实验室设计之建筑配套设计(二)

实验室设计应当考虑提高工作效率、提高人员舒适性、减低职业病的风险和伤害。 实验室建设,无论是新建、扩建、或是改建项目,都必须根据实验室的总体要求,进行合理的全面规划、布局。实验室规划设计主要包括如后六个方面:平面设计,装备单台结构、功能设计,给、排水设计,电控系统设计,特殊气体配送系统设计,有害气体输出(或称通风)系统设计。上一篇的额文章中,小编给大家介绍了第一个方面,实验室平面设计的内容,现在来看看剩下几个方面

二、单台装备结构功能设计

实验室基础配套装备,就其用途,可分为五大类:

(一)台类:包括实验操作台、仪器台

实验操作台如:中央实验台、边台实验台、角柜、洗涤实验台,医学生物实验室的解剖台、取材台、超净工作台等。(通风柜和台式整体排风罩实质上也是实验操作台)

仪器台如:标准仪器台、光谱仪器台、色谱仪器台、显微镜台、连体仪器台、天平台、电脑台、高温仪器台、教学台等。

实验台和仪器台都要求具有承重性(实验台承重400Kg以上,仪器台承重500Kg以上)、稳定性、抗腐蚀性以及使用安全、可靠、方便等性能。仪器台还必须具有抗外干扰、方便维修和易于管理的特点;同时,电控要求高,气体配送严格。

(二)柜类:包括普通储物柜、专用储物柜等。

普通储物柜如:药品柜、试剂柜、仪器柜和档案柜等。

专用储物柜如:气瓶柜、器皿柜、挥发性药品柜、辐射性药品柜、毒品柜等;医学实验室用的玻片柜、留样柜等。

(三)仪器设备  如:生物安全柜、器皿清洗机(全自动)、剧毒品安全储存柜、智能密集柜、感应功能柜等。

(四)通风设备(详见“六、有害气体排出系统”)

(五)急救及涤盥设施  如:各式急救洗眼器、紧急喷淋器和灭火器等。(都为外购产品)

以上装备、设备中,除了仪器设备等部分属于外购产品之外,设计时,都必须根据不同的使用功能和性能要求,选用恰当的材料、采用合理的结构和加工工艺,力求做到功能完备,性能优良,充分满足专业实用需要。

三、给排水设计

给排水系统主要是为前期实验室建筑设计服务。为建筑设计院提供实验台上下水预留的节点。

1、给水

使用点: 在使用冷水、热水、纯净水、软水的地方使用不同的水源分别采用不同的水管。

规格:通常用¢18 mm管,并配有止水控制阀。

位置:靠边实验台或通风柜水源在水池位置靠墙预留,水管中心点离墙不超过80mm;中央实验台水源在在实验室中轴线、水池位置上留好,相对中心线误差不超过50mm,预留高度300-500mm

2、排水

使用点:在水池或需排水的地方

规格:通常用¢50mm水管,推荐用PVC材料

位置要求:(同给水位置要求)

3、地漏

使用点:在清洗房或常用水冲洗地面的实验室里,如动物的解剖室,紧急淋浴器处等。

规格:配置¢50mm下水管的地漏

位置:在使用点附近并靠墙处

四、电控系统

实验室供电系统是实验室最基本的条件之一。实验室用电主要包括照明电和动力电两大部分。动力电主要用于各类较大型仪器设备、电梯、空调等的电力供应。

电气配件:实验室电源插座的选择范围有:10A、13A、16A、20A;同时要配置漏电保护开关、过载保护开关等。电源插座的位置应远离水盆和煤气、氢气等喷嘴口,不影响实验台仪器的放置和操作位置。.线槽为多功能钢线槽(主要用于试剂架上)和PVC线槽,配通用型万能插座(主要用于边台和中央台台面上)。

电源

使用点:在边台、中央台、通风柜等需要装电插座的地方(通风柜还须留风机的电源)

规格:在没有特殊要求的情况下,一般在用电点预留的电源线规格为220V、10A;但有些实验台放置大型仪器如气相色谱等需用到三相电或电流较大的二相电,则要按用户实验用电量预留;通风柜的风机电源通常采用三相五线制电源线,若一组实验台上使用的用电仪器较多,则应按情况增加电源预留点或相应增加电源线的用电规格。

位置要求:使用在边台时,预留在靠墙位置,中心点离墙不超过80mm;使用中央台时在实验台中心线上适当的位置预留,相对中心线误差不超过50mm;通风柜电源预留在其位置后靠墙处,中心点离墙不超过80mm,预留电源线长不少于500mm。

五、特殊气体配送系统

实验室用气主要有:不燃气体(氮气、二氧化碳)、惰性气体(氩气、氦气等)、易燃气体(氢气、一氧化碳);剧毒气体(氟气、氯气);助燃气体(氧气)等。在上述气体中,除不燃气体、惰性气体之外,其它气体不得进入实验室,可以通过输气管接到各实验室内。

一般气相室配置氦气(He)、氮气(N2);气质联用室配置氮气、氢气、氧气。氢气管线上的连接管件都要连接后焊接,严禁有泄漏的可能。所有的管线在安装完毕后一定要做气密性检验,在使用前要先除油。由于管道细小,管间距小,安装过程中可依据现场情况进行调整,保证间距不小于45mm。

气瓶装柜时,严禁两种易燃气体同装一柜;两种惰性气体或不燃气体可以同柜,。

六、有害气体排出系统

实验室的最新观念就是将整个实验室当作是一台排风柜。如何有效的控制好进排气,达到既安全又经济的效果是至关重要的。而最经济和最有效的办法,是针对造成污染源的实验设置局部排风设备。这种设备主要有:通风柜、原子吸收罩、万向排气罩、吸顶式排气罩、台上式排气罩等。其中最为常用的是通风柜。

通风柜的选择和使用注意事项 

通风柜的功能主要的是隔离和排气。在化学实验中,经常会产生各种有害气体、臭气、湿气以及易燃、易爆、腐蚀性物质,为了保护使用者的安全,防止实验中的污染物质向实验室扩散,把构成污染源的实验放进通风柜中去做是最好的办法。

以往通风柜使用台数较少,只在特别有害且危险的气体及产生大量热的实验中使用。通风柜只担负实验台的辅助功能。近年来考虑到改善实验环境,很多原来在实验台上进行的实验逐渐转移到通风柜内。这就要求在通风柜要具有相应的使用功能。特别是大多数新建的实验室都有空调,因此在建筑的初步设计阶段就要将通风柜的使用台数纳入空调系统的计划。由于通风柜在生化实验室中占有非常重要的位置,从改善实验室环境、改善劳动卫生条件,提高工作效率等方面考虑,通风柜的使用台数将会大幅地增加。与此同时,与通风柜一起构成局部通风系统的配管、配线、风机选择等也成为实验室建设的重要课题。

使用通风柜的最大目的是排出实验中产生的有害气体,保护实验人员的健康,也就是说要有高度的安全性和优越的操作性,这就要求通风柜及其通风系统必须具有如下功能:

(1) 排放功能:能将通风柜内部产生的有害气体干净流畅的排除到室外而不倒流。为确保这一功能的实现,一台通风柜与一台通风机用单一管道连接是最好的方法。不能用单一管道连接的,可采用通风管道并联的方式,但只限于同一楼层同一房间的通风柜。采用并联方式的通风柜,必须各自设置风阀,并采用变频风机。通风机尽可能安装在管道的末端或建筑的顶层。

(2) 隔离功能:在通风柜前面应设置有对重装置、可自如启闭的安全玻璃视窗将通风柜内外进行分隔。

(3) 补风功能:应具有在排出有害气体时,柜外空气能源源向柜内补充的功能。

(4) 风速控制功能:为防止通风柜内有害气体逸出,工作面需要保持一定的吸入速度(面风速)。面风速的控制,主要是根据实验内容和有害物的性质来决定的:

一般无毒的污染物为0.25―0.38m/s,有毒或有危险的有害物为0.4―0.5 m/s,剧毒或有少量放射性的物质为0.5―0.6m/s,气状物为0.5m/s,粒状物为1m/s。为了确保这样的风速,排风机应具备必要的静压。

确定风速时还必须注意噪音问题, 一般空气在管道内流动速度以7―10m/s为宜,超过10m/s将产生噪音。通常实验室的噪声(室内背景噪声级)限值为70dBA。由于管道截面积与风速成反比,因此增大管道截面积也就降低了噪音。考虑到管道经费和施工问题,必须慎重选择管道及排风机的功率.。

(5) 耐热及耐酸碱腐蚀功能:通风柜内做的实验有的要使用电炉,有的实验产生大量酸碱等有毒有害气体,有着极强的腐蚀性。因此,通风柜的台面,内衬板等部位,以及选用的水咀、气咀,乃至风管、风机等,都必须具有相当的耐热、防腐性能。在半导体行业或腐蚀性实验中使用硫酸、硝酸、氢氟酸等强酸的场合,还要求通风柜的整体材料必须防酸碱,要求采用不锈钢、PVC或其它耐腐性能良好的材料制造。