檢驗檢測實驗室氣體供應(yīng)的幾個關(guān)鍵問題探討

1 引言

檢驗檢測實驗室的許多儀器， 比如氣相色譜、 氣質(zhì)聯(lián)用儀、液相色譜、液質(zhì)聯(lián)用儀、ICP-MS、原子吸收等，都會用到各種動力氣體，包括甲類、乙類和惰性氣體。 比如：氣相色譜需要N2、H2、He、壓縮空氣；原子吸收需要壓縮空氣、C2H2、Ar；ICPMS 需要Ar、He；等。

2 氣瓶間的位置選擇

目前， 新建檢驗檢測實驗室所需的各類氣體基本上均采用集中供應(yīng)方式[1]，但對集中供氣必不可少的氣瓶間，其位置應(yīng)如何選擇，缺乏相關(guān)的系統(tǒng)性研究。

2.1 規(guī)范要求

1）GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》[2]：工業(yè)建筑，氣瓶間應(yīng)參照中間倉庫的相關(guān)要求。

民用建筑，現(xiàn)行規(guī)范并沒有考慮氣瓶間事宜，唯一可做適度參考的只有“附屬庫房”概念。 規(guī)范第5.4.2 條：除為滿足民用建筑使用功能所設(shè)置的附屬庫房外， 民用建筑內(nèi)不應(yīng)設(shè)置生產(chǎn)車間和其他庫房。

2）JGJ 91—2019 《科研建筑設(shè)計標準》[3]要求如下。 第10.1.3 條：各種氣源宜采用集中供應(yīng)方式，氣源站宜為獨立建筑。 第10.1.15 條：當采用瓶裝氣體供氣時，宜集中設(shè)置氣瓶間，采用管道供應(yīng)。 氣瓶間宜單獨設(shè)置或設(shè)在無危險性的輔助用房內(nèi)。 第10.4.1 條：氣瓶應(yīng)放在主體建筑物之外的氣瓶存放間。 對日用氣量不超過一瓶的氣體，室內(nèi)可放置一個該種氣體的氣瓶，但氣瓶應(yīng)有安全防護設(shè)施。

3）GB/T 32146.1—2015《檢驗檢測實驗室設(shè)計與建設(shè)技術(shù)要求 第1 部分：通用要求》[4]要求如下。 第8.3.8 條：實驗室不同種類和等級的氣體裝在鋼瓶中放置在專用區(qū)域。 設(shè)備氣體匯流排的區(qū)域最好是單獨的房間。

4）GB/T 32146.3—2015《檢驗檢測實驗室設(shè)計與建設(shè)技術(shù)要求 第3 部分：食品實驗室》[5]要求如下。 第7.2-d）條：氣瓶間宜設(shè)在少人走動的陰涼角落位置， 可燃氣體和不可燃氣體分開放置。 第8.3.11 條：當實驗室需求的氣體種類大于3 種，或需儲存3 瓶以上的氣體時， 宜設(shè)立氣瓶室， 采用集中供氣系統(tǒng)。 ……宜把氣瓶室建在實驗樓旁側(cè)，氣瓶室應(yīng)配備防爆燈、防爆開關(guān)和防氣體滲漏報警裝置，墻壁需專門設(shè)計、施工，具有一定防爆級別。 附錄E：氣瓶間單獨建設(shè)，遠離辦公場區(qū)，應(yīng)該在地上一層合理位置，不設(shè)在地下室。

2.2 業(yè)界做法

關(guān)于氣瓶間的位置，目前相關(guān)高校、科研單位的實際做法如下所述。 （1） 集中供氣系統(tǒng)需要規(guī)劃設(shè)計一個獨立的氣瓶室， 根據(jù)實驗室的布局和用氣情況在實驗室每層或幾層設(shè)置一個氣瓶室，也可在實驗室外部設(shè)計一個為整個實驗室供氣的氣瓶室[6]。 （2）氣體站有條件的要建在室外，……；如建在室內(nèi)，應(yīng)為防爆墻體設(shè)計，其中一側(cè)可以泄爆，且應(yīng)限制氣瓶數(shù)量，并增加可燃和有毒腐蝕氣體的報警器[7]。 （3）氣瓶間應(yīng)采取防爆設(shè)計，遠離實驗室主出入口[8]。（4）一般氣體的氣源間設(shè)計在實驗樓的次入口側(cè)[9]。 （5）實驗室用氣由位于主體建筑內(nèi)的氣瓶間， ……通過主管道和分支管道引入大樓， 供給終端用氣點”[10]。 （6）對于有條件的實驗室，可以采用集中供氣的方式，將易燃、易爆、毒性等氣體鋼瓶移出實驗區(qū)域，在合適地點建立規(guī)范的供氣室，降低實驗室內(nèi)的安全風(fēng)險[11]。 （7）氣瓶間的位置如果可能盡量位于與實驗室相對獨立的房間， 如果與實驗室在同一大樓內(nèi)， 則氣瓶間的位置要盡量位于人流較少并且獨立的房間[12]。 （8）應(yīng)該將氣瓶間設(shè)置在相對偏僻的角落；氣瓶間的位置盡可能靠近電梯和過道， 以便于氣瓶搬運和更換操作[13]。

2.3 結(jié)果分析及實際矛盾

從現(xiàn)行規(guī)范可看出，氣瓶間首選應(yīng)設(shè)在科研建筑物之外，這樣安全性可得到充分保障。 在條件具備時，必須遵守。 但在實際建設(shè)過程中，由于不存在完全符合規(guī)范要求的位置，或是不能滿足工藝使用要求等原因，許多情況下，不得不將氣瓶間設(shè)置在科研建筑物內(nèi)。 研究案例中眾多高校和科研院所，也將氣瓶間設(shè)在了科研建筑物內(nèi)的偏僻角落。 “在科研建筑物內(nèi)設(shè)置氣瓶間”這是一個切實存在、出現(xiàn)概率極高的基礎(chǔ)性需求問題，現(xiàn)行規(guī)范和相關(guān)文獻，對此并沒有完備的解釋。

2.4 解決思路

首先，必須正視“在科研建筑物內(nèi)設(shè)置氣瓶間”這一問題，不推薦從嚴按照規(guī)范機械地采取“不允許建設(shè)”的“一刀切”做法，這對檢驗檢測實驗室的運行帶來極大不便，也不符合建設(shè)過程的客觀實際。

其次，結(jié)合“檢驗檢測實驗室不是大批量的生產(chǎn)性企業(yè)，各種用氣量均不太大” 的實際情況， 采用多種安全措施和嚴苛、 完善的技術(shù)手段， 確保在科研建筑物內(nèi)設(shè)置氣瓶間的安全。 即：按照“滿足使用要求、加大安全保障措施”的理念，不回避，更不隱瞞，積極、客觀地應(yīng)對“在科研建筑物內(nèi)設(shè)置氣瓶間”這一基礎(chǔ)性問題。

2.5 合規(guī)性分析及經(jīng)驗做法

2.5.1 工業(yè)建筑

工業(yè)建筑中，氣瓶間可套用“中間倉庫”概念，設(shè)置在實驗樓內(nèi)。 詳見GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第3.3.6 條及其條文解釋。 其中，“甲、乙類中間倉庫應(yīng)靠外墻布置，其儲量不宜超過1 晝夜的需要量。 甲、乙、丙類中間倉庫應(yīng)采用防火墻和耐火極限不低于1.50 h 的不燃性樓板與其他部位分隔”。

中間倉庫的耐火等級和面積應(yīng)符合GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第3.3.2 條和第3.3.3 條的規(guī)定。

PJM的備用服務(wù)市場價格幾乎為0，因為PJM規(guī)定容量市場的中標者必須提供備用服務(wù)。所以PJM對于備用的補償主要集中在容量市場。

2.5.2 民用建筑

1）惰性氣瓶間。 本文認為，惰性氣瓶間可理解為“直接為民用建筑使用功能服務(wù)”的“附屬庫房”，設(shè)置在主體實驗樓內(nèi)。 建議將惰性氣瓶間設(shè)置在實驗樓首層、靠外墻、人員出現(xiàn)較少的位置， 方便氣瓶運輸和防爆措施的設(shè)置。 總量可按照JGJ 91—2019《科研建筑設(shè)計標準》條文解釋第5.2.3 條對于危險化學(xué)品“不超過10 d 的實驗用量”進行控制。

2）甲乙類氣瓶間。 GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第5.4.2 條指出“經(jīng)營、存放和使用甲、乙類火災(zāi)危險性物品的商店、作坊和儲藏間，嚴禁附設(shè)在民用建筑內(nèi)。 ”但在實際使用過程中，甲乙類氣體是無法避免的，缺少了這些甲乙類氣體的供應(yīng)，正常的科學(xué)實驗將無法開展。

JGJ 91—2019《科研建筑設(shè)計標準》第5 章“安全與防護”中的5.2.2 條“科研建筑內(nèi)使用和儲存的危險化學(xué)品，其種類和 位置嚴禁擅自更改”、5.2.3 條、5.2.4 條、5.2.5 條、5.2.6 條、5.3.4 條，其出發(fā)點均是“科研建筑內(nèi)使用或存儲危險物品”，暗含了“在采取嚴格的安全措施后，甲乙類氣瓶間可以進入科研建筑物內(nèi)”。

本文認為，可分以下兩種情況進行處理。

第一種，對“日用氣量不超過一瓶”的甲乙類氣體，按照JGJ 91—2019《科研建筑設(shè)計標準》規(guī)定“對日用氣量不超過一瓶的氣體，實驗室內(nèi)可放置一個該種氣體的氣瓶”，通過氣體點供解決， 氣瓶必須放置在帶氣體泄漏報警和通風(fēng)裝置的防爆氣瓶柜中，同時該實驗室應(yīng)采取嚴格的安全防護措施。

第二種，對于甲乙類氣體耗量多于1 瓶的科學(xué)實驗樓，必須設(shè)置甲乙類氣瓶間，集中供應(yīng)氣體。

由于一般的檢驗檢測實驗室均非大批量生產(chǎn)性企業(yè)，氣體用量不多，不能理解為“儲藏間”。 本文認為，可按“滿足使用要求、加大安全保障措施”的理念，通過嚴格的安全防護措施，在科研建筑物內(nèi)設(shè)置甲乙類氣瓶間，滿足工程建設(shè)實際需求。

本文建議將甲乙類氣瓶間設(shè)置在實驗樓首層、 靠外墻位置，方便氣瓶運輸和防爆、泄爆措施的設(shè)置，并對氣瓶間的面積（不超同一防火分區(qū)面積的5%）、氣瓶總量（不超10 d 的實驗用量且氣體總量不超2.2 m3）、安全防護等內(nèi)容進行嚴格限定。

同時積極征詢消防部門，建議由建設(shè)單位召集設(shè)計單位、業(yè)內(nèi)專家等，就氣瓶間的設(shè)置召開專題評審會，進一步補充安全保障措施、消除安全隱患。

3 氣瓶間的安全保障措施

3.1 甲類氣瓶間

根據(jù)GB 50016—2014 《建筑設(shè)計防火規(guī)范》 第3.6.2 條“有爆炸危險的廠房或廠房內(nèi)有爆炸危險的部位應(yīng)設(shè)置泄壓設(shè)施”， 故甲類氣瓶間應(yīng)根據(jù)氣瓶間內(nèi)存放的介質(zhì)種類設(shè)置泄壓面積。 泄壓設(shè)施的設(shè)置應(yīng)避開人員密集場所和主要交通道路。

氣瓶間應(yīng)采用耐火等級不低于3 h 的無門、窗、洞口的鋼筋混凝土防爆墻與周圍的房間隔開， 地坪應(yīng)采用不發(fā)火花的地面，上部空間應(yīng)通風(fēng)良好，表面平整，避免死角。

氣瓶間區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)施應(yīng)采用防爆型， 防爆等級應(yīng)根據(jù)氣瓶間內(nèi)最危險的物質(zhì)確定。

氣瓶間應(yīng)有良好的自然通風(fēng)，換氣次數(shù)不小于3 次/h，并應(yīng)設(shè)置事故通風(fēng)裝置，換氣次數(shù)不小于12 次/h。 事故通風(fēng)裝置應(yīng)與氣體泄漏報警系統(tǒng)連鎖，風(fēng)機應(yīng)采用防爆型。

3.2 乙類助燃氣體氣瓶間

檢驗檢測實驗室內(nèi)會用到的乙類氣體一般為氧氣、 一氧化二氮等助燃氣體，非氨氣等可燃氣體，無須設(shè)置泄壓設(shè)施。但氣瓶間內(nèi)的氣瓶壓力較高， 為防止超壓爆炸時飛出的碎片影響土建結(jié)構(gòu)，建議采用鋼筋混凝土防護墻與周圍房間隔開。

因房間的火災(zāi)危險性為乙類， 可參考GB 50030—2013《氧氣站設(shè)計規(guī)范》第7.0.5 條要求，采用耐火等級不低于2 h的不燃燒體隔墻和甲級防火門窗與周圍房間隔開[14]。

氣瓶間區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)施應(yīng)按火災(zāi)危險環(huán)境設(shè)計。

氣瓶間應(yīng)有良好的自然通風(fēng)，換氣次數(shù)不小于3 次/h，并應(yīng)設(shè)置事故通風(fēng)裝置，換氣次數(shù)不小于12 次/h。 事故通風(fēng)裝置應(yīng)與氣體泄漏報警系統(tǒng)連鎖。

3.3 惰性氣瓶間

根據(jù)上述乙類氣瓶間的要求， 為防止超壓爆炸時飛出的碎片影響土建結(jié)構(gòu)， 建議采用鋼筋混凝土防護墻與周圍的房間隔開。 為防止窒息，氣瓶間應(yīng)有良好的自然通風(fēng)，換氣次數(shù)不小于3 次/h，并應(yīng)設(shè)置事故通風(fēng)裝置，換氣次數(shù)不小于12次/h。事故通風(fēng)裝置應(yīng)與氣體泄漏報警系統(tǒng)連鎖。

4 結(jié)語

在今后檢驗檢測實驗室氣體供應(yīng)工程設(shè)計中， 設(shè)計人員應(yīng)兼顧安全性、實用性和可行性，建議遵循以下基本原則：

1）實驗樓內(nèi)用氣點位數(shù)量很少時，在保障安全的基礎(chǔ)上，可采用氣體點供，其他情況下均應(yīng)采用集中供氣；

2）外界條件滿足時，氣瓶間應(yīng)在主體建筑物之外獨立設(shè)置；