現(xiàn)代化實驗室建設(shè)要制定出總體規(guī)劃,吸納和參考國內(nèi)外同種性質(zhì)實驗室建設(shè)的經(jīng)驗。實驗室的工藝需求及理念,決定著實驗室建設(shè)的性質(zhì)和目的,充分體現(xiàn)實驗室未來發(fā)展的功能需求,為實驗室建設(shè)提供可靠依據(jù)。本文就幾個重點內(nèi)容進行論述。
配電需求
實驗室配電一般分為照明電和動力電兩大部分,根據(jù)實驗室功能需求可進行細(xì)化。供電系統(tǒng)是實驗室基本的條件之一。電源種類涵蓋10 A、16 A、20 A等,并配備漏電保護開關(guān)、過載保護開關(guān)。電源匹配須遠(yuǎn)離水源、煤氣、氫氣等噴嘴口,避免造成危險事故,需配備雙路或多路電源供應(yīng),預(yù)防停電檢修及事故處理對實驗造成的影響。為應(yīng)對實驗室緊急狀況,需考慮備用電源,包括臨時發(fā)電設(shè)備、不間斷電源(UPS)等,保證實驗室短時運轉(zhuǎn)和處理實驗室數(shù)據(jù)保存。
實驗臺布線原則
1.邊臺的電源布線原則
(1)規(guī)格3 m以內(nèi)邊臺,可預(yù)留一組1 m長、規(guī)格為4 mm2的單相220 V電源回路(三線制:L火線、N零線、E地線),預(yù)留維修通道的邊臺距地面500 mm高的墻上,靠墻邊臺距地1.1 m的墻上。(2)規(guī)格超過3 m以上的邊臺,每間隔3 m可預(yù)留一組1 m長、規(guī)格為4 mm2的單相220 V電源回路(三線制:L火線、N零線、E地線),預(yù)留位置同上。
2.中央臺及試劑架的電源布線原則
(1)規(guī)格3.4 m以內(nèi)的中央臺,在其任一端距離端頭300 mm中間位置,布置預(yù)留一組1 m長、規(guī)格為4 mm2的單相220 V電源回路(三線制:L火線、N零線、E地線),地面或吊頂預(yù)留。(2)規(guī)格超過3.4 m以上的中央臺,在兩端距離端頭300 mm中間位置,各布置預(yù)留一組1 m長、規(guī)格為4 mm2的單相220 V電源回路(三線制:L火線、N零線、E地線),預(yù)留位置同上[3-4]。
通風(fēng)系統(tǒng)要求
實驗過程中產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì),是實驗室安全的重點。實驗室通風(fēng)系統(tǒng)要求具有環(huán)境安全性和舒適性、功能的實用性和靈活性[5]。變風(fēng)量通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)(VAV)的應(yīng)用,進一步保證了實驗室的換氣次數(shù),提高了實驗室環(huán)境的安全性。
實驗室通風(fēng)類型
實驗室主要有兩種通風(fēng)類型。
(1)自然通風(fēng)
利用室內(nèi)、外溫差,即室內(nèi)、外空氣的密度差而產(chǎn)生的熱壓,把室內(nèi)的有害氣體排出室外。
(2)機械通風(fēng)
依靠排風(fēng)機提供的動力迫使空氣流通來進行室內(nèi)、外空氣交換的方式。與自然通風(fēng)相比,機械通風(fēng)具有加熱或冷卻、加濕或除濕處理的作用,從工作房間排出的廢氣可以進行凈化除塵處理,以保證建筑物附近的空氣不被污染。機械通風(fēng)可根據(jù)有害物分布的狀況,選用局部通風(fēng)或全面通風(fēng)兩種方式。
2.實驗室通風(fēng)機
通風(fēng)機一般安裝在屋頂上或頂層的機房內(nèi),不占用使用面積,而且使室內(nèi)的排風(fēng)管道處于負(fù)壓狀態(tài),以免有害物質(zhì)侵入室內(nèi)。此外,安裝在屋頂上檢修方便,易于消聲或減振。通風(fēng)系統(tǒng)有害物質(zhì)排放高度按現(xiàn)行的《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《工業(yè)三廢排放標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。一般情況下,如果附近50 m以內(nèi)沒有較高建筑物時,排放高度應(yīng)超過建筑物高處2 m以上。
(1)房間風(fēng)量
風(fēng)量計算方法為:G=V?n?h 其中:G為排風(fēng)量;V為房間體積;n為換氣次數(shù);h為時間(1小時)。
(2)通風(fēng)柜排風(fēng)量
通風(fēng)柜可通過關(guān)閉柜門窗口大小或調(diào)整臺面屏蔽物的位置來減少開啟表面積,以達(dá)到較高的抽氣速度。一般無毒的有害物通風(fēng)柜操作口處設(shè)計風(fēng)速采用0.25~0.38 m·s-1;對有毒及有危害物質(zhì)采用0.4~0.5 m·s-1,對極毒物及有少量放射性有害物質(zhì)采用0.5~0.6 m·s-1。通風(fēng)柜風(fēng)量計算:L=FV。式中:L為排風(fēng)量,m3·s-1;F為通風(fēng)柜操作口面積,按全部打開計算;V為操作口風(fēng)速,m·s-1。
(3)排風(fēng)機選型
排風(fēng)機風(fēng)壓根據(jù)系統(tǒng)阻力,乘以1.1左右余量,以克服使用過程中產(chǎn)生的不利因素。選型:根據(jù)通風(fēng)量風(fēng)壓確定通風(fēng)機的型號,再根據(jù)排出氣體的性質(zhì)選擇風(fēng)機,并且應(yīng)盡量考慮躁聲低、震動小等因素。具體內(nèi)容:①風(fēng)量大、效率高;②運轉(zhuǎn)平穩(wěn),躁聲低;③結(jié)構(gòu)完整,便于維護;④拆裝方便。例如,某遷建項目實驗室氣流的控制模式:普通實驗室送、排風(fēng)管道上設(shè)有定風(fēng)量文丘里閥,以保證房間換氣次數(shù);帶有通風(fēng)柜的實驗室,排風(fēng)管道上設(shè)定風(fēng)量文丘里閥,送風(fēng)管道上設(shè)變風(fēng)量文丘里閥,通風(fēng)柜排風(fēng)管上設(shè)變風(fēng)量文丘里閥,排風(fēng)量根據(jù)實驗進程變化,通過房間風(fēng)量平衡確定實驗室送風(fēng)量。
自控系統(tǒng)需求
實驗室自控系統(tǒng)(Automatic Control System)建設(shè)已經(jīng)逐步向綜合布線系統(tǒng)(Premises Distribution System, PDS)發(fā)展。綜合布線系統(tǒng)是在計算機技術(shù)和通信技術(shù)的基礎(chǔ)上,進一步適應(yīng)信息社會化和國際化的發(fā)展需要,是辦公自動化進一步發(fā)展和建筑技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是計算機網(wǎng)絡(luò)工程的基礎(chǔ)和信息多元化發(fā)展的方向?,F(xiàn)代化的實驗室建筑,除了具有電話、傳真、空調(diào)、消防、動力電線、照明電線外,計算機網(wǎng)絡(luò)線路也是不可缺少的。話音和數(shù)據(jù)通信設(shè)備、交換設(shè)備和其他信息管理系統(tǒng)彼此相連,并使這些設(shè)備與外部通信網(wǎng)絡(luò)連接,而且兼顧樓宇自動化系統(tǒng)(Building Automation System-RTU,BA)、通信自動化系統(tǒng)(Communication Automation System,CA)、辦公室自動化系統(tǒng)(Office Automation Systems,OA)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(Computer Network Systems,CN),使實驗室管理、數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)交互、遠(yuǎn)程控制更加準(zhǔn)確、便捷,是實驗室信息化的體現(xiàn)。例如,某遷建項目自控系統(tǒng)包括信息設(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)、智能化集成系統(tǒng)及機房工程等。
氣體需求
實驗室氣體種類繁多,需要多種高純特殊氣體,如氬氣、氮氣、氦氣、乙炔、二氧化碳和壓縮空氣等。考慮到實驗室的運行維護,常用及用量較大的氣體可以考慮建立基站,采用設(shè)備制取的方式。用量相對較少且不便制取的氣體,可采用氣瓶間的供給方式。
實驗室氣體具有以下特點:
1. 安全性:使用鋼瓶供氣須放置在工作區(qū)以外的安全區(qū)域,使用者通過配備的遠(yuǎn)程切斷系統(tǒng)在緊急狀況下切斷氣體供應(yīng)。鋼瓶儲存區(qū)須保持可燃性容器和助燃性容器間的安全間距。
2.經(jīng)濟性:建立集中的氣瓶間可節(jié)省實驗室空間,更換鋼瓶時不需要切斷氣體,保證氣體的連續(xù)供應(yīng)。管線在安裝完畢后須做氣密性實驗,并且在使用前除油。由于管道細(xì)小、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45 mm。
實驗室給排水設(shè)施要求
實驗室給水系統(tǒng)包括4種:冷卻水,為特殊設(shè)備提供冷卻;飲用水,提供給實驗室工作區(qū)和盥洗室;自來水,用于緊急噴淋、洗眼器、洗手間等;高度純水,分別用于無機分析、試劑準(zhǔn)備、器皿漂洗等?,F(xiàn)代化的實驗室其廢水處理應(yīng)建設(shè)配套的污水處理站,一般情況下,實驗室的廢水可直接排入污水處理站進行處理;但對于高濃度的酸、堿廢水應(yīng)先進行中和,再排入污水處理站。建議采用耐酸、堿排水管道,對大量使用有機溶劑的實驗室應(yīng)安裝耐有機溶劑的排水管道。對致突變物、致畸物和致癌物以及有毒制劑等,必須在實驗室進行滅活或減毒處理后,再進入排污管道。實驗室應(yīng)根據(jù)不同功能,采用不同材料的排水管道,相互之間不交叉,分別排放到污水處理站。實驗室的有害廢水必須凈化處理后才能排入下水網(wǎng)道。例如,某遷建項目中給排水系統(tǒng)包括室內(nèi)給水系統(tǒng)、室內(nèi)熱水系統(tǒng)、室內(nèi)中水系統(tǒng)、室內(nèi)純水系統(tǒng)、室內(nèi)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、室內(nèi)排水系統(tǒng)、室內(nèi)消防系統(tǒng)、中水處理站、活毒廢水處理等。
實驗室認(rèn)證相關(guān)要求
實驗室規(guī)劃與設(shè)計應(yīng)符合保護人員和環(huán)境的要求。平面布局和流程要滿足科學(xué)合理、流程簡捷、潔污分明、層次清晰,需具有樣品存放用房及相應(yīng)的環(huán)境控制設(shè)施。實驗室應(yīng)對諸如灰塵、電磁干擾、輻射、供電、濕度、溫度等予以重視,使其適應(yīng)于相關(guān)的技術(shù)活動。滿足實驗室安全用電、用水、照明要求,具備防火、劇毒化學(xué)品和菌毒種保管以及符合“三廢”處理的有效設(shè)施等。對特別區(qū)域要有明顯的警示標(biāo)識?!秾嶒炇屹Y質(zhì)認(rèn)定評審準(zhǔn)則》中關(guān)于設(shè)施和環(huán)境的要求,需參照ISO/IEC 17025 關(guān)于設(shè)施和環(huán)境條件要素。
實驗室設(shè)計易出現(xiàn)的誤區(qū)
1.天平室問題實驗室設(shè)計中容易忽略天平室臺面的穩(wěn)定性、出風(fēng)口的位置、空調(diào)送風(fēng)、人員走動及房門開關(guān)的震動等因素對精密天平稱量產(chǎn)生的影響,從而造成誤差。天平室內(nèi)布局?jǐn)[放過于緊湊,會使實驗人員感到空間壓抑,影響工作情緒,從而產(chǎn)生偏差,降低工作效率。
2.實驗室門的設(shè)計普通實驗室門寬以1.1~1.2 m為宜;有緩沖間的實驗室,應(yīng)留有隱蔽的設(shè)備門,供實驗設(shè)備、尤其是大型設(shè)備進出。實驗室走廊凈寬可控制在2 m以內(nèi)。
3.緊急淋浴問題緊急淋浴裝置一般安裝在走廊內(nèi),參照美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(American National Standards Institute,ANSI)標(biāo)準(zhǔn),布置緊急淋浴裝置應(yīng)在23 m距離范圍之內(nèi)??稍O(shè)計在走廊拐角或凹陷處,避免阻擋人員及物流通行。
4.電梯運輸問題實驗室建設(shè)要考慮儀器設(shè)備運輸通道,單體建筑內(nèi)至少設(shè)有一部貨梯或客梯兼作貨梯使用??吞莸奈恢脩?yīng)設(shè)于樓宇主入口視覺顯著、交通便利的區(qū)域;貨梯一般與客梯相鄰,以降低造價、提高效率。貨梯也可以根據(jù)特殊需要,避開主要人流路線,在樓宇的其他區(qū)域獨立設(shè)置,通??梢栽O(shè)于樓宇的另一端??傊踩?、舒適、效率是理想實驗環(huán)境的三大要素,是實驗室建設(shè)的宗旨,先進的科學(xué)儀器和優(yōu)越完善的實驗室環(huán)境是提升現(xiàn)代科技水平、促進科研成果增長的必備條件。實驗室建設(shè)過程是實驗室安全與功能的體現(xiàn),描繪著實驗室信息化、多元化、功能性、擴展性的藍(lán)圖。國內(nèi)實驗室發(fā)展的步伐已經(jīng)逐步加快,但也不免看到其中的不足之處,學(xué)習(xí)和借鑒國內(nèi)、外實驗室建設(shè)的經(jīng)驗,與自身需求相結(jié)合,是食品藥品實驗室建設(shè)的重點,加強自身能力建設(shè),實現(xiàn)功能與工藝相結(jié)合,才能充分發(fā)揮實驗室的能效。