先進的實驗室不單純是安置儀器設備,還應高度關注溫度、濕度、噪音、光照等對試驗結果產生的影響。需要綜合考慮電流、電壓及電源的放置;網線、電話線的配制;照明亮度、給排水、供氣、通風、防塵、防震及各種安全措施、環境保護等基礎設施的匹配,這是實驗室建設的基礎條件。
一、實驗室配電系統設計
實驗室配電一般分為照明電和動力電兩大部分,根據實驗室功能需求可進行細化。供電系統是實驗室最基本的條件之一。電源種類涵蓋 10 A、16 A、20 A 等,并配備漏電保護開關、過載保護開關。電源匹配須遠離水源、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,預防停電檢修及事故處理對實驗造成的影響。為應對實驗室緊急狀況,需考慮備用電源,包括臨時發電設備、不間斷電源(UPS)等,保證實驗室短時運轉和處理實驗室數據保存。
(1)實驗室配電原則
實驗室內的動力電源和照明電源應分開設置,不同功能的實驗室需安裝不同的配電箱。特殊需求的實驗室應設立專用配電箱,每個電閘需標明所管轄范圍,避免實驗室之間相互干擾。
實驗室配電可采用墻體暗埋方式,根據實驗所需功率計算配電線截面積,普通實驗室一般可選用截面積 4 或 6 mm2 的銅芯線。
(2)實驗臺布線原則
1、邊臺的電源布線原則
1)規格 3 m 以內邊臺,可預留一組 1 m 長、規格為 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)規格超過 3 m 以上的邊臺,每間隔 3 m 可預留一組 1 m 長、規格為 4 mm2 的單相 220 V 電源回路(三線制:L 火線、N 零線、E 地線),預留位置同上。
2、中央臺及試劑架的電源布線原則
1)規格 3.4 m 以內的中央臺,在其任一端距離端頭 300 mm 中間位置 , 布置預留一組 1 m 長、規格為 4 mm2 的單相 220 V 電源回路(三線制:L火線、N 零線、E 地線),地面或吊頂預留。
2)規格超過 3.4 m 以上的中央臺,在兩端距離端頭 300 mm 中間位置,各布置預留一組 1 m 長、規格為 4 mm2 的單相 220 V 電源回路(三線制:L火線、N 零線、E 地線),預留位置同上]。例如,我院遷建項目中配電系統采用了三級負荷劃分,一級負荷主要為特殊及重要實驗區空調送、排風系統設備,冷凍機房設備,活毒廢水處理設備,消防系統;應急疏散照明、設備機房內照明等。二級負荷主要為實驗室低溫冰箱電源、BSL-2(生物安全二級實驗室)等。三級負荷為一般照明及動力負荷等。實驗室邊臺及島臺設置 1 個三相插座,單相插座間隔 600 mm 設置。
二、實驗室通風系統設計要求
實驗過程中產生的有毒有害物質,是實驗室安全的重點。實驗室通風系統要求具有環境安全性和舒適性、功能的實用性和靈活性。變風量通風空調系統(VAV)的應用,進一步保證了實驗室的換氣次數,提高了實驗室環境的安全性。
(1)自然通風
利用室內、外溫差,即室內、外空氣的密度差而產生的熱壓,把室內的有害氣體排出室外。
(2)機械通風
依靠排風機提供的動力迫使空氣流通來進行室內、外空氣交換的方式。與自然通風相比,機械通風具有加熱或冷卻、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。機械通風可根據有害物分布的狀況,選用局部
通風或全面通風兩種方式。
(3)實驗室通風機
通風機一般安裝在屋頂上或頂層的機房內,不占用使用面積,而且使室內的排風管道處于負壓狀態,以免有害物質侵入室內。此外,安裝在屋頂上檢修方便,易于消聲或減振。
通風系統有害物質排放高度按現行的《工業企業設計衛生標準》和《工業三廢排放標準》執行。一般情況下,如果附近 50 m 以內沒有較高建筑物時,排放高度應超過建筑物最高處 2 m 以上。
三、實驗室氣體設計要求
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以外的安全區域,使用者通過配備的遠程切斷系統在緊急狀況下切斷氣體供應。鋼瓶儲存區須保持可燃性容器和助燃性容器間的安全間距。
(2)經濟性:建立集中的氣瓶間可節省實驗室空間,更換鋼瓶時不需要切斷氣體,保證氣體的連續供應。管線在安裝完畢后須做氣密性實驗,并且在使用前除油。由于管道細小、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 45 mm。
四、實驗室給排水設計要求
實驗室給水系統包括 4 種:冷卻水,為特殊設備提供冷卻;飲用水,提供給實驗室工作區和盥洗室;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、試劑準備、器皿漂洗等。
現代化的實驗室其廢水處理應建設配套的污水處理站,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。實驗室應根據不同功能,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道。
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