在現(xiàn)代科研與實驗環(huán)境中，實驗室的高效運(yùn)行離不開穩(wěn)定、安全且精細(xì)的氣體供應(yīng)。傳統(tǒng)的單獨鋼瓶分散供氣模式在面對儀器設(shè)備不斷增加、用氣量持續(xù)攀升的現(xiàn)狀時，逐漸暴露出諸多弊端。因此，實驗室集中供氣改造成為優(yōu)化氣體供應(yīng)、保障實驗工作順利開展的關(guān)鍵舉措。

傳統(tǒng)供氣模式困境凸顯

許多實驗室至今仍采用傳統(tǒng)的單獨鋼瓶分散供氣，即為每臺儀器單獨配備氣體鋼瓶。在實驗室投資增長、儀器數(shù)量迅速擴(kuò)充的當(dāng)下，這種模式的局限性愈發(fā)明顯。一方面，它難以匹配儀器設(shè)備增加帶來的用氣量需求。隨著實驗項目增多，不同儀器對各類氣體的消耗急劇上升，頻繁更換鋼瓶不僅耗費(fèi)人力，還可能因銜接不及時影響實驗進(jìn)程。

另一方面，分散供氣致使實驗室布局雜亂無章。眾多鋼瓶隨意擺放，占據(jù)大量空間，給實驗室的日常管理與維護(hù)增添了困難。而且，部分實驗室將鋼瓶置于室內(nèi)且未采取固定等防護(hù)措施，一旦發(fā)生碰撞、傾倒，極易引發(fā)危險。依據(jù) JGJ91 - 1993《科學(xué)實驗室建筑設(shè)計規(guī)范》中 7.4.3 的要求，氣瓶應(yīng)存放于主體建筑物之外的氣瓶存放間，這進(jìn)一步凸顯了傳統(tǒng)模式的不合規(guī)性。

此外，以杜瓦罐作為氣源雖有一定優(yōu)勢，但也存在問題。杜瓦罐用于儲存液態(tài)氣體，單位體積的液態(tài)氣能蒸發(fā)為幾百倍體積的氣體，可節(jié)省約 80% 的費(fèi)用。然而，其每個毛重 300kg，搬運(yùn)難度大。并且儀器分布分散，氣體更換不便。同時，由于各儀器用氣差異，易出現(xiàn)氣體蒸發(fā)多余、壓力超壓的情況，不僅造成氣體浪費(fèi)，若不及時降壓，防爆膜還可能炸，危及實驗室人員與設(shè)備安全。

集中供氣技術(shù)優(yōu)勢明顯

集中供氣技術(shù)作為氣源配置的成熟方案，在半導(dǎo)體等行業(yè)已廣泛應(yīng)用，如今在實驗室領(lǐng)域也逐漸嶄露頭角。該技術(shù)以低溫貯槽、杜瓦罐、鋼瓶等作為氣源，搭配氣體發(fā)生系統(tǒng)或匯流排等手動、自動切換系統(tǒng)，實現(xiàn)氣體的不間斷供應(yīng)。通過耐壓不銹鋼管道將氣體輸送至用氣端，每個端口的壓力和流量可依據(jù)儀器要求單獨控制，充分滿足各類儀器設(shè)備的使用需求。同時，可在監(jiān)控室或房間內(nèi)安裝實時監(jiān)控與報警系統(tǒng)，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1.保障氣體純度：以液氮、液氬為例，蒸發(fā)后純度可達(dá) 99.9995%，能滿足對氣體純度要求極高的精密儀器，確保實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性。

2.提升實驗室環(huán)境：解脫了實驗人員頻繁更換和搬運(yùn)氣瓶的工作，讓實驗室更加美觀、整潔。同時，采用壓縮空氣管道供應(yīng)方式，消除了小型空氣壓縮機(jī)的工作噪音，降低了設(shè)備故障與維護(hù)幾率，為實驗人員創(chuàng)造了更舒適的工作環(huán)境。

3.穩(wěn)定供氣壓力：配備手動或自動調(diào)壓系統(tǒng)，操作簡便，可確保氣體不間斷供應(yīng)，維持使用壓力恒定，避免因壓力波動影響實驗結(jié)果，為實驗的順利進(jìn)行提供穩(wěn)定的氣源保障。

不過，集中管道供氣也存在初期投資較大的問題，且對于杜瓦罐等氣源供氣方式，需要專人進(jìn)行日常管理與維護(hù)。但綜合來看，其優(yōu)勢遠(yuǎn)大于弊端，是實驗室供氣優(yōu)化的理想選擇。

集中供氣系統(tǒng)方案解析

實驗室集中供氣系統(tǒng)涵蓋氣體管路設(shè)計、材質(zhì)選擇、工程安裝與驗收等多個專業(yè)環(huán)節(jié)。由于實驗室配備眾多精密大型儀器，若工程材質(zhì)不佳、施工工藝不精，使用中極易出現(xiàn)氣體泄漏、引入雜質(zhì)降低高純氣體純度等問題，導(dǎo)致儀器設(shè)備無法正常運(yùn)行。因此，必須由專業(yè)的氣體管道安裝公司進(jìn)行設(shè)計與施工。

1.總體思路

實驗室集中供氣系統(tǒng)的氣體通常從位于實驗室主體建筑外的氣源區(qū)域通過管路引入。氣源區(qū)安裝半自動或全自動切換閥控制系統(tǒng)，實現(xiàn)高壓氣瓶或杜瓦罐的更換與氣體不間斷供應(yīng)。主要控制閥門和減壓閥門安裝在氣源區(qū)墻壁醒目位置，方便操作人員觀察與控制。實驗室氣體管路多采用不銹鋼無縫鋼管，連接方式為無縫焊接或卡套連接。管路沿天花板下方、墻壁布局，便于檢查與維修。儀器臺氣體管路可通過功能柱引入，工作臺上配備合適控制閥門，方便實驗人員操作。大型儀器室內(nèi)還需配備數(shù)顯監(jiān)控和報警裝置，實時監(jiān)測氣體供應(yīng)狀態(tài)。

2.系統(tǒng)組成

氣源切換系統(tǒng)：其主要功能是維持后端氣路系統(tǒng)持續(xù)供氣。當(dāng)在用氣源耗盡時，能自動切換至備用氣源，確保更換氣體鋼瓶時不影響后端分析測試，同時保持高純氣體輸送系統(tǒng)內(nèi)的純度、壓力和流量穩(wěn)定，如同氣體的 UPS。該系統(tǒng)與報警系統(tǒng)相連，可監(jiān)視氣瓶使用狀況，壓力降至設(shè)定值時發(fā)出報警信號提醒更換氣瓶。切換系統(tǒng)采用高純卡套連接，連接點氦氣泄漏率＜1.0×10 - 4scc/s，具備高純鋼瓶換瓶吹掃結(jié)構(gòu)，保證換瓶時系統(tǒng)純度，所有閥件為隔膜式設(shè)計，并配備自動報警裝置。

2.1管道系統(tǒng)：管道作為氣體傳輸?shù)?“動脈”，其材質(zhì)和安裝至關(guān)重要。應(yīng)選用質(zhì)量、耐用的管道材料，如不銹鋼、聚乙烯等，確保良好的密封性和耐腐蝕性。安裝時保證管道平直、穩(wěn)定，避免扭曲、折彎，以減少氣體阻力，保障氣體穩(wěn)定輸送。

2.2調(diào)壓系統(tǒng)：由調(diào)壓閥、截止閥、球閥等各類閥門構(gòu)成，實現(xiàn)介質(zhì)的開啟、關(guān)閉與調(diào)節(jié)功能。依據(jù)實驗室儀器配置和氣體使用要求，在樓層、房間、實驗臺、儀器使用端合理配置氣體減壓閥和截止閥，滿足不同儀器對氣體壓力的差異化需求。

2.3用氣點：用氣點一般配置球閥或截止閥用于控制。當(dāng)儀器設(shè)備長期不使用時，可關(guān)閉閥門，防止氣體泄漏，保障實驗室安全。

2.4監(jiān)控及報警系統(tǒng)：主要對氣體切換裝置的壓力供應(yīng)和輸出進(jìn)行實時監(jiān)控。當(dāng)管道供氣壓力低于設(shè)定值時，立即報警，提醒操作人員及時處理，確保氣體供應(yīng)的穩(wěn)定性與安全性。對于易燃易爆氣體，如氫氣、乙炔等，在設(shè)計和施工中還需加入氣體回火防止器等安全控制裝置，為實驗室安全再加一道防護(hù)鎖。

集中供氣改造實施要點

1.前期規(guī)劃：施工前，需全方面了解實驗室布局與空間，依據(jù)實際需求進(jìn)行合理規(guī)劃，確保供氣系統(tǒng)布局合理、安全且經(jīng)濟(jì)。同時，要保證施工圖紙準(zhǔn)確、完整，嚴(yán)格按圖施工。

2.材料與設(shè)備選擇：無論是管道材料、閥門，還是壓力表等設(shè)備，都要選擇質(zhì)量上乘的產(chǎn)品。如管道要具備良好的密封性和耐腐蝕性；閥門要密封性好、操作靈活；壓力表要能準(zhǔn)確監(jiān)測氣體壓力，并定期校準(zhǔn)維護(hù)。

3.安全措施落實：鑒于實驗室氣體多具有易燃易爆、有毒有害等特性，施工中必須嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定，落實安全措施。配備氣體泄漏報警器、滅火器等安全設(shè)施與器材，并定期檢查維護(hù)，為實驗室筑牢安全防線。

4.施工質(zhì)量控制：嚴(yán)格依照施工圖紙和相關(guān)規(guī)范施工，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督與驗收工作。及時發(fā)現(xiàn)并解決施工中出現(xiàn)的問題，確保施工質(zhì)量符合要求，為實驗室集中供氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行奠定堅實基礎(chǔ)。

5.環(huán)境保護(hù)考量：集中供氣系統(tǒng)運(yùn)行可能產(chǎn)生噪音和廢氣。施工時應(yīng)采取相應(yīng)環(huán)保措施，如采用低噪音設(shè)備、設(shè)置消音器降低噪音污染；安裝廢氣處理裝置處理廢氣，減少對環(huán)境的不良影響。

實驗室集中供氣改造是一項系統(tǒng)工程，通過對傳統(tǒng)供氣模式的革新，引入先進(jìn)的集中供氣技術(shù)與方案，能夠有效解決氣體供應(yīng)中的諸多難題，提升實驗室的安全性、穩(wěn)定性與運(yùn)行效率。在改造過程中，注重各個環(huán)節(jié)的把控，定能為實驗室打造出質(zhì)量、高效的氣體供應(yīng)體系，助力科研工作者更專注地投身于實驗研究，推動科研事業(yè)不斷向前發(fā)展。