湖南实验室建设集中供气问题研（yán）究（上）

气体是实验室常（cháng）用的动力、燃料、原料（liào）或耗材（cái），是实验室（shì）常用（yòng）的物（wù）质，种类繁多、性（xìng）质复杂，是实验室常见的危险源，必须保管好和使用好。集中供气是实验室（shì）使用的（de）重要供气方式，必须从源头抓起，笔者（zhě）谈（tán）一下自己（jǐ）的（de）体会。

01实验室常（cháng）用气体（tǐ）的分类

一、根据用途分类（lèi）

一是能源动力气体。在实验（yàn）室中，部（bù）分气体用来提供能源，如天然气、煤气、液化气、氢气、乙炔等，有的提供动力，如压缩（suō）空气、氮气。

二是试验用原材料。实验室常用部分气体作为试验用原材料，如化学反应实验（yàn）使用的氯（lǜ）气、一氧化氮气体、氧气、氢（qīng）气等。

三是实验仪器辅助用气。实验室中部分试验或仪器需要高纯保护气体，如（rú）气相色谱、气质联（lián）用、原子吸收（shōu）、ICP等精密仪器使用的高纯不燃气体（氮气、二氧化碳）、惰性气（qì）体（氦气、氩气）、易燃气体（氢气、乙炔）、助燃气体（氧气）等。

二、依据化学性质（zhì）分类

一是（shì）有（yǒu）毒有害气体。具有极强毒性或腐蚀性（xìng），侵（qīn）入人（rén）体能引起中毒、灼伤甚至死亡，如氯气（qì）、氨气等。

二是易燃易爆气体。具有易燃烧性和化学爆炸危（wēi）险性，如氢气、乙炔等，有的易燃易爆气体还具有一定毒性。

三是助燃气体。具有助燃能力，但自身（shēn）不燃烧，此类气体的存（cún）在增大火灾的危险性，如氧气等（děng）。

四（sì）其他气体。不具备（bèi）上述三种性质的气体（tǐ），如惰性气（qì）体、二氧化碳等。

02集中供气（qì）方式及优势

实验室供气系统按（àn）其（qí）供应方式可分为分散供（gòng）气与集中（zhōng）供气。

分散供（gòng）气是将气瓶或气体发生器分别放（fàng）在各用气实验室内，主要应用于用气（qì）种类少、用量少、气体不易发生（shēng）爆炸起火、无毒无害的情况。使用易燃易爆有毒有害气（qì）体（tǐ）时，应当配备防爆气瓶柜，并具备报警功能与排风功能。

集中供气是将各实验室使用的各类气体钢（gāng）瓶，集中放置在相对（duì）独立且安全满足要求的气瓶间内，各类气（qì）体从气（qì）瓶间以（yǐ）管道输送形式，按照不同实验室（shì）用气要求输送（sòng）到每个实验室适（shì）合（hé）位置。

集中（zhōng）供气（qì）系统，从气瓶至仪（yí）器终端之间连接管线和附件，主（zhǔ）要由气源（一般（bān）为气体（tǐ）钢瓶）、切换装置、管道系统、调压装置、用气点、气体泄漏监测报警系统（tǒng）组成。对于（yú）一些易燃易（yì）爆气体，如氢气、乙炔等，在设计（jì）和施工过程中需加入阻火器。

系统具有良好的气密性、高（gāo）洁净（jìng）度、耐用（yòng）性和安全可靠（kào）性，能满足实验仪器对各（gè）类气体不间断连续使用的要求，并（bìng）且在使（shǐ）用过程中根据实验仪器工作条件对整体或局部气体压力、流量（liàng）进行全量程调整以满足不同的实验条件的要求。

1、保安全。

集中（zhōng）供气可实现气源集中管理，远离实（shí）验室，空出更多的实验空间，瓶装气充装压力大于或（huò）等于12MPa，集中（zhōng）供气管路气体压力为0.5MPa，系（xì）统压力降低，减少了气体泄漏（lòu）、火灾等危（wēi）险情况。同时集中供气系统减少了压缩机频繁启动（dòng）产生的电火花引起可燃气体泄漏造成爆炸的风险。

2、纯度好

专用气瓶（píng）均配有冲洗阀，以排除每次更换气瓶（píng）时引入的（de）杂质，确（què）保了管路终端气体的纯度。

3、智能化。

当气压低于警报限值或气（qì）体泄（xiè）漏时，报警（jǐng）装（zhuāng）置可自（zì）动启动报警，有的（de）可（kě）以自（zì）动切断气（qì）阀。

4、高效率。

通过供气（qì）控制系统，可充（chōng）分使用钢瓶中（zhōng）的气体，减少残（cán）余余量，降低用气成本。

5、连续稳定。

气路控制系统可以手动或自动方式在气瓶之间进行切换，以保证气体的（de）连续供给。系统采用两级减压（一级由供气控制系（xì）统调节，二级由使用点的控制阀调节）方式供气,可得到非常稳定的压力。

6、操作（zuò）简便。

所有气瓶均集中在同一位置，减少（shǎo）了搬运安装等操作。减少换气频次，避免钢瓶（píng）周转、搬运和更换的工（gōng）时浪费，减轻了维护人员的劳动强度，改善了工作环境，便于更好（hǎo）的管理、维修和保养。

7、便于扩展。

通过集中管道供气，可在部分预（yù）期扩（kuò）展点预留接气口并安装控制开关或堵头。由（yóu）于所有仪器前端均装有送气控制（zhì）开（kāi）关，可以在不影响其他仪器正常工作的（de）情（qíng）况下（xià），扩展（zhǎn）新的用气端口。

03集中供气系统设计原则

1、安全。

实验室使（shǐ）用的气（qì）体一般具有毒性、易燃易爆且一般以压缩气体的形式存放在气瓶内，一旦发生事故，将可能（néng）会造成严重的人身伤害。因此（cǐ）安全性设计是集中供气的主要设计。如防泄漏（lòu）、防误操作设计、自动切断设计等。

2、便捷。

实验室供气系（xì）统是一套长期使用的设备，必然存在维护（hù）和保养的问题（tí），因此在系统设（shè）计中也应考虑维护的方便性。国内用户经常改变测试过程，导致供气（qì）系统需要（yào）调整。根据实（shí）际情况，一个好的系统设计应该具有可扩展性和灵活性。

3、耐用。

许多实（shí）验（yàn）室测试程序需要很长时（shí）间，一旦中断需要从头开始，这需要供气系统具有足够的连续性（xìng）和（hé）稳定性，同时确保测（cè）试过程不受气体的（de）影响。

4、美观。

实验室（shì）环境应（yīng）当符合大多数实验室人（rén）员的审美观，做（zuò）到设计整体美观、布局合理（lǐ）、管路排列整齐，给人以享受感。总体布局、管道布置、管（guǎn）道（dào）标识等，是判断系统好坏的标准之一。

5、规范。

为了（le）确保实验室用（yòng）气安全，出台了一系列制度、标准（zhǔn），在集中供气系统设计过程中一定要遵守。比如，《压力管道 工业管道》系列标准、JGJ91-93《科学实验室建筑设计规范》、GB50346-2011《生物安全实验室建（jiàn）筑（zhù）技术规范》、GB50116-2013《火（huǒ）灾（zāi）自动报警系统设计规范》、《GB16912-1997氧气及相关气体安全技术规程（chéng）》、GB/T33102—2016《纯甲烷和高纯甲烷》、《GB4962-1985氢气使用安全技术规（guī）程》、《劳锅字[1993]4号（hào）溶（róng）解乙（yǐ）炔气瓶安全盗察规程》、GB50236-1998《现场设（shè）备、工业管道焊接工程及验收规范》、GB 50316-2000《工业金（jīn）属管（guǎn）道设计规范（2008年版》、GB/T29304-2012《爆炸危险场所防爆安全导则》、GB50016-2014《建筑设计防火（huǒ）规范》（2018年版）等。

04集中供气设计（jì）与施工

（一）气瓶间设计

当实验室需（xū）求的气体种（zhǒng）类大于（yú）3种，或需储存3瓶以上时，宜设置气瓶间（jiān）。

1、气瓶间一般设置在整个建筑较为（wéi）远离实验室（shì）或工作室等人员相（xiàng）对集中的区域；

2、禁止设置在地（dì）下或半地（dì）下（xià）室；含易燃易（yì）爆气体的耐火（huǒ）等级不应低（dī）于二级；

3、选择建筑物的（de）外侧作为泄压面，泄压面（miàn）应避开人员密集场所和主要交通道路，采用轻质屋面（miàn）板、轻质墙（qiáng）体和易于泄压的门、窗等。其他各面用相对坚固的隔离墙；

4、应避免阳光直（zhí）射，并应避开放射性射线源，周边（biān）禁止明火或散发火花；

5、储存间应有良好的通风、降温等（děng）设施，禁止地沟、暗（àn）道和底部通风（fēng）孔；

6、承装易燃易爆气体的气瓶室内（nèi）安（ān）装的电源插座、照明电器、设备配电等电气系（xì）统应满足防爆；

7、气瓶室内应将易燃与助燃气体分区储存，中间为防爆墙体隔（gé）断；供气气瓶（píng）区、备（bèi）用气瓶区、空瓶区明显区分；

8、容易发（fā）生反应的气体尽量设计不（bú）同的气（qì）瓶间，如果有（yǒu）困难气瓶之间的距（jù）离应当满足各气体具体要求；

9、存（cún）放可燃气体钢瓶的（de）特气柜中应设置自动灭火设施；

10、气瓶室应有换气次数不小于3次/h的通风，存放可燃气体时换气次数不应小于6次/h；有易燃易爆气体的气瓶（píng）间（jiān），应设置事故通风系统，事故通风（fēng）量不小于12次/h；

11、客户其他合（hé）法合规及合理的要求。