在幾乎任何實驗室或研究和科學設施中，都有許多設備、儀器或過程需要氣體來運行儀器或過程或校準設備。位于實驗室區(qū)域的氣瓶可能存在重大危險，它們占用的空間可以更好地用于其他更合適的用途。設計、尺寸和位置適當?shù)臍怏w輸送系統(tǒng)可以提高實驗室的安全性。此外，關注高純度要求——純度、相容性、流動性、結構材料等——對于安全性、性能和成本效益至關重要。

有許多適用于氣體及其輸送系統(tǒng)的儲存、使用和安裝的規(guī)范和標準。本文無意詳述所有內(nèi)容，但會參考這些標準和規(guī)范的部分內(nèi)容，因為它們適用于氣體儲存和輸送系統(tǒng)的一般原則。

氣體需求審計

正確設計任何氣體裝置的第一步，無論是用于新設施還是改造設施，都是對每個地點或實驗室所需的氣體進行審計或調(diào)查。確定每臺儀器需要哪些氣體、它們的純度水平、所需的輸送壓力和峰值流量需求對于確定從所需的管道尺寸到所需的存儲區(qū)域甚至氣體的模式或來源等一切都至關重要可能會提供。高估壓力或流量要求會導致更高的安裝成本和減少的氣體節(jié)省，因為殘留在鋼瓶中的內(nèi)容物或更高的不需要的鋼瓶月租費。然而，低估可能會導致關鍵儀器或系統(tǒng)的氣體供應效率低下，從而影響其使用或操作。

假如可以確定該區(qū)域每種氣體的總需求量，并且當作為一個整體進行編譯時，將確定建筑物需求的范圍。然后可以將平均一周或一個月的操作所需的每種氣體的總量與氣體供應商提供的該氣體的可用選項進行比較。雖然某些氣體或純度只能在高壓鋼瓶中供應，例如用于氣相色譜儀的純度為 99.999% 的氦氣，但其他氣體（例如用于電感耦合等離子體分析儀的具有相同純度的氬氣）可以在高壓鋼瓶中供應高壓鋼瓶或低溫液體鋼瓶，其體積相當于多達 18 個高壓鋼瓶。為實驗室提供不少于一周平均使用量所需的氣瓶總數(shù)將是連接作為主要供應的理想氣瓶數(shù)量，連接相同數(shù)量的氣瓶作為備用供應和額外數(shù)量的氣瓶作為備用。這將有助于確定氣體輸送系統(tǒng)和氣瓶存儲區(qū)域所需的空間和位置。 

選擇合適的氣體輸送系統(tǒng)

對于幾乎所有實驗室氣體，保持氣體純度是一項關鍵要求。為此，必須考慮結構材料的選擇及其與特定氣體的相容性及其純度水平。材料與特定氣體兼容是不夠的，設計確保并保持氣體的純度是不夠的。從入口到出口，與鍛造部件相比，系統(tǒng)需要設計有棒材黃銅或 316L 不銹鋼部件。任何隔膜都應由 316L 不銹鋼制成，隔膜密封件應采用金屬對金屬設計。

系統(tǒng)應具有 1 × 10–8標準厘米3 /秒氦氣的最小泄漏完整性，這相當于 3.1 年內(nèi)逸出或進入的立方厘米體積。這不僅可以確保氣體不會從系統(tǒng)中泄漏出來，而且還可以防止雜質(zhì)進入系統(tǒng)并損害氣體的純度。對于系統(tǒng)的入口，入口連接應該在氣缸連接中有逆流止回閥，這樣一旦系統(tǒng)投入使用，可能進入的任何環(huán)境空氣量都被限制在非常小的量。 

氣體輸送系統(tǒng)應能夠輸送如上所述的最大所需壓力和流量以及氣體審計確定的信息。盡管還有許多其他方面必須考慮，但主要關注的領域是實驗室外的儲氣區(qū)在哪里、需要多少氣體以及如何將氣體輸送到最終使用點。遵循這些指南的用戶可以很好地選擇安全且具有成本效益的氣體輸送系統(tǒng)。