绿色实验室的基本特征与关键技术

实验室是科学的摇篮，科学研究的基地，科技发展的源泉，是实施创新驱动发展战略的重要载体。“十四五”规划明确坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，提出加快构建以国家实验室为引领的战略科技力量。

在新的发展阶段，实验室的发展不仅是规模数量的增加，更应该是质量效益的提升，贯彻绿色发展理念，建设绿色实验室成为未来实验室的重要发展方向。

1.绿色实验室的基本特征

绿色是永恒发展的必要条件和人民美好生活追求的重要前提，绿色发展就是坚持节约资源，坚持保护环境，坚持高质高效，坚持可持续发展，坚持形成人与自然和谐发展。

绿色发展观是绿色实验室建设的基石，落实绿色发展观是实验室建设的时代课题。参考国际可持续发展实验室协会提出的未来绿色可持续实验室“建成成本低、工期快、节能减排、维护简便、容易升级改造、满足多元化需求”的特点，绿色实验室应具备“安全、高质、高效、环保、节能、和谐、共享、可持续”等基本特征。

安全即确保实验室人员安全健康，试验环境满足实验方法要求，试验设备正常运行，安全是实验室必须具备的基本特征，是实验室建设和运行的重要前提，不能确保实验室安全，科研工作、实验教学等便无从谈起。

高质即确保实验室科研成果、检测报告、人才培养等产出的高质，多出创新性、前端性成果，高质是实验室建设和运行的必要条件，是质量强国的客观需求，也是实验室价值的体现。

高效即实验室具有高产出比，确保实验室能够低投入高产出的高效率运行，使实验室多出成果、快出成果，管理流畅、运行高效的实验室对降低科研人员事务性工作也具有重要作用。

环保是人类生存的客观要求，伴随实验室中危险化学品、危险设备的广泛使用，废弃物排放处置、噪音污染等环境问题突出，实验室建设必须研判环境影响，必须达到法律法规中对相关环境保护的要求。

节能是响应国家节能减排号召，构建清洁低碳、安全高效能源体系的举措，又是降低实验室运行成本、提升效益，降低实验室能源资源消耗是实验室高质、高效的重要体现。

和谐是以人为本的具体体现，建立适于人员工作的硬件环境和身心愉悦的软件环境，是激发实验室工作人员积极性和创造力的重要保障。

共享是提升实验室使用效益和效率的重要措施，建设以实验功能为导向的开放型实验室，推进科技资源共享，可以充分挖掘实验室能力，实现能力互补和以强促强。

可持续是实验室发展能力持续提升，适应社会发展需求，不断创新的基本要求，也是做到高质、高效、环保、节能、和谐、共享的重要前提，实验室建设必须满足后续升级改造的需要。

⒉.绿色实验室的关键技术

不同学科、不同领域的实验室在新材料研发、新技术探索、新方法应用、高端装备技术支撑等诸多方面发挥巨大作用，但随着实验室的快速发展，实验室建设不平衡不充分的问题凸显，实验室建设后劲略显不足，存在着能源浪费、重复建设、资源搁置、建设技术落后等—系列问题。

存在上述问题的原因是多方面的，既有体制机制不适合，也有思想观念不适应，而绿色实验室技术模糊不清也是一个重要原因，通过研究，总结出以下几项绿色实验室建设关键技术。

1、全寿命论证技术

全寿命论证技术是确保实验室绿色发展的重要手段。全寿命论证是保证立项、初步方案设计、详细方案设计、实验室建设实施、实验室试运行等全过程科学、合理、可行的重要过程，是充分发挥专家知识、经验、智慧以及各类技术手段的系统工程。通过论证，保证实验室建设的有效性和前瞻性，即能力需求合理，技术工艺先进，仪器设备合适；通过论证降低建设成本和运行成本，确保实验室适于未来发展。

2、功能模块化技术

模块化技术是提高实验室运行效益、效率，确保实验室可持续发展的重要技术，主要包括实验能力模块化技术和实验室保障功能模块化技术。实验室能力模块化技术，即以实验室能力单元为导向，将实验室科学分解为最基本能力单元，这些能力单元模块使用设备雷同，方法相通，基础保障要求类似，如在力学性能实验室中将功能分为拉伸试验能力模块、冲击试验能力模块。保障功能模块化技术是将要实现实验室能力的基础保障功能模块化，如建立实验室公共管廊，将通风管道、各类电缆、上下水管道等集中在伴随走廊的管廊内，管廊采用框架结构，便于后续改造和升级，可降低改造成本和维护成本。

3、模拟与仿真技术

模拟与仿真技术是实验室环保、节能的重要技术手段，是消除实验室危险源、保障人员设施安全的有效方法。通过全数字仿真、半实物仿真、实装模拟等手段实现实验环境、试验过程、危险试验操作等模拟，如特种设备运行的高压、高温、高空环境，以及模拟复杂电磁环境等。建模仿真技术是基于数学理论建立起来的数学模型，利用数学表达式来解析某个过程，并在计算机上进行模拟，可进行动力学分析、材料微观结构分析、热分析、加工仿真等。模拟与仿真具有节约成本、避免污染、建设周期短、易扩展的特点，可实现远程控制，打破时间和空间局限，实现各实验室异地联合和资源共享。

4 新材料工艺技术

新材料工艺技术是建设绿色实验室的核心手段，选择合适的试验工艺和试验材料是实验室安全、高质、环保、节能的基础。选用符合实验室实际的先进工艺，选择减少高温高压环境，避免恒温恒湿的苛刻条件，注重能源和资源节约，既保证安全又提高实验质量。如设计微型实验和微型化实验设备，降低能源消耗，减少化学试剂使用，从源头防止和控制污染产生。使用新型节能环保材料，减少实验过程中危险化学品、有毒有害气体和危险设备设施的使用，减少危险源，保障实验安全。

5  数字化信息化技术

数字化信息化是实验室高效、共享、可持续的重要前提，是提高实验室管理效能，响应国家科技资源共享，实现实验室能力持续提升的有效技术手段。通过实验室要素和流程的信息化，实现实验室内部人、机、料、法、环、测各要素的有机协调和资源共享，奠定实验室流程自动化、智能化基础。通过信息化，实现单位、行业乃至国家所有实验室互联互通，实现资源共享，形成科技成果和智慧的大海，成为科技创新的氧吧和森林。

6 自动化智能化技术

以数字化信息化为基础，提高设备设施自动化智能化水平，可实现自动采样、取样，自动识别，自动检测。实现数据自动采集、智能分析、智能故障诊断、应急停车等。应用人工智能技术，可提高实验速度，缩短实验时间，保证实验质量，提高实验准确性。减少实验人员同机械设备的接触，将人员伤害降至最低。