您好, 歡迎來(lái)到化工儀器網(wǎng)
最新產(chǎn)品
暫無(wú)信息 |
食品藥品實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的工程規(guī)劃及設(shè)計(jì)
【導(dǎo)讀】 國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)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(guó)內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，與自身需求相結(jié)合，是食品藥品實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重點(diǎn)，加強(qiáng)自身能力建設(shè)，實(shí)現(xiàn)功能與工藝相結(jié)合，才能充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的能效。
現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要制定出總體規(guī)劃，吸納和參考國(guó)內(nèi)外同種性質(zhì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室的工藝需求及理念，決定著實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的性質(zhì)和目的，充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室未來(lái)發(fā)展的功能需求，為實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供可靠依據(jù)。本文就幾個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行論述。
1 配電需求
實(shí)驗(yàn)室配電一般分為照明電和動(dòng)力電兩大部分，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室功能需求可進(jìn)行細(xì)化。供電系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)室zui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(hù)開(kāi)關(guān)、過(guò)載保護(hù)開(kāi)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(xiǎn)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(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響。
為應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室緊急狀況，需考慮備用電源，包括臨時(shí)發(fā)電設(shè)備、不間斷電源（UPS）等，保證實(shí)驗(yàn)室短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)和處理實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)保存。
1.1 實(shí)驗(yàn)室配電原則
實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的動(dòng)力電源和照明電源應(yīng)分開(kāi)設(shè)置，不同功能的實(shí)驗(yàn)室需安裝不同的配電箱。特殊需求的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)設(shè)立配電箱，每個(gè)電閘需標(biāo)明所管轄范圍，避免實(shí)驗(yàn)室之間相互干擾。
實(shí)驗(yàn)室配電可采用墻體暗埋方式，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需功率計(jì)算配電線截面積，普通實(shí)驗(yàn)室一般可選用截面積4或6 mm2的銅芯線。
1.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)布線原則
1.2.1 邊臺(tái)的電源布線原則
1）規(guī)格3 m以內(nèi)邊臺(tái)，可預(yù)留一組1 m長(zhǎng)、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(tái)距地面500 mm高的墻上，靠墻邊臺(tái)距地1.1 m的墻上。
2）規(guī)格超過(guò)3 m以上的邊臺(tái)，每間隔3 m可預(yù)留一組1 m長(zhǎng)、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。
1.2.2 中央臺(tái)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(tái)，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(zhǎng)、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(guò)3.4 m以上的中央臺(tái)，在兩端距離端頭300 mm中間位置，各布置預(yù)留一組1 m長(zhǎng)、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]。
例如，我院遷建項(xiàng)目中配電系統(tǒng)采用了三級(jí)負(fù)荷劃分，一級(jí)負(fù)荷主要為特殊及重要實(shí)驗(yàn)區(qū)空調(diào)送、排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備，冷凍機(jī)房設(shè)備，活毒廢水處理設(shè)備，消防系統(tǒng)；應(yīng)急疏散照明、設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)照明等。二級(jí)負(fù)荷主要為實(shí)驗(yàn)室低溫冰箱電源、BSL-2（生物安全二級(jí)實(shí)驗(yàn)室）等。三級(jí)負(fù)荷為一般照明及動(dòng)力負(fù)荷等。
實(shí)驗(yàn)室邊臺(tái)及島臺(tái)設(shè)置1個(gè)三相插座，單相插座間隔600 mm設(shè)置。
2 通風(fēng)系統(tǒng)要求
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)，是實(shí)驗(yàn)室安全的重點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)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(shí)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(jìn)一步保證了實(shí)驗(yàn)室的換氣次數(shù)，提高了實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的安全性。
2.1 實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)類型
實(shí)驗(yàn)室主要有兩種通風(fēng)類型[6]。
2.1.1 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。
2.1.2 機(jī)械通風(fēng)
依靠排風(fēng)機(jī)提供的動(dòng)力迫使空氣流通來(lái)進(jìn)行室內(nèi)、外空氣交換的方式。與自然通風(fēng)相比，機(jī)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(jìn)行凈化除塵處理，以保證建筑物附近的空氣不被污染。
機(jī)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。
2.2 實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)機(jī)
通風(fēng)機(jī)一般安裝在屋頂上或頂層的機(jī)房?jī)?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(jì)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(méi)有較高建筑物時(shí)，排放高度應(yīng)超過(guò)建筑物zui高處2 m以上。
2.2.1 房間風(fēng)量
風(fēng)量計(jì)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)（見(jiàn)表1）；h為時(shí)間（1小時(shí)）。
2.2.2 通風(fēng)柜排風(fēng)量
通風(fēng)柜可通過(guò)關(guān)閉柜門窗口大小或調(diào)整臺(tái)面屏蔽物的位置來(lái)減少開(kāi)啟表面積，以達(dá)到較高的抽氣速度。一般無(wú)毒的有害物通風(fēng)柜操作口處設(shè)計(jì)風(fēng)速采用0.25~0.38 m·s-1;對(duì)有毒及有危害物質(zhì)采用0.4~0.5 m·s-1，對(duì)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(jì)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(kāi)計(jì)算；V為操作口風(fēng)速，m·s-1;。
2.2.3 排風(fēng)機(jī)選型
排風(fēng)機(jī)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(guò)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(jī)的型號(hào)，再根據(jù)排出氣體的性質(zhì)選擇風(fēng)機(jī)，并且應(yīng)盡量考慮躁聲低、震動(dòng)小等因素。具體內(nèi)容：①風(fēng)量大、效率高；②運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，躁聲低；③結(jié)構(gòu)完整，便于維護(hù)；④拆裝方便。
例如，我院遷建項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室氣流的控制模式：普通實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)進(jìn)程變化，通過(guò)房間風(fēng)量平衡確定實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)量。
3 自控系統(tǒng)需求
實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步適應(yīng)信息社會(huì)化和化的發(fā)展需要，是辦公自動(dòng)化進(jìn)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程的基礎(chǔ)和信息多元化發(fā)展的方向[7-8]。
現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)室建筑，除了具有、傳真、空調(diào)、消防、動(dòng)力電線、照明電線外，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)線路也是*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(dòng)化系統(tǒng)（Building Automation System-RTU，BA）、通信自動(dòng)化系統(tǒng)（Communication Automation System，CA）、辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)（Office Automation Systems，OA）、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（Computer Network Systems，CN），使實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室信息化的體現(xiàn)。
例如，我院遷建項(xiàng)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(jī)房工程等。
4 氣體需求
實(shí)驗(yàn)室氣體種類繁多，需要多種高純特殊氣體，如氬氣、氮?dú)?、氦氣、乙炔、二氧化碳和壓縮空氣等?？紤]到實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行維護(hù)，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(duì)較少且不便制取的氣體，可采用氣瓶間的供給方式[9]。
實(shí)驗(yàn)室氣體具有以下特點(diǎn)：
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(guò)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?jī)?chǔ)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(jì)性：建立集中的氣瓶間可節(jié)省實(shí)驗(yàn)室空間，更換鋼瓶時(shí)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(shí)驗(yàn)，并且在使用前除油。由于管道細(xì)小、間距小，安裝過(guò)程中可依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整，保證間距不小于45 mm。
5 實(shí)驗(yàn)室給排水設(shè)施要求
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室工作區(qū)和盥洗室；自來(lái)水，用于緊急噴淋、洗眼器、洗手間等；高度純水，分別用于無(wú)機(jī)分析、試劑準(zhǔn)備、器皿漂洗等。
現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室的廢水可直接排入污水處理站進(jìn)行處理；但對(duì)于高濃度的酸、堿廢水應(yīng)*行中和，再排入污水處理站。建議采用耐酸、堿排水管道，對(duì)大量使用有機(jī)溶劑的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)安裝耐有機(jī)溶劑的排水管道。對(duì)致突變物、致畸物和致癌物以及有毒制劑等，必須在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行滅活或減毒處理后，再進(jìn)入排污管道。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室的有害廢水必須凈化處理后才能排入下水網(wǎng)道[10-11]。
例如，我院遷建項(xiàng)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。
6 實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證相關(guān)要求
實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃與設(shè)計(jì)應(yīng)符合保護(hù)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(jiǎn)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(shí)驗(yàn)室應(yīng)對(duì)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(dòng)。滿足實(shí)驗(yàn)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(duì)特別區(qū)域要有明顯的警示標(biāo)識(shí)[12]。
《實(shí)驗(yàn)室資質(zhì)認(rèn)定評(píng)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。
7 實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)易出現(xiàn)的誤區(qū)
7.1 天平室問(wèn)題
實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)中容易忽略天平室臺(tái)面的穩(wěn)定性、出風(fēng)口的位置、空調(diào)送風(fēng)、人員走動(dòng)及房門開(kāi)關(guān)的震動(dòng)等因素對(duì)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(guò)于緊湊，會(huì)使實(shí)驗(yàn)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。
7.2 實(shí)驗(yàn)室門的設(shè)計(jì)
普通實(shí)驗(yàn)室門寬以1.1~1.2 m為宜；有緩沖間的實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)留有隱蔽的設(shè)備門，供實(shí)驗(yàn)設(shè)備、尤其是大型設(shè)備進(jìn)出。實(shí)驗(yàn)室走廊凈寬可控制在2 m以內(nèi)。
7.3 緊急淋浴問(wèn)題
緊急淋浴裝置一般安裝在走廊內(nèi)，參照美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（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(jì)在走廊拐角或凹陷處，避免阻擋人員及物流通行。
7.4 電梯運(yùn)輸問(wèn)題
實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要考慮儀器設(shè)備運(yùn)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。客梯的位置應(yīng)設(shè)于樓宇主入口視覺(jué)顯著、交通便利的區(qū)域；貨梯一般與客梯相鄰，以降低造價(jià)、提率。貨梯也可以根據(jù)特殊需要，避開(kāi)主要人流路線，在樓宇的其他區(qū)域獨(dú)立設(shè)置，通?？梢栽O(shè)于樓宇的另一端。
總之，安全、舒適、效率是理想實(shí)驗(yàn)環(huán)境的三大要素，是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的宗旨，*的科學(xué)儀器和*完善的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境是提升現(xiàn)代科技水平、促進(jìn)科研成果增長(zhǎng)的*條件。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過(guò)程是實(shí)驗(yàn)室安全與功能的體現(xiàn)，描繪著實(shí)驗(yàn)室信息化、多元化、功能性、擴(kuò)展性的藍(lán)圖[13]。
國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)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(guó)內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，與自身需求相結(jié)合，是食品藥品實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重點(diǎn)，加強(qiáng)自身能力建設(shè)，實(shí)現(xiàn)功能與工藝相結(jié)合，才能充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的能效。