实验室的布局设计怎样才合理?

    一. 为方便管理、整齐规范,

  将同类仪器设备集中安放:

  仪器设备集中安放能体现专业实验室风格,也方便使用管理,所以,很多实验室都愿意采用这种布局,这种安排布局对于部分仪器设备的确是一种好的选择,但对于部分大型分析仪器和大功耗的前处理设备却有潜在的隐患。

  1.易产生电磁干扰和电磁辐射

  比如,GFAAS的石墨炉电源都是采用低压供电,一般是将市电经石墨炉电源内置的变压器降成12V或24V供给石墨管,功率可高达4~5 kW,功率很大。石墨管是间断性加热非连续工作,感性负载的频繁启停,必然会向外辐射电磁干扰并影响所在象限的市电稳定性。另外,采用空气压缩机供气的火焰AAS,为保证供气气压的稳定空压机也是频繁启停,也会产生强度不小的工频干扰。

  作为ICP-AES、ICP-MS关键部件的电感耦合等离子体,是高频大功率装置,在激发时也会产生很大的电磁干扰。类似上述的大型分析仪器,工作时自身功耗大易受外部电磁干扰,本身还可能间歇性的向外泄漏较强的电磁干扰和电磁辐射。如果多台同类仪器同时工作,不但容易造成相互干扰,而且也对长时间工作在这种环境下的工作人员健康不利。仪器的设计制造均符合国家或是国际规范,同样也采取了接地屏蔽等抗干扰安全措施,即便如此也很难完全避免相互之间的干扰,尤其是通过同房间的供电回路传递的串扰,使分析仪器发生一些莫名其妙难以解释的工作表现,轻者会造成仪器分析的基线不稳、分析测试结果的重现性差等现象,严重者可引起仪器不能工作,造成仪器的损坏。

  并不是所有同类仪器都适合集中安放在一个大的仪器室内,对于那些功率大,容易被电磁干扰或本身易产生电磁干扰的设备应考虑独立或分散安置。能集中安放的设备,也应考虑房间供电负荷能力。要求每间实验室设置接地端子箱,且接地电阻不得大于1欧姆。为每台仪器设置独立的接地线装置且接地电阻值符合仪器厂家的要求。排除干扰源,确保仪器设备的安全运行。

  2.易造成电力能源的浪费,导致检验成本上升

  同时让一个大空间和一个小空间的环境温度及湿度达到一定的水平,空气调节系统的能耗差异是明显的。如果将多台同类仪器安放到同一个大的房间,在仪器使用率较低情况下,比如,仅一台仪器工作时,为保证环境的温度和湿度,空调系统必然会同多台仪器同时工作时一样运行,造成电力能源的极大浪费,导致检验成本上升,极不划算。如果采用局部分割的方式,只需要开启独立的空调系统就行,不工作的仪器房间则不用启动空调系统,从而有利于能源的节约和成本控制。

  分析实验室仪器不都是满负荷工作,为提高环境设备的工作能效,有效降低运行成本,仪器室还是应以相对合理的空间大小来安排布置。

  3.易产生噪声污染

  使用空压机提供恒压空气的火焰原子吸收光谱仪,为保证所提供空气压力的恒定,空压机须频繁启停。多台类似的仪器在同一房间内一起工作,空压机工作时产生的噪声叠加是令人难以忍受的。另外,像ICP-MS,为维持仪器工作时的真空度,真空泵须持续长时间工作,单台真空泵工作时的噪声已经不小,如果两三台这样的仪器同时工作,真空泵产生的噪声污染将非常严重。检验人员在这样的环境下工作容易心烦气躁、疲惫乏力。

  仪器室尤其是大型仪器室应当设置缓冲间和专门的气瓶室,不要将多台噪声较大的辅助设备直接放置在仪器室内,气瓶室应有排风抽虑系统和报警装置,并放置灭火设备。没有单独气瓶室的,一定将气瓶放入气瓶柜,且气瓶柜有抽排系统和可燃和有毒气体泄漏报警装置。

  4.易造成房间或楼层电力供给的超负荷, 损毁部分低压电器

  比如,将多台烤箱、多台马弗炉集中在一个前处理室;将多台前处理用的多联电炉、电热板同时安放在一个消化间内,有的甚至安放在同一个通风消化柜内;

  将多台GFAAS、GC甚至多台ICP-AES集中安放在同一分析室内……我们知道实验室用烤箱、马弗炉、多联电炉、GFAAS、GC、ICP-AES等理化检验仪器设备都是高功耗的设备,集中使用容易造成房间甚至楼层的电力负荷紧张。我们实验楼宇的配电建设是按国家相关规范进行配置的,即使整幢楼宇都充分考虑了总负荷的要求,预留了安全和发展裕量,但建设施工单位也很难将不同的负荷分解到不同的房间,大多都是采用负载均衡的电力配置方式。这样的仪器设备的安置方式在使用一段时间后,一些潜在的问题就会显露,比如,烧毁仪器设备的电源接插座,烧毁相应房间或是楼层的低压配电箱内的部分配电设备,房间和楼层的埋设电线电缆在长期的超负荷状态下工作,严重时可能会造成电线电缆的发热,线缆短路燃烧,酿成事故。当检验工作非常饱满时,大部分仪器设备和同类设备必然满负荷工作,这将造成楼层或是房间电力负荷大增,当房间或是楼层电力容量不足以长时间供给时,必然会造成供电不足导致供电欠压,供电线缆和供电回路上的各个连接点(桩头)发热,导致仪器设备工作在欠压状态.即使仪器设备内部有二次稳压装置,也必将影响仪器设备工作的稳定性,从而导致仪器分析数据的可靠性和可信度降低。

  对于加热间、消化间等大功率设备集中房间,一定要充分考虑电力的负载能力,并要求留有足够的安全裕量,必要时可考虑重新铺设供电电缆,安排布局时尽量均衡负载。

  二. 仪器室、消化间、试剂室、化学室、洗涤室等在相邻楼层或同层安排布局中不尽合理

  注重同层实验用房间的安排布置,对相邻上下楼层的安排布置考虑不够,也可能造成损失。

  1.洗涤污水渗漏,污损仪器

  将仪器室尤其是大型仪器室安排在洗涤室正下方,或是上层洗涤室或是化学分析室的水槽排水管经过仪器室房间顶部。

  仪器室常采用防火扣板吊顶,一般实验人员是难以确认排污水管的具体走向,如果在仪器室房间的安排时没有找施工单位确认,那么隐患已经埋下。

  排污管和废水排水管常采用口径较大的PVC管, PVC管弯头联接部分都是用粘合剂粘接。

  分析检测实验室的洗涤室每天都有大量的实验器皿需要洗涤,不管怎样小心谨慎,多少会有些有机或是无机的废水进入排污下水管,天长日久必然会在管道的弯头连接处或是管道薄弱处造成腐蚀,进而破坏管道,造成污水渗漏。

  加之有扣板遮挡,不容易及时发现隐患,势必造成洗涤污水渗漏下滴进入仪器内部,严重时甚至发生破管,大量污水下泄损坏仪器。

  实际中还常见由于小的渗漏发生有时间的滞后和隐蔽性,常常是白天渗漏的洗涤污水,晚上才渗漏到下层的仪器室,等到第二天发现,其损失惨重。

  在安排布置仪器室尤其是大型精密仪器时,如不能确定上层房间的下水管线的具体情况,最好查阅相关的建筑安装档案,查实后再行安排,必要时将上层排污管重新布管,尽量避免埋下不安全的隐患。

  2.难以避免挥发性化学物质的污染

  将仪器室特别是大型仪器室安排于消化间和试剂间同层,仪器室与消化间和试剂室房间距离不够,对当地季风方向变化未充分观察考证,使得污染物质很容易随风飘入仪器室。分析检验工作需要的药品试剂品类繁多,有不少药品试剂具有挥发性和腐蚀性,虽有定时的抽排风系统,不过大多采用的是侧排装置,将挥发污物其直接排往室外。消化间也是污物气体的高产区,即便通风橱、消化柜的抽排风效率较高,也难以达到百分之百的抽排。容易造成污物空气在实验室周围弥漫扩散,这些污物产生区和仪器室距离不够且没有考虑风向的问题,如,仪器室在某个季节正好处在下风口,这些成分复杂的挥发气体就容易会飘进仪器室,时间稍长必然会对仪器造成损害,特别是仪器的光学部件、电路板及其电子元器件。

  实验室的抽排风系统尽量采用通过专用风道顶层抽排的方式。硬件条件限制需采用侧排风直接排出室外的,应综合考虑实验大楼的方位、周围环境和当地季风环流的变化,合理安排仪器室、试剂间、消化间、办公区的平面位置,尽量减小各种挥发性化学污染物对环境、人员和仪器的影响。

  3.振动危害

  与仪器配套的空压机、真空泵等产生噪声和震动;用于通风柜、试剂柜等局部排风要求的排风机组,设置在实验室吊顶内并通过外墙排出也产生噪音、振动。如果各类用房位置安排不合理很可能使这些噪声和振动叠加,造成严重的声污染和振动污染,影响各实验室的正常使用.比如振动很可能就会波及同楼层的天平室和光谱室,使得精密电子天平和部分光谱仪器不能稳定工作,严重影响数据的可靠性。

  排风机组的安装布置要充分考虑对周围房间的影响,安装布置必须符合相关标准、必要时安装消声装置和消震垫。对于空压机和真空泵等辅助设备最好能安放到辅助间内,且加消震垫,将噪声和震动降到合理的水平。

  三. 在仪器室尤其是光谱类仪器室内设置水池或水槽

  在仪器室设计水池和水槽,易使室内湿度增大,尤其是南方城市,夏季即便有专门的除湿机也不容易有效地控制室内的湿度。长期处在这种湿度较大的环境下,容易导致光谱类仪器分光系统光学部件霉变,尤其容易使核心部件光栅的分光效率降低,造成此类仪器的分析灵敏度低,严重者可使仪器无法工作,损失惨重。如果仪器的使用频率不高,那么光学部件和各种电子零部件受潮霉变的可能性就更大,某日开机使用很可能就发生莫名其妙的电路故障,使你的检测工作遇到麻烦。

  随着技术的发展,很多大型分析仪器需要水冷却的,比如,GFAAS、ICP-MS、ICP-AES等已经采用内部循环使用的冷却系统,不再需要外部提供冷却水,所以没必要在大型的仪器室内设置水池水槽,更不要把它当成日常的洗涤池来用。仪器室须配置必要的控温控湿的调节设备,保障仪器室内温度和湿度的正常。