先进的实验室不单纯是安置仪器设备,还应高度关注温度、湿度、噪音、光照等对试验结果产生的影响。需要综合考虑电流、电压及电源的放置;网线、电话线的配制;照明亮度、给排水、供气、通风、防尘、防震及各种安全措施、环境保护等基础设施的匹配,这是实验室建设的基础条件。
一、实验室配电系统设计
实验室配电一般分为照明电和动力电两大部分,根据实验室功能需求可进行细化。供电系统是实验室最基本的条件之一。电源种类涵盖 10 A、16 A、20 A 等,并配备漏电保护开关、过载保护开关。电源匹配须远离水源、煤气、氢气等喷嘴口,避免造成危险事故,需配备双路或多路电源供应,预防停电检修及事故处理对实验造成的影响。为应对实验室紧急状况,需考虑备用电源,包括临时发电设备、不间断电源(UPS)等,保证实验室短时运转和处理实验室数据保存。
(1)实验室配电原则
实验室内的动力电源和照明电源应分开设置,不同功能的实验室需安装不同的配电箱。特殊需求的实验室应设立专用配电箱,每个电闸需标明所管辖范围,避免实验室之间相互干扰。
实验室配电可采用墙体暗埋方式,根据实验所需功率计算配电线截面积,普通实验室一般可选用截面积 4 或 6 mm2 的铜芯线。
(2)实验台布线原则
1、边台的电源布线原则
1)规格 3 m 以内边台,可预留一组 1 m 长、规格为 4 mm2 的单相 220 V 电源回路(三线制:L火线、N 零线、E 地线),预留维修通道的边台距地面 500 mm 高的墙上,靠墙边台距地 1.1 m 的墙上。
2)规格超过 3 m 以上的边台,每间隔 3 m 可预留一组 1 m 长、规格为 4 mm2 的单相 220 V 电源回路(三线制:L 火线、N 零线、E 地线),预留位置同上。
2、中央台及试剂架的电源布线原则
1)规格 3.4 m 以内的中央台,在其任一端距离端头 300 mm 中间位置 , 布置预留一组 1 m 长、规格为 4 mm2 的单相 220 V 电源回路(三线制:L火线、N 零线、E 地线),地面或吊顶预留。
2)规格超过 3.4 m 以上的中央台,在两端距离端头 300 mm 中间位置,各布置预留一组 1 m 长、规格为 4 mm2 的单相 220 V 电源回路(三线制:L火线、N 零线、E 地线),预留位置同上]。例如,我院迁建项目中配电系统采用了三级负荷划分,一级负荷主要为特殊及重要实验区空调送、排风系统设备,冷冻机房设备,活毒废水处理设备,消防系统;应急疏散照明、设备机房内照明等。二级负荷主要为实验室低温冰箱电源、BSL-2(生物安全二级实验室)等。三级负荷为一般照明及动力负荷等。实验室边台及岛台设置 1 个三相插座,单相插座间隔 600 mm 设置。
二、实验室通风系统设计要求
实验过程中产生的有毒有害物质,是实验室安全的重点。实验室通风系统要求具有环境安全性和舒适性、功能的实用性和灵活性。变风量通风空调系统(VAV)的应用,进一步保证了实验室的换气次数,提高了实验室环境的安全性。
(1)自然通风
利用室内、外温差,即室内、外空气的密度差而产生的热压,把室内的有害气体排出室外。
(2)机械通风
依靠排风机提供的动力迫使空气流通来进行室内、外空气交换的方式。与自然通风相比,机械通风具有加热或冷却、加湿或除湿处理的作用,从工作房间排出的废气可以进行净化除尘处理,以保证建筑物附近的空气不被污染。机械通风可根据有害物分布的状况,选用局部
通风或全面通风两种方式。
(3)实验室通风机
通风机一般安装在屋顶上或顶层的机房内,不占用使用面积,而且使室内的排风管道处于负压状态,以免有害物质侵入室内。此外,安装在屋顶上检修方便,易于消声或减振。
通风系统有害物质排放高度按现行的《工业企业设计卫生标准》和《工业三废排放标准》执行。一般情况下,如果附近 50 m 以内没有较高建筑物时,排放高度应超过建筑物最高处 2 m 以上。
三、实验室气体设计要求
实验室气体种类繁多,需要多种高纯特殊气体,如氩气、氮气、氦气、乙炔、二氧化碳和压
缩空气等。考虑到实验室的运行维护,常用及用量较大的气体可以考虑建立基站,采用设备制取的方式。用量相对较少且不便制取的气体,可采用气瓶间的供给方式。
实验室气体具有以下特点:
(1)安全性 : 使用钢瓶供气须放置在工作区以外的安全区域,使用者通过配备的远程切断系统在紧急状况下切断气体供应。钢瓶储存区须保持可燃性容器和助燃性容器间的安全间距。
(2)经济性:建立集中的气瓶间可节省实验室空间,更换钢瓶时不需要切断气体,保证气体的连续供应。管线在安装完毕后须做气密性实验,并且在使用前除油。由于管道细小、间距小,安装过程中可依据现场情况进行调整,保证间距不小于 45 mm。
四、实验室给排水设计要求
实验室给水系统包括 4 种:冷却水,为特殊设备提供冷却;饮用水,提供给实验室工作区和盥洗室;自来水,用于紧急喷淋、洗眼器、洗手间等;高度纯水,分别用于无机分析、试剂准备、器皿漂洗等。
现代化的实验室其废水处理应建设配套的污水处理站,一般情况下,实验室的废水可直接排入污水处理站进行处理;但对于高浓度的酸、碱废水应先进行中和,再排入污水处理站。建议采用耐酸、碱排水管道,对大量使用有机溶剂的实验室应安装耐有机溶剂的排水管道。对致突变物、致畸物和致癌物以及有毒制剂等,必须在实验室进行灭活或减毒处理后,再进入排污管道。实验室应根据不同功能,采用不同材料的排水管道,相互之间不交叉,分别排放到污水处理站。实验室的有害废水必须净化处理后才能排入下水网道。
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