中国科学报
- 2022.11.11 -
2022年11月11日,《中国科学报》第4版和科学网首页分别刊登文章《“没有味儿”的实验室才是好实验室》,评述了国内实验室建设情况。
其中重点报道了倚世节能科技(上海)有限公司(以下简称“倚世科技”)聚力创新发展,为中国科研实验室建设提供有力的科技支撑,以双碳政策和健康中国为目标,赋能中国实验室安全、舒适、节能、可持续发展。
《中国科学报》原文如下:
“没有味儿”的实验室才是好实验室
在实验室做实验的女生,怎样尽量减少有毒物质对身体的伤害?
在知乎上,这个问题被23万人浏览过。
以生化环材(生物、化工、环境、材料等)为代表的实验学科人员,实验室可能是最常待的地方。在许多人的印象里,一进入实验室就能闻到空气中的化学味。是一件很正常的事。
但对于身处其中的科研人员来说,这只能说明实验室的通风没有做好。
环境差+事故多=天坑专业
当下,对于生化环材是不是“天坑专业”的讨论越来越多。
近年来,国内多所高校实验室发生的人员伤亡事故,大多集中在生化环材领域的实验室。由于此类事故的视觉冲击大,每次发生都会引起社会关注,给人以“高危行业”的印象。
实际上,对于一线科研人员来说,发生安全事故是小概率事件,长期在实验室工作可能产生的健康问题才是关注的重点。
“过去在实验室工作,环境可以说是非常差。尤其在化学实验室,化学品相互反应时,会产生不同的物质,化学品味道总是很大。加上实验室通风效果不好,挥发性的物质会在室内弥漫很久。”倚世节能科技(上海)有限公司(以下简称倚世科技)董事长阮红正说。
倚世科技是一家专门从事实验室设备研发的企业,阮红正曾从事实验室管理工作多年。长期“泡在”实验室的经历,使阮红正对实验室环境可能影响健康深有体会。在他看来,最关键的因素,在于实验室能否高效率地通风换气,避免有害物质在环境中停留、积累。
排风柜是生化类实验最常用的防护装备之一。几乎所有实验都要在其中操作。从原理上讲,排风柜的作用就是把实验产生的废气排出室外。由于传统排风柜都是从室内抽取空气,所以必须同时通过新风空调向室内补充新风,以达到室内空气平衡。
“每台排风柜每年消耗的新风空调电费就要2万元左右,个别实验室在预算和运行经费都有限的情况下,甚至不装新风空调。”阮红正表示,实验室的环境比较复杂,但受限于过去的科研条件,也给生化环材的实验安全带来不小隐患。2018年北京某高校造成3人死亡的实验室事故中,部分原因就是实验室存在通风问题。
“排风柜的核心指标是泄漏率,这也是维持实验室安全的一个重要指标。如果挥发性物质在空气中的浓度足够低,就很难有实质性危害。但许多实验室只有排风没有送风,负压大到平时开门都费劲。气流不平衡,排风柜内废气无法有效排出室外,导致排风柜没有有效防护能力。同时,噪声和负压很大,室内温度又不可控,人待久了也不舒服。”阮红正说。
“在好的工作环境里,实验效率自然更高些。”王悯是上海一家化学研究所的实验室管理人员,她表示,没有浓烈的化学气味的实验室环境,对于科研人员很重要。这既是实验室安全的要求,也关系到科研人员的健康。
但这并不容易做到——尤其在一些“上了年纪”的实验室,可能一开始就不是按照实验楼的标准设计来建造的,层高不够、供电不足、没有足够的通风管井、楼层负载低等问题一直存在,工作环境的改善面临许多现实因素困扰。
老旧实验室环境差,国内约七成待更新
实验建筑设施等基础安全水平,是影响实验室安全的重要因素。在实验室行业,越来越多的机构意识到环境的重要性,并主动改善实验室的工作条件。
数据显示,2021年全国共投入研究与试验发展(R&D)经费约2.8万亿元。在这样的投入强度下,新建设的科研基础设施设计标准都很高。国内大部分新建实验室项目,都把环境作为一个重要指标。特别是高校、生物医药行业等,把环境指标看得很重要。
但对于建成时间10年以上的实验室,如何按照新标准进行升级改造仍是一个难题。
过去,高校和科研院所建实验楼,普遍存在楼层高度不足,以及风管、配电预留少等情况。“没有设备做不了实验,有限的资金大部分肯定要先投到设备上。”对此,武汉一名高校资产管理处工作人员坦言,尽管“重仪器、轻环境”是无奈之选,但也造成了实验室安全性、舒适性得不到保障的现实。据估算,目前国内约有70%的老旧实验室面临更新。
“与企业的高投入相比,高校、院所在硬件的投入上仍要考虑经费的限制。”王悯曾到几家在沪外企实验室参观,对于高标准的设备设施投入印象深刻。但她认为,尽管现在的经费投入强度提高了很多,但在一些相对老旧的实验室,还存在着通风系统和空调系统无法满足实验需要的情况。
2021年底,教育部开展了加强高校实验室安全专项行动,要求新建、扩建、改造实验室等项目开工前,要对空间布局、消防、水电、暖通、建筑材料等提出一般性要求。同时,要求根据实验室安全使用特点提出包括排风柜、排风量、废气处置的通风和空调系统等特殊要求,并加强审核审批。
然而,“装得起”只是第一步。实验建筑里面,通风和空调的能耗占到了70%左右。在国外,整个实验室24小时开机是一种常态。无论人在不在,排风柜始终开着,只有风量的变化。阮红正表示,“用得起”也是改善实验室环境的一个痛点,因为维持安全和舒适,往往意味着付出更多的运行成本。
国内许多实验室从费用支出考虑,只能从环境上打折,空调和通风设施能省则省。这些操作带来的结果是,实验室出现冬冷夏热、噪声大、温度湿度调节不灵等现象。有科研人员表示,自己在实验室里工作的考验,可能比做出成果的考验更大。
今年夏天,许多城市出现连续高温。“在上海的一些老旧实验室中,室外温度40摄氏度,实验室里36摄氏度,在这样的环境下,科研人员穿着白大褂在里面做实验,很难保持好的工作状态。”王悯说。
目前,包括倚世科技在内的多家国内企业,陆续推出了新型国产节能性排风柜。针对国内实验建筑的实际,最快仅需20天左右,就能对一间实验室完成通风设备改造,比传统方案降低70%的能耗,以最低的投入和运行成本,改善实验室的舒适性不足问题。
阮红正表示,老旧实验室的环境差,导致新人不愿意进来,留下的人工作效率也很低。翻新后的实验室环境更加友好,有助于提升科研人员的效率,对产出成果也更有帮助。同时,也能在一定程度上起到把人才留在生化环材领域的作用。
聚焦科研环境建设,共助中国实验室可持续发展
身心舒适的实验室环境,是当下青年科研人员最看重的指标之一。实验室能否做到安全、舒适、节能、可持续性,也成为高水平实验室的“隐性实力”。
为助力实验设施防护能力提升,倚世科技历经3年攻关,以“安全、节能、智能、模块化”四大核心诉求,研发出具有自主知识产权的伯努利层流风幕排风柜、妙流智能风阀等产品。攻克了几十年来补风型排风柜的气流组织稳定性难题,并解决了通风系统精确、快速、稳定的控制阀门技术问题。
其中,基于伯努利原理设计而成的伯努利层流风幕排风柜,通过补风风机直接从室外引入自然风送入排风柜内,用于补偿排风柜的排风,利用补风推力可降低排风量。推拉气流运动结构,使排风柜内腔形成稳定的气流组织,可以加速有害气体的排除,降低柜内有害气体的泄漏率,减少从实验室内抽取的空调新风风量,从而保持室内气流组织的稳定,节省新风空调能耗,降低室内负压和噪声。
据介绍,该产品的有害气体泄漏率大大优于国家标准且优于欧美标准,同时还将排风柜的运行能耗降低67%以上。相比传统定风量排风柜减少了70%~80%的空调新风量,相比变风量排风柜每台每年可以省电费1万元以上。它能同步提升实验室的安全度和人体舒适感,是一款较为理想的安全防护节能型产品。
目前,倚世科技已申请超100项专利,获得发明专利12项、实用新型及外观设计专利等合计56项;并建有产品研发实验室、产品运行展示实验室、产品节能认证实验室以及产品性能测试实验室;提供融研发、制造、销售及后期运维服务为一体的实验室系统化综合服务方案。客户遍布全国,覆盖生物制药、石油化工、新材料、检验检疫、科研机构、高校等行业领域。
比如,坐落于上海张江高科技园区生物医药基地的维亚生物航母楼实验室,采用了倚世科技自主研发的700台伯努利层流风幕排风柜,为其节省了初始投资860万元、年运行费用529万元。
阮红正表示,现在的排风柜大多使用铝合金和耐腐蚀的板材,可以正常使用一二十年。作为接触试剂最多的设备,科研人员对排风柜的日常保养也至关重要。他建议,科研人员应每隔两三个月对设备进行检查,每半年由厂家进行一次清洁维护。
“安全是科研的基础,舒适是产出成果的加速条件。一个好的工作环境,离不开多方的共同营造。”阮红正表示,倚世科技始终秉承“益人、益企、益世”的经营理念,以“双碳”政策和健康中国为目标,以建设低碳高质量实验室为事业,助力绿色循环发展的经济体系与低碳高效的能源体系全面建设,致力成为中国实验室装备行业引领者。
(文章来源:中国科学报)
