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1、现代化实验室规划设计与装备配置的探讨吴晓芳 , 汪 明, 赵 薇, 屠琴晓, 张霞君, 张玲利( 杭州高新( 滨江) 水务有限公司, 杭州 310051)摘 要 : 建设规范、专业的现代化实验室是满足科技快速发展和提高检测能力的需要 。现代化实验室规划设计和装备配置是实验室硬件设施建设的重要内容 , 也是实验室建设成功的基础。本文结合实验室建设管理实践 , 就现代化实 验室规划设计与装备配置进行分析, 对现代化实验室的基础建设具有重要的现实指导意义 。关键词 : 现代化实验室; 规划设计 ; 装备配置科学实验室水平的不断发展, 对实验室的功能性和规范化提出了更高的要求, 精致的实验仪器要发挥其
2、应有的效果, 必须借助于匹配的实验 室配套装备 。随着实验室资质认定、 计量认证等体系的推广宣贯 , 以安全性 、人性化 、高科技为特征的现代化科学实验室新概念正逐步形成。目前 ,我国还没有国家标准对实验室硬件建设进行规范 和要求 , 现代化实验室的建设在理论和实践中还存在诸多空白 , 本人在多次的实验室建设和体系管理实践中 , 逐渐整理和总结出适合实验室规划 设计与装备配置的关注要点。1 实验室规划设计凡事预则立 , 不预则废 , 同样, 缜密而细致的前期规划是实验室建设成败的关键 。 1. 1 前期准备在进行实验室规划设计之前 , 首先要了解目标实验室的总体规划, 包括实验室的性质、 目的
3、 、任务 、依据和规模, 确定实验室功能和仪器设备 选型等。仪器设备的选型是实验室前期准备的落脚点 ,也是实验室整体规划的基础。其中大型仪器设备 的选型直接关系到水 、电、通风 、气路等相关设施的布置 , 普通仪器设备的配置与实验室的区域划分关系密切 。通常的做法是: 按照相关的国家标准和检测规范 , 确定仪器设备的基本需求, 参照 同行业的已有做法并结合自身实际, 确定仪器设备的选型 。1. 2 规划设计实验室规划设计中涉及到的内容主要有平面 布置、给排水 、电路、气路 、通风 、安全通道、 吊顶、地面、墙面等。规划设计需在实验室土建和装饰阶段落实。1.2. 1 平面布置图 确定实验室整体平
4、面布置 图, 明确实验室布局 。实验室要求与办公区域有效隔离, 功能区域划分明晰 , 实验间互不干扰 , 疏散通道畅通。 在现代化实验研究机构中, 实验室通常按物理、一般化学、有机合成化学、生物学来分类 , 根据需要设置天平室 、精密仪器室、 高温室 、标样室、制水间 、洗涤室 、预处理室、仓库等 。 在药品, 医学 , 食品 , 农林畜牧等领域的实验室中 , 可靠性高的无菌, 无尘环境是必不可缺的 。在生物实验室中, 一般考虑检查 , 测试 , 照相 , 洗相等数据处理工作流程的特殊要求 , 通常可在进 口处设置洗涤台和干燥台。有使用剧毒品和易制毒品试剂的实验室必须按照要求设置专用剧度品仓库
5、, 需要设置铁门 、 铁窗 、铁柜 , 设置 110 联动报警系统 。1. 2. 2 给排水 实验室的给水遵循方便就近取用的原则, 在必要的地方如洗涤区设置热水系统 。排水重点要关注地漏的设置 , 以及排热水区域对 排水管管材的耐高温要求。176第 28卷增刊 2009年 5 月分析试验室 Chinese Journal of Analysis LaboratoryVol. 28. Suppl.2009-5作者简介: 吴晓芳( 1975-), 女, 工程师; E-mail: waterwxf163. com1. 2 . 3 电路 电路设计须考虑整体功率的大小 、三相电要求 、特殊仪器稳定性的要
6、求。为方便操作和满足安全管理的要求, 实验室一般要求设置 独立控制开关。一个正确和良好的接地系统对分析实验室仪器正常、可靠和安全运行是非常必要的。1. 2 . 4 气路 供气模式有集中供气和单独供气两 种, 原则上对于仪器使用的特殊气体配管 ,应该尽量接近分析仪器 。1. 2 . 5 通风系统 通风是实验室设计中不可缺少 的一个组成部分 。为了使实验室工作人员不吸入或咽入一些有毒的、 可致病的或毒性不明的化学物质和有机体、实验室中应有良好的通风。实验室的通风方式有两种 , 即局部排风和全 室通风 。局部排风是在有害物产生后产即就近排出, 这种方式能以较少的风量排走大量的有害物 ,节能有效, 是
7、改善现在实验室条件可行和经济的方法, 也是适应现代化实验室通风建设的最好的 方式 , 被广泛采用。对于有些实验不能使用局部排风 , 或者局部排风满足不了要求时, 应该采用全室通风。专业性通风系统如无菌系统的通风系 统必须是自成体系的 。通风系统的关注焦点是进出风口位置的确定和风口的预埋。1. 2 . 6 安全通道 实验室规划设计中不能忽视对 安全通道的 , 特别是实验室室内设计中的安全距离设计。( 1)安全门 : 作为疏散通道。门宽 900 1500 mm , 其中单门一般为 900 mm , 双门有 1200、1400、1500 mm 等 。( 2)安全距离: 对于主通道来说, 若两个实验台
8、双面操作, 距离应 1500 mm; 单面操作 1200 mm ; 有排毒柜的话, 距离应1500 mm, 且特别注意排毒柜不能放置在靠近门口的位置。( 3)通道距离 : 一般建筑内部的消防通道最 小宽度是 1200 mm , 而实验室则不同, 最少应留1500 mm 宽 。1. 2 . 7 吊顶 吊顶的高度一般没有特别的要求 ,但专业性特别强的如无菌系统等对吊顶的高度有 具体要求 , 必须关注。同时在吊顶施工过程中也应与通风系统的设施同步考虑 。1. 2. 8 地面 要针对不同实验室采用不同地面 ,不能在实验室内使用大理石地面 。现在最常用的是PVC 地面和还氧树脂地面两种 , 也有的用瓷砖
9、 。 地面除了要注意类型外 , 还要注意上下水管道的位置等。1. 2. 9 墙面 包括柱体的位置 、窗台高 、踢脚板的宽度等都要确定清楚 。 2 实验室装备配置实验室装备配置是在实验室规划设计的基础上确定实验室装备的规格和选型 。实验室装备是 从家具行业细分出来的新兴行业 , 在发展过程中不断趋于规范化和专业化 。实验室装备配置内容主要包括实验台的布局模式 、结构尺寸、 台面选择、通风柜选型、 实验用柜选型 、安全设施配备 等。2. 1 布局模式实验台布局的重点是安全性和方便性, 有以下几种常用的模式 : ( 1)岛型 。是最常见的一种模式 。常使用于大空间 、成长方形的室内形式 。此模式的特
10、点是人流顺畅。 ( 2)半岛型。这也是一种比较典型的应用方式, 此模式适用于狭长的房间。( 3)L 型。L 型适用于较为窄小的房间形式 。( 4)U 型与一字型( 即侧边实验台) 布局也较 常用 。2. 2 结构尺寸实验室装备的结构分为全木结构、 钢木结构 和全钢结构( 基本情况见表 1) , 实验室可根据具体的情况选择不同的实验台类型。实验室装备的尺寸直接关系到使用的方便舒适程度 。坐式工作台的高度通常在 750 850 mm 之间, 如果男性实验员占较高比率也可考虑 900mm 高 ; 站式工作台高度则在 850 920 mm 之间 ,高温室的工作台高度在 450 600 mm 之间; 工
11、作 台的长度通常宜考虑每人1200mm ( 最小不应小于1000 mm) , 有机化学实验台则须考虑长一些, 可取 1400 1600 mm ; 试剂架高度为 1200 1650 mm之间 , 高柜可达 1800 2000 mm ; 工作台的深度一 般为 750 mm, 高温室的工作台深度一般要求 850 900 mm 之间。177第 28卷增刊 2009 年 5 月分析试验室 Chinese Journal of Analysis LaboratoryVol. 28. Suppl.2009-5表 1装备类型产品配置产品结构特点承重性能实用性其他全钢结构防酸碱耐腐蚀台面,钢制柜体承重性好, 可
12、满足超负荷使用要求防腐, 抗冲击, 贮藏空间大于木制柜体坚固耐用, 现代气息强, 维修相对困难, 相对成本高钢木结构防酸碱耐腐蚀台面,主体结构 以钢架支撑, 木制柜体承重能力较好, 整体承重 能 力 大 于 300kg m2方便柜体内水、 电、气等管路的检 修维护, 便于地面的清洁和实验台的更换维修方便, 整洁美观, 相对成本界于两者之间全木结构防酸碱耐腐蚀台面,木制柜体承重能力一般组合灵活, 方便试剂架上配备多功 能插座, 颜色选择多经济实用, 木材耗用多, 相对成本较低2. 3 实验室台面目前使用较多的台面材料有以下几种:( 1)环氧树脂: 主要为加强型环氧树脂成份 ,内外材质一致 , 损
13、伤时可修复还原, 酸碱 、耐撞击、耐高温( 约 800 ) , 成本相对较高 。( 2)耐蚀实心理化板 : 系以优质多重夹纸 , 浸泡于特殊酚液后经高压热固效应成型, 并经表面特殊耐蚀处理 。具有耐酸碱 、耐撞击、耐热特性 ,经济耐用 。( 3)TRESPA( 千思板) : 成分为 70%的木质纤维, 30%的三聚氰胺树脂 , 采用双电子束扫描技术将三聚氰胺附贴在面层, 经高温高压成型, 耐高温耐腐蚀能力一般。( 4)耐蚀理化贴面板: 由添加特殊成份酚醛树脂含浸的牛皮纸、 白色及特殊表层纸经高温 、高压处理而成 , 耐酸碱、耐撞击 、耐热特性 , 但必须配合配合基材使用 。2. 4 实验室通风
14、柜通风柜是实验室中最常用的一种局部排风设备, 种类繁多 , 由于其结构不同 , 使用的条件不同, 其排风效果也不相同。通风柜的性能好环 , 主要取决于通过通风柜空气移动的速度。实验室中所采用的通风柜归纳起来有 5 种 :( 1)项抽式通风柜: 这种通风柜的特点是结构简单、制造方便 , 适合有热量产生的场合。( 2)狭缝式通风柜: 狭缝式通风柜是在其顶部和后侧设有排风狭缝, 对各种不同工况都能获得良好的效果。但结构比较复杂 , 制作也较麻烦。( 3)旁通式通风柜: 当实验室考虑幅度通风柜排除室内空气时, 采用这种通风柜比较理想 ,因为当柜门全闭时并不影响室内的换气量 。( 4)补风式通风柜: 对
15、于有空气调节系统的实验室或洁净实验室 , 采用这种通风柜是很理想的, 既节省了能量 , 又不影响室内的气流组织 。( 5)活动式通风柜: 在现代化实验室建筑中 ,有时还配置一种通用实验室( 实验大厅) , 其中的实验工作台 、水盆通风柜等设备都可随时移动 ,不用时也可推入邻近的贮藏室 。这种通风柜宜用木材 、塑料或轻金属制作, 以便移动。2. 5 实验用柜实验用柜包括药品柜、药品柜、危险品、玻璃器皿干燥和保管柜 、洁净柜 、生物安全柜。( 1)样品柜: 放置各类实验样品用的样品柜 ,应有分格且可贴标签等的隔板 , 便于存放样品和查找样品 , 因为有些样品 , 根据样品的物理性质和化学稳定性而需
16、放入干燥器保存 , 因此分格有大有小, 以便于存放不同的样品 。( 2)药品柜: 主要放置固体化学试剂和标准溶液 , 这两者必须分类放置 , 不可混放在一起 。放置化学试剂应分类放置 , 便于查找。同时为了安全, 药品柜应设置玻璃门窗 , 柜体也应具有一定的承重能力和防腐蚀性 。( 3)危险品保管柜: 适用于危险物品的简单保管和短期保管 , 采用不锈钢制作, 或耐火砖砌而成 。( 4)玻璃器皿干燥和保管柜 : 洗净后的下班178第 28卷增刊 2009年 5 月分析试验室 Chinese Journal of Analysis LaboratoryVol. 28. Suppl.2009-5器皿在托架上保存, 托架用导轨与柜体固定, 使玻璃器皿存取方便, 易于清洁干燥。( 5)洁净柜 : 又称超净工作台 , 广泛应用于生 物、医药、 卫生、 电子、 精密仪器、 仪表等行业 ,提供无菌 、无尘的洁净操作环境。洁净柜根据气体的流向可分为水平层流和垂直层流, 规格有单人、双人 、单面、双面,
