目前,新建實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目?jī)?nèi)容增加明顯,
實(shí)驗(yàn)室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及安全性日趨完善。先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室不單純是安置儀器設(shè)備,還應(yīng)高度關(guān)注溫度、濕度、噪音、光照等對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響。需要綜合考慮電流、電壓及電源的放置;網(wǎng)線、電話線的配制;照明亮度、給排水、供氣、通風(fēng)、防塵、防震及各種安全措施、環(huán)境保護(hù)等基礎(chǔ)設(shè)施的匹配,這是
實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基礎(chǔ)條件[1-2]。
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)室最基本的條件之一。電源種類(lèi)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)立專(zhuān)用配電箱,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。
1.2.1 邊臺(tái)的電源布線原則
1)規(guī)格3 m以?xún)?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?xún)?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(lèi)型
實(shí)驗(yàn)室主要有兩種通風(fēng)類(lèi)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?xún)?nèi)沒(méi)有較高建筑物時(shí),排放高度應(yīng)超過(guò)建筑物最高處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(mén)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)化和國(guó)際化的發(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,除了具有電話、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(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(lèi)繁多,需要多種高純特殊氣體,如氬氣、氮?dú)狻⒑?、乙炔、二氧化碳和壓縮空氣等。考慮到實(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)先進(jìn)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(mǎn)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(mǎn)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。
7.1 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(mén)開(kāi)關(guān)的震動(dòng)等因素對(duì)精密天平稱(chēng)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(mén)的設(shè)計(jì)
普通實(shí)驗(yàn)室門(mén)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(mén),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?xún)?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)。可設(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??吞莸奈恢脩?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)、提高效率。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,先進(jìn)的科學(xué)儀器和優(yōu)越完善的實(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)的必備條件。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。