實驗室規劃設計
實驗室的建設,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備,還要綜合考慮實驗室的總體規劃、合理布局和平面設計,以及供電、供水、供氣、通風、空氣凈化、安全措施、環境保護等基礎設施和基本條件。因此實驗室的建設是一項復雜的系統工程,在現代實驗室里,先進的科學儀器和優越完善的實驗室是提升現代化科技水平,促進科研成果增長的**條件。“以人為本,人與環境”己成為人們高度關注的課題。本著“安全、環保、實用、耐久、美觀、經濟、**、**”,的規劃設計理念。規劃設計主要分為六個方面:平面設計系統、單臺結構功能設計系統、供排水設計系統、電控系統、特殊氣體配送系統、有害氣體輸出系統等六個方面。下面就按上述六方面依次講解。
一、平面設計系統
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**好選擇壓力玻璃。
2、人體學(前后左右工作空間),**的設備與科技工作者操作空間范圍的協調搭配體現了科學化、人性化的規劃設計。
在做平面設計的時候,shou先要考慮的因素是就是“安全”,實驗室是**易發生爆炸、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G際人體工程學的標準。我們做如下的劃分以供參照:(祥見下圖)
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。根據實驗室內容、用途和規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。
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。
各類儀器分析實驗室要求:
氣相色譜分析室 主要是對容易轉化為氣態而不分解的液態有機化合物及氣態樣品的分析。儀器設備主要有氣相色譜儀,具有計算機控制系統及數據處理系統,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,難揮發的及熱不穩定的化合物、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
液相色譜分析室 主要體現在高效率分離,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、難揮發化合物、熱不穩定化合物、離子化合物、高聚物等,彌補氣相色譜儀的不足。環境和實驗室基礎裝備設計要求與氣相色諳室相近。
質譜分析室 主要是對純有機物的定性分析,實現對有機化合物的分子量、分子式、分子結構的測定,分析樣品可以是氣體、液體、固體,主要設備有質譜儀、氣-質聯用儀。質譜儀是利用電磁學的原理,使物質的離子按照基特征的質荷比(即質量m與電荷e之比—m/e)來進行分離并進行質譜分析的儀器,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,結合質譜儀靈敏度高,定性分析能力強的特點,兩種儀器聯用為氣-質聯用儀。可以取長補短,提高分析質量和效率。質譜儀可能有汞蒸汽逸出,要考慮局部排風。
光譜分析室 主要是根據物質對光具有吸收、散射的物理特征及發射光的物理特性,在分析化學*域建立化學分析。主要的儀器是原子發射光譜儀、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。
二、單臺結構功能設計系統
不同專業采用不同實驗室專用基礎配套裝備,系列產品共分五大部分: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按結構劃款式分為:鋼木結構(由鋼制支撐架、箱體、臺面、試劑架、連接件、輔件組成);鋁木結構:(由鋁制支撐架、箱體、臺面、試劑架、連接件、輔件組成);全鋼(箱體、鋼支架、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,實驗柜、實驗凳。
2、實驗柜的分類:
按材質可分為:鋁木實驗柜、全鋼制實驗柜。
3、臺面的分類
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;如實芯理化板。
物理實驗臺面:防靜電、耐溫、抗滑、穩定強;耐28%的硫酸,表面材質為防火板。
生物實驗臺面:防水、防止細菌密度強;表面材質為不銹鋼板。
②按照臺面材質可分為理化板、環氧樹脂板、大理石板和陶瓷板。
理化板(威盛亞)不能直接接觸光焰,對65%硝酸、鉻酸、氫氟酸有輕微疵點,對98%硫酸有疵點;
環氧樹脂是高分子材料,耐高溫(380℃),具有優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G內用得比較少。其耐高溫和抗腐蝕性能極其優秀。
B、儀器臺部分
承重性、穩定性、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。
實驗柜部分是前兩部分服務、儲存,重要功能部分涉及安全、環保問題;有鋁木和全鋼之分;試劑、藥品、揮發性藥品、劇毒品、氣瓶等儲存功能基本分以下幾種:
1、一般性能藥品柜; 2、揮發性藥品儲存柜;3、氣瓶柜; 4、文件柜(資料柜);5、更衣柜;6、標本柜; 7、器皿柜;
C、儀器設備部分:
1、通風柜; 2、生物安全柜;3、超凈工作臺; 4、劇毒品安全儲存柜; 7、解剖臺; 8、取材臺;
D、有害氣體輸出部分。在后面章節將會詳細說明,這里就作不重復。
三、供排水設計系統
供排水設計系統主要是為前期實驗室建筑設計服務。必須在裝修開始前完成實驗臺柜方案的確定,并出具供排水定位圖。
四、電控系統
實驗室供電系統也是實驗室**基本的條件之一。電源插座有:10A、16A。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。線盒采用鋼線槽(主要用于試劑架、邊臺和中央臺臺面上。電線線徑應充分考慮實驗的當前需要和擴容。必須在裝修開始前完成實驗臺柜方案的確定,并出具電位圖。
五、特殊氣體配送系統
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。可以通過輸氣管接到各實驗室內。一般氣相室配置氦氣(He)、氮氣(N2)。氣質聯用室配置了氮氣、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,安裝過程中可依據現場情況進行調整,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jue兩種易燃氣體同裝一柜。
六、有害氣體輸出系統
實驗室內往往存在許多不利于人體健康的化學物質污染源,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的要求漸高,實驗室的**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,達到既安全又經濟的效果是**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**為常見。
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