實驗室規(guī)劃設計方案要考慮哪幾方面
點擊: 次 時間:2017-06-20 11:26
實驗室規(guī)劃設計主要分為七個方面:平面設計系統(tǒng)、實驗室名稱所屬各室的要求、單臺結(jié)構(gòu)功能設計系統(tǒng)、供排水設計系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、特殊氣體配送系統(tǒng)、有害氣體輸出系統(tǒng)。下面就按上述七方面依次講解。
一、平面設計系統(tǒng)
平面設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)劃設計。
在做平面設計的時候,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。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。
另實驗室建筑層高宜為3.7米-4.0米為宜,凈高宜為2.7米-2.8米,有潔凈度、壓力梯度、恒溫恒濕等特殊要求的實驗室凈高宜為2.5米-2.7米(不包括吊頂);實驗室走廊凈寬宜為2.5米-3.0米.普通實驗室雙門寬以1.1米-1.5米(不對稱對開門)為宜,單門寬以0.8米-0.9米為宜。
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?;瘜W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、落地安置的儀器設備、急救器等。
儀器分析實驗室,主要設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。
二、實驗室名稱所屬各室的要求
1、氣相色譜分析室
主要是對容易轉(zhuǎn)化為氣態(tài)而不分解的液態(tài)有機化合物及氣態(tài)樣品的分析。儀器設備主要有氣相色譜儀,具有計算機控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),自動化程度很高,對有機化合物具有高效的分離能力,所用載氣主要有:H2、N2、Ar、He、CO2等。但對高沸點化合物,難揮發(fā)的及熱不穩(wěn)定的化合物、離子化合物、高聚物的分離卻無能為力。要求局部排風及避免陽光直射在儀器上,避免影響電路系統(tǒng)正常工作的電場及磁場存在,一般設計:儀器臺(應離墻以便儀器維修)、萬向排氣罩、電腦臺(一般在儀器臺旁配置)、邊臺、洗滌臺、試劑柜等。
2、液相色譜分析室
主要體現(xiàn)在高效率分離,對復雜的有機化合物分離制取純凈化合物,定量分析和定性分析,儀器設備主要有高效液相色譜儀,適宜于高沸點化合物、難揮發(fā)化合物、熱不穩(wěn)定化合物、離子化合物、高聚物等,彌補氣相色譜儀的不足。環(huán)境和實驗室基礎裝備設計要求與氣相色諳室相近。
3、質(zhì)譜分析室
主要是對純有機物的定性分析,實現(xiàn)對有機化合物的分子量、分子式、分子結(jié)構(gòu)的測定,分析樣品可以是氣體、液體、固體,主要設備有質(zhì)譜儀、氣-質(zhì)聯(lián)用儀。質(zhì)譜儀是利用電磁學的原理,使物質(zhì)的離子按照基特征的質(zhì)荷比(即質(zhì)量m與電荷e之比—m/e)來進行分離并進行質(zhì)譜分析的儀器,缺點是對復雜有機混合物的分離無能為力。氣相色譜分離效率高,定量分析簡便的特點,結(jié)合質(zhì)譜儀靈敏度高,定性分析能力強的特點,兩種儀器聯(lián)用為氣-質(zhì)聯(lián)用儀??梢匀¢L補短,提高分析質(zhì)量和效率。質(zhì)譜儀可能有汞蒸汽逸出,要考慮局部排風。
4、光譜分析室
主要是根據(jù)物質(zhì)對光具有吸收、散射的物理特征及發(fā)射光的物理特性,在分析化學領域建立化學分析。主要的儀器是原子發(fā)射光譜儀、原子吸收光譜儀,分光光度計、原子熒光光譜儀、熒光分光光度計、X射線熒光儀、紅外光光譜儀、電感耦合等離子體(LCP)光譜儀、拉曼光譜儀等。實驗室應盡量遠離化學實驗室、以防止酸、堿、腐蝕性氣體等對儀器的損害,遠離輻射源;室內(nèi)應有防塵、防震、防潮等措施。儀器臺與窗、墻之間要有一定距離,便于
對儀器的調(diào)試和檢修。應設計局部排風。使用原子吸收罩排風較為適宜。
以上實驗室,根據(jù)實際需要可設置樣品處理室,一般有洗滌臺、實驗臺、通風柜等設備,同化學實驗室類似。
5、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≥0.5um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。
6、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。
7、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。
①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在底層。天平室內(nèi)不得設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。
②高溫室,高溫爐和恒溫箱是常備設備,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,高溫爐和恒溫箱須分開放置。
③純水室,主要是設計的實驗裝備有;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),地面需設地漏。
④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,這些氣體不得直接置于實驗室,可以通過管子接到各實驗室內(nèi)。
⑤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。
⑥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。
三、單臺結(jié)構(gòu)功能設計系統(tǒng)
不同專業(yè)采用不同實驗室專用基礎配套裝備,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、儀器設備部分;E、輸出系統(tǒng)部分;
1、實驗臺部分
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、試劑架、基箱、實驗凳。
基箱的分類
基箱按材質(zhì)可分為:鋼木制基箱、鋁木制基箱、全木制基箱。
按制作工藝分為:鋼制歐式基箱(即,門面板與側(cè)板連接)、鋼制美式基箱(即門面板裝嵌在基箱內(nèi))
按款式可分為:活動式基箱、落地式基箱、懸掛式基箱。其中活動式基箱、懸掛式基箱用于MM款。落地式基箱用于MR款。鋼木制基箱是我們公司新開發(fā)的產(chǎn)品,側(cè)板、門面板為鋼制材質(zhì),其它如層板、頂板、抽屜底板、維修板均為木制材質(zhì),具有安全防火、性價比高、玻璃器皿放置時不易破碎等優(yōu)點。全木制不適于制作懸掛式基箱和洗滌臺。
臺面分類
在整個實驗室基礎裝備銷售中,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按照臺面材質(zhì)可分為貼面板和實芯板。公司常用的幾種貼面板列表如下: 常用貼面板分類 屬性 理化板(威盛亞)千思板 常規(guī)貼面板
威盛亞理化板美國進口,為篩選的優(yōu)質(zhì)多重牛皮紙,浸泡于特殊的酚溶液后經(jīng)高壓熱固效應成型,表面用特殊的耐腐蝕處理。荷蘭進口,成分為70%的木質(zhì)纖維,30%的三聚氰胺樹脂,采用雙電子束掃描專利技術(shù)將三聚氰胺附在面層,經(jīng)高溫高壓成型 公司自主開發(fā)產(chǎn)品,基材采用三層高密度板壓制而成,表面根據(jù)用戶需求,采用不同的板材。有物理、化學、生物板材之分。經(jīng)濟實用,性價比高。
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;陶瓷價格比較昂貴,在國內(nèi)用得比較少。
2、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
3、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)等儲存功能基本分十三種: 一般性能藥品柜; 揮發(fā)性藥品儲存柜;染劑專用柜; 防輻射藥品柜; 易燃品儲存柜(防火柜); 文件柜(資料柜); 更衣柜(剎菌更衣柜); 培養(yǎng)柜; 標本柜; 儀器柜; 純堿柜; 硫酸柜; 無菌柜。
4、儀器設備部分
通風柜; 生物安全柜; 超凈工作臺; 器皿清洗機(全自動) ;劇毒品安全儲存柜; 智能密集柜; 解剖臺; 取材臺; 感應功能柜;揮發(fā)性藥品柜
四、供排水設計系統(tǒng)
供排水設計系統(tǒng)主要是為前期實驗室建筑設計服務。為建筑設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)。
五、控電系統(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、過載保護開關等。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。線槽主要多功能鋼線槽(主要用于試劑架上)和PVC線槽配西班插座(主要用于邊臺和中央臺臺面上).
六、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入實驗室??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。
七、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。
總之,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)濟的效果是至關重要的。實驗室常用排風設備主要有: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。
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、鐵皮等,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。
(內(nèi)容來源實驗室設計與建設)
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