检验检测实验室气体供应的几个关键问题探讨

1 引言

检验检测实验室的许多仪器， 比如气相色谱、 气质联用仪、液相色谱、液质联用仪、ICP-MS、原子吸收等，都会用到各种动力气体，包括甲类、乙类和惰性气体。 比如：气相色谱需要N2、H2、He、压缩空气；原子吸收需要压缩空气、C2H2、Ar；ICPMS 需要Ar、He；等。

2 气瓶间的位置选择

目前， 新建检验检测实验室所需的各类气体基本上均采用集中供应方式[1]，但对集中供气必不可少的气瓶间，其位置应如何选择，缺乏相关的系统性研究。

2.1 规范要求

1）GB 50016—2014《建筑设计防火规范》[2]：工业建筑，气瓶间应参照中间仓库的相关要求。

民用建筑，现行规范并没有考虑气瓶间事宜，唯一可做适度参考的只有“附属库房”概念。 规范第5.4.2 条：除为满足民用建筑使用功能所设置的附属库房外， 民用建筑内不应设置生产车间和其他库房。

2）JGJ 91—2019 《科研建筑设计标准》[3]要求如下。 第10.1.3 条：各种气源宜采用集中供应方式，气源站宜为独立建筑。 第10.1.15 条：当采用瓶装气体供气时，宜集中设置气瓶间，采用管道供应。 气瓶间宜单独设置或设在无危险性的辅助用房内。 第10.4.1 条：气瓶应放在主体建筑物之外的气瓶存放间。 对日用气量不超过一瓶的气体，室内可放置一个该种气体的气瓶，但气瓶应有安全防护设施。

3）GB/T 32146.1—2015《检验检测实验室设计与建设技术要求 第1 部分：通用要求》[4]要求如下。 第8.3.8 条：实验室不同种类和等级的气体装在钢瓶中放置在专用区域。 设备气体汇流排的区域最好是单独的房间。

4）GB/T 32146.3—2015《检验检测实验室设计与建设技术要求 第3 部分：食品实验室》[5]要求如下。 第7.2-d）条：气瓶间宜设在少人走动的阴凉角落位置， 可燃气体和不可燃气体分开放置。 第8.3.11 条：当实验室需求的气体种类大于3 种，或需储存3 瓶以上的气体时， 宜设立气瓶室， 采用集中供气系统。 ……宜把气瓶室建在实验楼旁侧，气瓶室应配备防爆灯、防爆开关和防气体渗漏报警装置，墙壁需专门设计、施工，具有一定防爆级别。 附录E：气瓶间单独建设，远离办公场区，应该在地上一层合理位置，不设在地下室。

2.2 业界做法

关于气瓶间的位置，目前相关高校、科研单位的实际做法如下所述。 （1） 集中供气系统需要规划设计一个独立的气瓶室， 根据实验室的布局和用气情况在实验室每层或几层设置一个气瓶室，也可在实验室外部设计一个为整个实验室供气的气瓶室[6]。 （2）气体站有条件的要建在室外，……；如建在室内，应为防爆墙体设计，其中一侧可以泄爆，且应限制气瓶数量，并增加可燃和有毒腐蚀气体的报警器[7]。 （3）气瓶间应采取防爆设计，远离实验室主出入口[8]。（4）一般气体的气源间设计在实验楼的次入口侧[9]。 （5）实验室用气由位于主体建筑内的气瓶间， ……通过主管道和分支管道引入大楼， 供给终端用气点”[10]。 （6）对于有条件的实验室，可以采用集中供气的方式，将易燃、易爆、毒性等气体钢瓶移出实验区域，在合适地点建立规范的供气室，降低实验室内的安全风险[11]。 （7）气瓶间的位置如果可能尽量位于与实验室相对独立的房间， 如果与实验室在同一大楼内， 则气瓶间的位置要尽量位于人流较少并且独立的房间[12]。 （8）应该将气瓶间设置在相对偏僻的角落；气瓶间的位置尽可能靠近电梯和过道， 以便于气瓶搬运和更换操作[13]。

2.3 结果分析及实际矛盾

从现行规范可看出，气瓶间首选应设在科研建筑物之外，这样安全性可得到充分保障。 在条件具备时，必须遵守。 但在实际建设过程中，由于不存在完全符合规范要求的位置，或是不能满足工艺使用要求等原因，许多情况下，不得不将气瓶间设置在科研建筑物内。 研究案例中众多高校和科研院所，也将气瓶间设在了科研建筑物内的偏僻角落。 “在科研建筑物内设置气瓶间”这是一个切实存在、出现概率极高的基础性需求问题，现行规范和相关文献，对此并没有完备的解释。

2.4 解决思路

首先，必须正视“在科研建筑物内设置气瓶间”这一问题，不推荐从严按照规范机械地采取“不允许建设”的“一刀切”做法，这对检验检测实验室的运行带来极大不便，也不符合建设过程的客观实际。

其次，结合“检验检测实验室不是大批量的生产性企业，各种用气量均不太大” 的实际情况， 采用多种安全措施和严苛、 完善的技术手段， 确保在科研建筑物内设置气瓶间的安全。 即：按照“满足使用要求、加大安全保障措施”的理念，不回避，更不隐瞒，积极、客观地应对“在科研建筑物内设置气瓶间”这一基础性问题。

2.5 合规性分析及经验做法

2.5.1 工业建筑

工业建筑中，气瓶间可套用“中间仓库”概念，设置在实验楼内。 详见GB 50016—2014《建筑设计防火规范》第3.3.6 条及其条文解释。 其中，“甲、乙类中间仓库应靠外墙布置，其储量不宜超过1 昼夜的需要量。 甲、乙、丙类中间仓库应采用防火墙和耐火极限不低于1.50 h 的不燃性楼板与其他部位分隔”。

中间仓库的耐火等级和面积应符合GB 50016—2014《建筑设计防火规范》第3.3.2 条和第3.3.3 条的规定。

PJM的备用服务市场价格几乎为0，因为PJM规定容量市场的中标者必须提供备用服务。所以PJM对于备用的补偿主要集中在容量市场。

2.5.2 民用建筑

1）惰性气瓶间。 本文认为，惰性气瓶间可理解为“直接为民用建筑使用功能服务”的“附属库房”，设置在主体实验楼内。 建议将惰性气瓶间设置在实验楼首层、靠外墙、人员出现较少的位置， 方便气瓶运输和防爆措施的设置。 总量可按照JGJ 91—2019《科研建筑设计标准》条文解释第5.2.3 条对于危险化学品“不超过10 d 的实验用量”进行控制。

2）甲乙类气瓶间。 GB 50016—2014《建筑设计防火规范》第5.4.2 条指出“经营、存放和使用甲、乙类火灾危险性物品的商店、作坊和储藏间，严禁附设在民用建筑内。 ”但在实际使用过程中，甲乙类气体是无法避免的，缺少了这些甲乙类气体的供应，正常的科学实验将无法开展。

JGJ 91—2019《科研建筑设计标准》第5 章“安全与防护”中的5.2.2 条“科研建筑内使用和储存的危险化学品，其种类和 位置严禁擅自更改”、5.2.3 条、5.2.4 条、5.2.5 条、5.2.6 条、5.3.4 条，其出发点均是“科研建筑内使用或存储危险物品”，暗含了“在采取严格的安全措施后，甲乙类气瓶间可以进入科研建筑物内”。

本文认为，可分以下两种情况进行处理。

第一种，对“日用气量不超过一瓶”的甲乙类气体，按照JGJ 91—2019《科研建筑设计标准》规定“对日用气量不超过一瓶的气体，实验室内可放置一个该种气体的气瓶”，通过气体点供解决， 气瓶必须放置在带气体泄漏报警和通风装置的防爆气瓶柜中，同时该实验室应采取严格的安全防护措施。

第二种，对于甲乙类气体耗量多于1 瓶的科学实验楼，必须设置甲乙类气瓶间，集中供应气体。

由于一般的检验检测实验室均非大批量生产性企业，气体用量不多，不能理解为“储藏间”。 本文认为，可按“满足使用要求、加大安全保障措施”的理念，通过严格的安全防护措施，在科研建筑物内设置甲乙类气瓶间，满足工程建设实际需求。

本文建议将甲乙类气瓶间设置在实验楼首层、 靠外墙位置，方便气瓶运输和防爆、泄爆措施的设置，并对气瓶间的面积（不超同一防火分区面积的5%）、气瓶总量（不超10 d 的实验用量且气体总量不超2.2 m3）、安全防护等内容进行严格限定。

同时积极征询消防部门，建议由建设单位召集设计单位、业内专家等，就气瓶间的设置召开专题评审会，进一步补充安全保障措施、消除安全隐患。

3 气瓶间的安全保障措施

3.1 甲类气瓶间

根据GB 50016—2014 《建筑设计防火规范》 第3.6.2 条“有爆炸危险的厂房或厂房内有爆炸危险的部位应设置泄压设施”， 故甲类气瓶间应根据气瓶间内存放的介质种类设置泄压面积。 泄压设施的设置应避开人员密集场所和主要交通道路。

气瓶间应采用耐火等级不低于3 h 的无门、窗、洞口的钢筋混凝土防爆墙与周围的房间隔开， 地坪应采用不发火花的地面，上部空间应通风良好，表面平整，避免死角。

气瓶间区域内的电气设施应采用防爆型， 防爆等级应根据气瓶间内最危险的物质确定。

气瓶间应有良好的自然通风，换气次数不小于3 次/h，并应设置事故通风装置，换气次数不小于12 次/h。 事故通风装置应与气体泄漏报警系统连锁，风机应采用防爆型。

3.2 乙类助燃气体气瓶间

检验检测实验室内会用到的乙类气体一般为氧气、 一氧化二氮等助燃气体，非氨气等可燃气体，无须设置泄压设施。但气瓶间内的气瓶压力较高， 为防止超压爆炸时飞出的碎片影响土建结构，建议采用钢筋混凝土防护墙与周围房间隔开。

因房间的火灾危险性为乙类， 可参考GB 50030—2013《氧气站设计规范》第7.0.5 条要求，采用耐火等级不低于2 h的不燃烧体隔墙和甲级防火门窗与周围房间隔开[14]。

气瓶间区域内的电气设施应按火灾危险环境设计。

气瓶间应有良好的自然通风，换气次数不小于3 次/h，并应设置事故通风装置，换气次数不小于12 次/h。 事故通风装置应与气体泄漏报警系统连锁。

3.3 惰性气瓶间

根据上述乙类气瓶间的要求， 为防止超压爆炸时飞出的碎片影响土建结构， 建议采用钢筋混凝土防护墙与周围的房间隔开。 为防止窒息，气瓶间应有良好的自然通风，换气次数不小于3 次/h，并应设置事故通风装置，换气次数不小于12次/h。事故通风装置应与气体泄漏报警系统连锁。

4 结语

在今后检验检测实验室气体供应工程设计中， 设计人员应兼顾安全性、实用性和可行性，建议遵循以下基本原则：

1）实验楼内用气点位数量很少时，在保障安全的基础上，可采用气体点供，其他情况下均应采用集中供气；

2）外界条件满足时，气瓶间应在主体建筑物之外独立设置；