenu wyprodukowanego to 400L/godz. na osobę (=6.7L/min/osobę) co oznacza 40L/min na osobę. Generator tlenu niezbędny w tym zastosowaniu to generator tlenu Lenntech Quad 100 z kompresorem mogącym dostarczyć 47L/min tlenu wysokiej czystości (99%).

Pracownicy w pomieszczeniu byli nieświadomi wzrostu stężenia tlenu. Eksperyment wskazał jednak że ich umysłowa i fizyczna sprawność były znacznie wyższe. 

Inne badanie przeprowadzane dotyczyło przyczep kempingowych (domy przenośne) o powierzchni 34m2 z wyposażeniem sanitarnym i kuchennym. Generator tlenu niezbędny w tej sytuacji to Lenntech WH 23 z produkcją tlenu 11 L/min.

Zasadą generatorów jest to, że kiedy powietrze jest wypompowywane pod wysokim ciśnieniem w tubę z syntetycznego zeolitu, azot jest selektywnie adsorbowany, a strumień gazu uzyskuje stężenie tlenu 90-95%. Po niedługim czasie zeolit nie jest już w stanie adsorbować więcej azotu i powietrze pod wysokim ciśnieniem jest przełączane do drugiej tuby, podczas gdy pierwsza jest płukana z azotu przy użyciu powietrza pod normalnym ciśnieniem.

Wymagania aby utrzymać poziom tlenu na 24 do 25%:

- 1. Uszczelnianie przestrzeni/pokoju. Uszczelnij wszystkie połączenia silikonowym środkiem do uszczelniania i stwórz tak zwany "double-door airlock". Jest to niezbędne w celu podtrzymania stałych warunków środowiskowych w badanym pomieszczeniu.

- 2. Świeże powietrze wsysane do przewodu wentylacyjnego. Poziom wentylacji pomieszczenia jest utrzymywany na minimalnym poziomie akceptowanym  w celu zredukowania ilości tlenu, który musi być wygenerowany. Na przykład, według ASHRAE (Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Ogrzewnictwa, Chłodnictwa i Klimatyzacji ) standardu z 1975, wymaganie co do przewietrzania wynosi  8.5 m3 na godz. na osobę.

-3. Wstrzykiwanie O2. Generator tlenu jest zamknięty w dobrze przewietrzanym pomieszczeniu na zewnątrz pokoju gdzie zachodzi wzbogacanie w tlen.

-4. System monitorowania dwutlenku węgla i gazów. Stężenie dwutlenku węgla w pokoju jest monitorowane i utrzymywane na poziomie 0.3% lub poniżej (stężenie w powietrzu wynosi około 0.03%) jako przydatny wskaźnik poziomu przewietrzania.

- 5. Oświetlenie, gniazdka elektryczne

Oszacowane koszty
Nie jest to trudne ani kosztowne aby przygotować pokój do którego będzie dostarczany wygenerowany tlen. Koszty założenia takiej komory wzbogacenia w tlen są opisane poniżej:  
- Generator tlenu z kompresorem około 1,000 Euro do 4,000 w zależności od potrzeby wygenerowania tlenu.
- Uszczelnione pomieszczenia około 329 Ero
- 2 podwójne drzwi w pokoju kontrolnym, które kosztują 1317 Euro
- System rur 21Euro

Dodatkowo inne koszty związane z urządzeniami do pomiaru przepływu, oświetlenia, gniazdek elektrycznych. Jedyne koszty bieżące natlenianego pokoju to koszty elektryczności. 

Więcej informacji
W celu uzyskania dalszych informacji w odniesieniu do barów tlenowych i tlenu sprawdź następujące strony:

- Bary tlenowe
- Sprzęt do zainstalowania w barach tlenowych
- Generator tlenu Lenntech
- Infusor Tlenu - Aromaty Lenntech
- Aromaty
- Rurki do inhalacji (kaniule)
- Tlen