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實驗室的設(shè)計規(guī)劃方案實驗室的建設(shè),無論是新建、擴建、或是改建項目,它不單純是選購合理的儀器設(shè)備,還要綜合考慮實驗室的總體規(guī)劃、合理布局和平面設(shè)計,以及供電、供水、供氣、通風、空氣凈化、安全措施、環(huán)境保護等基礎(chǔ)設(shè)施和基本條件。因此實驗室的建設(shè)是一項復雜的系統(tǒng)工程,在現(xiàn)代實驗室里,先進的科學儀器和優(yōu)越完善的實驗室是提升現(xiàn)代化科技水平,促進科研成果增長的必備條件!耙匀藶楸,人與環(huán)境”己成為人們高度關(guān)注的課題。本著“安全、環(huán)保、實用、耐久、美觀、經(jīng)濟、卓越、領(lǐng)先”,的規(guī)劃設(shè)計理念。 規(guī)劃設(shè)計主要分為六個方面:平面設(shè)計系統(tǒng)、單臺結(jié)構(gòu)功能設(shè)計系統(tǒng)、供排水設(shè)計系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、特殊氣體配送系統(tǒng)、有害氣體輸出系統(tǒng)等六個方面。下面就按上述六方面依次講解。 一、平面設(shè)計系統(tǒng)平面設(shè)計我們主要考慮以下幾個方面的因素: 1、疏散、撤離、逃生、順暢、無阻,安全通道;一般實驗室門主要向里開,但如設(shè)置有爆炸危險的房間,房門應朝外開,房門材質(zhì)最好選擇壓力玻璃。 2、人體學(前后左右工作空間),完美的設(shè)備與科技工作者操作空間范圍的協(xié)調(diào)搭配體現(xiàn)了科學化、人性化的規(guī)劃設(shè)計。 在做平面設(shè)計的時候,首先要考慮的因素是就是“安全”,實驗室是最易發(fā)生爆炸、火災、毒氣泄露等的場所。我們在做平面設(shè)計的時候,應盡量地要保持實驗室的通風流暢、逃生通道暢通。根據(jù)國際人體工程學的標準。我們做如下的劃分以供參照:(詳見下圖)實驗臺與實驗臺通道劃分標準(通道間隔用L表示) L>500mm時,一邊可站人操作; L>800mm時,一邊可坐人操作; L>1200mm時,一邊可坐人,一邊可站人,中間不可過人; L>1500mm時,兩邊可坐人,中間可過人; L>1800mm時,兩邊可坐人,中間可過人可過儀器 天平臺、儀器臺不宜離墻太近,離墻400mm為宜。為了在工作發(fā)生危險時易于疏散,實驗臺間的過道應全部通向走廊。 3、專業(yè)學科功能。 實驗室通常按物理學,無機化學,有機合成化學,生物學來分類。根據(jù)實驗室內(nèi)容、用途和規(guī)模的不同又各有自己的特點,比如基礎(chǔ)教學實驗室,按學科專業(yè)分,多為較簡單的教學實驗對水電氣風等要求較低,而科研機構(gòu)對實驗室通風、供排水、電控及潔凈都要求較高,但實驗室設(shè)計的基本原則都是具有共同性的,以有機化學為例,主要由化學基本實驗室、儀器分析實驗室、潔凈實驗室、電子計算機室、研究室、輔助實驗室、服務供應室等組成。 化學基本實驗室,主要是進行容量分析、離子測定、氧化還原等實驗,一般設(shè)計的裝備有:實驗臺與洗滌臺;通風柜及管道修檢井;帶試劑架的實驗臺及輔助工作臺,需考慮設(shè)在實驗室內(nèi)的研究空間或電腦臺,藥品柜、器皿柜、落地安置的儀器設(shè)備、急救器等。 儀器分析實驗室,主要設(shè)置各種大型精密分析儀器,同時也包括普通小型分析儀等,一般設(shè)計的裝備有:儀器臺、實驗臺、通風柜、天平臺、電腦臺、氣瓶柜、洗滌臺、器皿柜、藥品柜、急救器、萬向排氣罩、原子吸收罩等。以下列出各類儀器分析實驗室的要求,以供參考。 各類儀器分析實驗室要求表
以上實驗室,根據(jù)實際需要可設(shè)置樣品處理室,一般有洗滌臺、實驗臺、通風柜等設(shè)備,同化學實驗室類似。 潔凈實驗室主要是通過人為的手段,應用潔凈技術(shù)實現(xiàn)控制室內(nèi)空氣中塵埃、含菌濃度、溫濕度與壓力、以達到所要求的潔凈度、溫濕度和氣流速度等環(huán)境參數(shù)?諝鉂崈舳仁侵笣崈艨諝猸h(huán)境中空氣含塵量程度,空氣潔凈度的級別以含塵濃度劃分。潔凈度是指每升空氣中所含粒徑≥的塵粒的總顆粒。我國空氣潔凈等級標準分為:100級、1000級、10000級、100000級。國際標準則劃分為:1級、 2級、3級、4級、5級。潔凈室的組及其相互關(guān)系如下所示: 潔凈室一般實施兩級隔離,一級隔離通過生物安全柜、負壓隔離器、正壓防護服、手套、眼罩等實現(xiàn);二級隔離通過實驗室的建筑、空調(diào)凈化和電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。但由于凈化空調(diào)需要風量小為了安全起見,風量都按大的估算,一般都要超過規(guī)范規(guī)定,物別是百級以上,冷熱負荷在要求不是很嚴格的情況可能估算,現(xiàn)在專門有凈化空調(diào)機組,可以直接利用。二級~四級生物安全實驗室應實施兩級隔離。一般實驗室裝備有:超凈工作臺、生物安全柜、邊臺或不銹鋼操作臺、洗滌臺等。 以PRC實驗室為例(PCR即聚合酶鏈式反應),是分子生物學研究和實驗的常規(guī)方法,也是生物學、醫(yī)學臨床等領(lǐng)域廣泛應用的實驗技術(shù)。其特點是能將微量的DNA大幅增加,實驗室通常分為四個區(qū)域,即:試劑儲存和準備區(qū)、標本制備區(qū)、擴增反應混合物配制和擴增區(qū)、擴增產(chǎn)物分析區(qū)(如使用全自動分析儀,區(qū)域可適當合并)。進入各個區(qū)域必須嚴格按照單一方向進行,不同的工作區(qū)域使用不同的工作服(例如不同的顏色)。工作人員離開時,不得將工作服帶出。 試劑儲存和準備室(標本制備區(qū)),儀器主要配置有:冷凍離心機、生物安全柜、冰箱、可移動紫外燈、全自動力核酸蛋白純化儀、專用工作服和工作鞋等。擴增反應混合物配制和擴增區(qū)配置有:冰箱、高速離心機、超凈工作臺、PCR儀(要求負壓狀態(tài))、可移動紫外燈、微量加樣器、核酸擴增儀等。擴增產(chǎn)物分析區(qū)主要配置有:移液器、振蕩器、超凈工作臺、毛細管電泳儀、冰箱、離心機、微量加樣器、可移動紫外燈等。PCR實驗室設(shè)計方案如下圖所示: PCR實驗室平面圖 電子計算機室和研究室,電子計算機與我們的生活最為密切,主要考慮空調(diào)散熱、電源電壓等問題。配置的裝備主要是帶鍵盤儀器臺。研究所主要是供研究人員辦公的地方,對我們實驗室裝備要求較低,在此不多作講解。 輔助實驗室:主要有天平室、高溫室、純水室、氣瓶室、貯藏室、溶液配制室、暗室等。天平室,分析天平是化學實驗室必備的常用儀器,高精度天平對環(huán)境有一定要求,主要是氣流和風速的影響,天平室應靠近化學實驗室,以方便使用,但不宜與高溫室和有較強電磁干擾的房間相鄰。高精度微量天平宜設(shè)在底層。天平室內(nèi)不得設(shè)置洗滌臺或任何管道穿過窒內(nèi),以免管道滲漏影響天平的維護和使用。高溫室,高溫爐和恒溫箱是常備設(shè)備,一般放置在高溫工作臺上,但特大型的恒溫箱須落地安置為宜,高溫爐秘恒溫箱須分開放置。純水室,主要是設(shè)計的實驗裝備有;邊臺和洗滌臺,F(xiàn)代實驗室多使用去離子水、水量大且能保證水質(zhì)。地面需設(shè)地漏。氣瓶室,實驗室用氣除不燃氣體(氮氣、二氧化碳)、惰性氣體(氬氣、氦氣等)外,其他氣體具有高壓、劇毒、氧化分解、爆炸等危險性氣體,例如易燃氣體氫氣、一氧化碳;劇毒氣體為氟氣、氯氣;助燃氣體為氧氣等,這些氣體不得進行實驗室。可以通過管子接到各實驗室內(nèi)。溶液配制室,用于配制各種標準溶液和不同濃度的溶液。在允許的條件下,可由兩個房間組成,其一設(shè)有天平臺。另一間作配制試劑和存放試劑之用,一般應配置:通風柜、實驗臺、試劑柜。 服務供應部分,為基本實驗室和輔助實驗室服務的場所,如高壓鍋室和水電氣輔助室等。我們只需稍作了解。 4、實驗室工作人員總?cè)藬?shù); 5、儀器設(shè)備布局; 6、工作程序、流程專業(yè)設(shè)計; 第一部分為平面設(shè)計,甲方(使用方)先拿出最根本的功能要求、分布方案,乙方(設(shè)計院)、丙方(實驗室規(guī)劃與設(shè)計專業(yè)公司)與甲方參與實驗室建設(shè)設(shè)計小組,共同討論,三方共同確認后方進入第二程序。因為傳統(tǒng)實驗室建筑設(shè)計按國家建筑標準,僅是以外型和室內(nèi)結(jié)構(gòu)為主,并非以實驗室功能為主,建筑設(shè)計與功能設(shè)計脫節(jié)。我們公司在這方面就有很多教訓。比如廣東醫(yī)學院,合同簽了兩年因為現(xiàn)場不符合安裝條件,還沒有安裝。 第二部分為單臺功能,單臺結(jié)構(gòu)設(shè)計,應逐項、逐件、逐層,從整棟大樓、分層、分房間、分單件設(shè)計確定,全面細分確認; 第三部分,全部確認后,邀請用戶高層領(lǐng)導參與實驗室建設(shè)演示會,當場表態(tài)決策;由甲方請乙方、丙方的項目監(jiān)理嚴格監(jiān)督安裝、建筑過程中標準執(zhí)行情況跟蹤實驗室建設(shè)項目的順利完工;建設(shè)實驗室規(guī)劃與設(shè)計和產(chǎn)品招標分為兩部分;招標:A、設(shè)計為第一部分;B、產(chǎn)品標準為第二部分;建筑裝修、凈化、基礎(chǔ)裝備分三個專業(yè)進行,不可混同、總包,不同專業(yè),分別招標,然后中標三方緊密配合,裝修和凈化工程先行,交工驗收后實驗室基礎(chǔ)配套將進入責任明確階段,承擔責任,全部完工時集中三家同時驗收,基礎(chǔ)裝備部分為產(chǎn)品測試標準,測試與前兩項工程不同,有很大區(qū)別不可等同對待。 7、地面、墻壁通風流暢,防止死角,室內(nèi)四角盡量空閑,易打理,簡潔。 二、實驗室家具結(jié)構(gòu)功能設(shè)計系統(tǒng) 不同專業(yè)采用不同實驗室專用基礎(chǔ)配套裝備,系列產(chǎn)品共分五大部分:A、實驗臺部分;B、儀器臺部分;C、功能柜部分;D、儀器設(shè)備部分;E、輸出系統(tǒng)部分; A、 實驗臺部分 1、實驗臺的分類: ①實驗臺按實驗室的功能劃分為:物理實驗臺(主要用于電子、電工、物理實驗);化學實驗臺(主要用于有機、無機化學實驗);生物實驗臺(主要用于凈化無菌實驗,如簡易解剖臺、不銹鋼操作臺等); ②按結(jié)構(gòu)劃款式分為:MM(由鋼制支撐架、基箱、臺面、試劑架、連接件、輔件組成)MR(基箱、臺面、試劑架、連接件、輔件組成)。 ③按用途可分為:中央實驗臺、邊臺實驗臺、洗滌實驗臺、天平臺、儀器臺、高溫臺、通風柜。 2、臺面的分類 在整個實驗室基礎(chǔ)裝備銷售中,臺面占總報價1/3的份額,臺面的作用可見一斑。 ① 按實驗臺的功能作用可分為: 化學實驗臺面:防強酸、強堿、耐高溫;耐98%的濃硫酸;表面材質(zhì)為酚醛樹脂板 物理實驗臺面:防靜電、耐溫、抗滑、穩(wěn)定強;耐28%的硫酸,表面材質(zhì)為防火板 生物實驗臺面:防水、防止細菌密度強;表面材質(zhì)為不銹鋼板。 ②實芯板分為:環(huán)氧樹脂板、大理石(花崗巖)、陶瓷等。環(huán)氧樹脂是高分子材料,耐高溫(380℃),具有優(yōu)良的抗化學腐蝕性能,可修復及復原;大理石一般用于高溫臺、天平臺等,耐高溫,但運輸過程中較容易損壞;陶瓷價格比較貴。 B、儀器臺部分:承重性、穩(wěn)定性、抗外干擾、電控要求很高,氣體配送嚴格、安全、可靠、方便、易管理;承重:500Kg以上。主要用于儀器分析實驗室,如光譜、色譜、原子分析實驗室等。產(chǎn)品主要有:標準儀器臺、光譜儀器臺、色譜儀器臺、顯微鏡臺、連體儀器臺、天平臺、電腦臺、高溫儀器臺、教學臺功能柜部分: 功能柜部分是前兩部分服務、儲存,重要功能部分涉及安全、環(huán)保問題;有全木和鋼木之分;試劑、藥劑、揮發(fā)性藥品、輻射性藥品、劇毒品、易燃培養(yǎng)等儲存功能。 三、供排水設(shè)計系統(tǒng) 供排水設(shè)計系統(tǒng)主要是為前期實驗室建筑設(shè)計服務。為建筑設(shè)計院提供實驗臺上下水水點。水嘴分為急流水嘴和緩流水嘴,單聯(lián)水嘴(MBs-016)為急流水嘴。一般搭配PP水槽(MBc-032)。雙聯(lián)水嘴(MBs-02)為緩流水嘴,一般搭配PP水槽(MBc-029)規(guī)格為。在默認情況下我們一般給客戶配置雙聯(lián)水嘴。三聯(lián)水嘴(MBc-01)為一急兩緩水嘴。一般搭配PP水槽(MBc-029)。大水槽(MBc-031)、通風柜的杯槽(MBc-028)。 四、電控系統(tǒng) 實驗室用電主要包括照明電和動力電兩大部分。動力電主要用于各類儀器設(shè)備用電、電梯、空調(diào)等的電力供應。實驗室供電系統(tǒng)也是實驗室最基本的條件之一。電源插座有:10A、13A、16A、20A;漏電保護開關(guān)、過載保護開關(guān)等。電源插座應遠離水盆和煤氣、氫氣等噴嘴口,并不影響實驗臺儀器的放置和操作位置。 五、特殊氣體配送系統(tǒng) 實驗室用氣主要有不燃氣體(氮氣、二氧化碳)、惰性氣體(氬氣、氦氣等)、易燃氣體(氫氣、一氧化碳);劇毒氣體(氟氣、氯氣);助燃氣體(氧氣)組成。除不燃氣體、惰性氣體外其它氣體不得進行實驗室?梢酝ㄟ^輸氣管接到各實驗室內(nèi)。一般氣相室配置氦氣(He)、氮氣(N2)。氣質(zhì)聯(lián)用室配置了氮氣、氫氣、氧氣。氫氣管線上的連接管件都要連接后焊接,嚴禁有泄漏的可能。所有的管線在安裝完畢后一定要做氣密性實驗,并在使用前要先除油。由于管道細小,管間距小,安裝過程中可依據(jù)現(xiàn)場情況進行調(diào)整,保證間距不小于45mm,氣瓶裝瓶時,易燃易爆與惰性氣體同柜,杜絕兩種易燃氣體同瓶裝一柜。 六、有害氣體輸出系統(tǒng) 實驗室內(nèi)往往存在許多不利于人體健康的化學物質(zhì)污染源,特別是有害氣體,將其排除非常重要。但與此同時,能源往往會被大量的消耗,因而實驗室的通風控制系統(tǒng)的要求漸高,從早期CV(定風量),2-State(雙穩(wěn)態(tài)式),VAV(變風量)系統(tǒng),到最新的適應性控制系統(tǒng)——既安全,又要符合節(jié)約能源的需要?傊,實驗室的最新觀念就是將整個實驗室當作是一臺排煙柜,如何有效的控制各種進排氣,達到既安全又經(jīng)濟的效果是至關(guān)重要的。實驗室常用排風設(shè)備主要有:通風柜、原子吸收罩、萬向排氣罩、吸頂式排氣罩、臺上式排氣罩等。其中通風柜最為常見。 通風柜是安全處理有害、有毒氣體或蒸汽的通風設(shè)備,作用是用來捕捉、密封和轉(zhuǎn)移污染物以及有害化學氣體,防止逃逸到實驗室內(nèi),這樣通過吸入工作區(qū)域的污染物,使其遠離操作者,來達到吸入接觸的最小化。通風柜內(nèi)的氣流是通過排風機將實驗室內(nèi)的空氣吸進通風柜,將通風柜內(nèi)污染的氣體稀釋并通過排風系統(tǒng)排到戶外后,可以達到低濃度擴散。 萬向抽氣罩是進行局部通風的首選:安裝簡單、定位靈活,通風性能良好,能有效保護實驗室工作人員的人身安全。 原子吸收罩主要適用于各類大型精密儀器,要求定位安裝,有設(shè)定的通風性能參數(shù),也是整體實驗室規(guī)劃中必須考慮的因素之一; 排氣罩主要適用于化學實驗室,在解決這類實驗室的整體通風要求中,它是必不可少的裝備之一。 目前我們公司主要采用的風機主要有軸流風機(斜流風機、管道風機)、離心風機。軸流風機適用于風壓小、適用于管路短的通風系統(tǒng)(一般10米以內(nèi),否則易造成抽不動);離心風機適用于管路長的通風系統(tǒng)(一般10m以外,否則易造成噪音大)。風機的材質(zhì):一般分為玻璃鋼、PP、PVC等,其中玻璃鋼較多。風機的型號的選擇,是根據(jù)風量和風壓來選擇的。 |
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