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实验室规划设计
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实验室设计

发布日期:05-10 
  
 
  【柏丝康实验室设计】要建设一个现代化的实验室,使其能更好地为生产、科研、教学服务,除了先进的科研仪器和完善的实验室设备,提升科技水平、促进科研成功的必备条件以外,实验室的设计建设也是一个非常重要的物质条件。实验室功能设计的基础要求是建设设计的前提和依据,在委托实验室设计单位进行设计时,必须由各实验室或研究人员共同参加研究,反复讨论,确定实验室设计方案。
 
  上海柏丝康实验室设计理念:安全、节能、环保、智能化。
 
  一、实验室设计总体功能划分
 
  1、实验室设计区域划分以及房间功能设置
 
  根据实验室定位进行区域划分和功能设置。实验室主要用房包括化学分析实验室、仪器分析实验室、光谱实验室、天平实验室、前处理室等;辅助功能用房包括纯水室、洗涤室、制样间、更衣间、资料室等;公共设施功能用房包括配电室、制冷机房、空调机房、计算机房、气瓶间、试剂库等。
 
  实验室设计中区域划分和功能设置工作是一项非常重要的基础工作,因为不同的实验室区域和房间功能设置涉及许多配套设施设计,如通风系统设计、电源系统设计、气路系统设计等,合理的实验室设计区域划分和功能设计不仅可以满足实验要求,还可以有效节约工程造价、方便施工降低日常维护成本。
 
  2、实验室房间使用面积确定及预留
 
  实验室房间面积大小需要按照实验室的需求进行设计,与建筑模数有关,采用何种模数及何种结构形式需要根据实验室的实际情况进行设计。
 
  这部分工作应该由实验室决策层决定,切不可掉以轻心,应该充分考虑实验室业务的发展前景,既更有前瞻性,预留一定的发展空间,又要考虑经济性,不能无限制地扩大。特别是对于旧建筑改造的情形,当实验室内部各部门从自身的角度出发期望获得更多的空间,从而产生矛盾时,需要决策层从实验室的总体上进行科学的调研分析,合理安排实验室空间分布。
 
  3、实验室平面功能图设计
 
  在区域划分及房间功能设计的基础上,形成实验室平面功能图,对房间功能进行标注,便于后续设计工作的统一性。实验室在设计过程中变动情况较多,因此,最终在一份统一的平面功能图的基础上进行专业设计,以保持施工设计图的连续性和完整性。
 
  二、实验室功能设计的一般要求
 
  应根据每个实验室的要求不同,同城实验室设计需要考虑如下因素:
 
  1、房间位置
 
  (1)底层:设备质量较大或要求防震,则可设置在底层。
 
  (2)朝向:各实验室都有自己的要求,大型仪器间一般要求避免太阳直射,化学分析室由于滴定、比色等需要通过观察颜色确定结果,因此房间的光线要好。有些辅助房间或实验室本身要求朝北,比如天平室。
 
  (3)楼层:有的实验室要求洁净、安静,应尽量放在高层。
 
  2、室内尺寸
 
  如实验室要求空气调节系统必须吊顶,层高就要相应增加,由于实验室需要安装的通风、气体等辅助设施管道较多,实验楼的层高设计时通常应高于普通办公楼。有些实验室用于特殊仪器(如某些大楼机械设备)的安装,则需要单独按照特殊仪器要求进行单独设计。
 
  3、房间要求
 
  房间要求指为满足实验要求而对环境的控制,如实验室对洁净度的要求;普通分析实验室要求一般洁净;对于一些从事微量分析的实验室,为避免样品污染,则需要在超净实验室中完成实验。许多实验和仪器设备则需要在相对恒定的温度和适度环境中进行。此外,实验室还有许多通用性的要求,如各种材料要求防腐、防火,房间要求安静,不能有强烈的震动等。
 
  4、实验室门设计
 
  实验室的门有各种要求,主要要求如下:
 
  (1)开启方向:实验室的分内开外开。一般化学、生物实验室以及有爆炸危险的实验室房间门都属于外开型。
 
  (2)门同尺寸:由二分之一标准单元组成的实验室门同宽度不应小于1m,高度不应小于2.10,俗称单扇门。由一个及以上标准单位组成的实验室的门洞宽度不应小于1.20m,高度不应小于2.10m,一般为子母门、双开门。特殊要求的实验室房间门洞尺寸根据具体情况确定。
 
  (3)弹簧:有的要求单项弹簧或推拉门。
 
  (4)隔声:要求安静的实验室需要设置隔声门。
 
  (5)保温:有冷藏或恒温要求的应采用保温门。
 
  (6)屏薇:如需防止电磁场干扰,就需要设置屏门。
 
  (7)另外,一般实验室设计的门应有观察窗。
 
  5、实验室窗户设计
 
  实验室的窗户设计需要满足下列要求:
 
  (1)通常设置采暖以及空调的实验室在满足采光要求的情况下应减少实验室外窗面积,设置空气调节的实验室外窗应该具有良好的密闭性及隔热性,一般力双层窗。
 
  (2)一般情况下实验室窗扇是关闭的,用空气调节系统进行换气,当检修、停电时,则可以开启部分窗扇进行自然通风。开启方向一般为向外开启。
 
  (3)有洁净要求的实验室采用固定窗,以避免灰尘步入室内。
 
  (4)有的实验室为防止灰尘从窗缝进入,又保证窗扇可以开启,一般采用密闭窗。
 
  (5)遮阳的要求根据实验室的要求而定,有时需要水平遮阳,有时需要垂直速阳,有的可用百叶窗。
 
  6、实验室顶棚设计
 
  通常由于实管线比较复杂,为便于日常维护修,国外实验室大多数不用吊质,但是国内由于施工质量难以保证,特别是对空气质量难以保证,为保证实验室内美观整洁,因比大多数实验室依然采用吊顶,生物安全室必须吊顶。
 
  7.实验室地面设计
 
  实验室地面一般要求清洁,防滑、防放射性沾染、防静电,干燥、防震,育两种类型的震动,一种是实验本身所产生的震动,要求设置防震措施,以免影响其他房间;另一种是实验或精密仪器本身所提出的防震要求。
 
  8、实验室给排水系统设计:
 
  上水管采用DG15PP材料、PVC材料、开泰管等,水压不小于2.5兆帕,下水采用管DG50 PP材料、PVC、陶瓷,最小坡度不小于5度,下水设U形反水弯,上下水管路材料不宜采用金属。铺设到室外管道另议。
 
  试验产生的有毒有害液体,要设计二次蓄水装置,待消毒净化达到排放标准后,再排放。试验室下水管路应设计独立回路,不宜与卫生间等其它下水道连通。
 
  9、实验室电路系统设计:
 
  中国电压标准,交流三相五线制电源380V,50HZ,(红色A、绿色B、黄色C、黑色0、双色保护地)。交流单相三线制电源220V,50HZ,(红色火、黑色0、双色保护地)。合理设计实验室电气,布置线路电线采用铜芯BVR、BV,电线直径、开关大小按照用电容量计算。较大负荷用电器单独设回路,并设计相应自动保护开关。贵重仪器、精密仪器电源,设计交流稳压装置或设隔离电源,以确保仪器安全可靠运行。全部插座,用电器外壳都要良好接地,确保人身安全。合理设计空调、照明。合理设计电加热装置,达到安全可靠使用目的。实验室规划设计
 
  10、实验室气路系统设计:
 
  为确保安全,实验用各种气体,有条件应远离工作点设计具有防爆性能的房间作为气体室存放,否则需设置带有全自动报警功能的气瓶安全柜存放。
 
  试验产生有毒有害气体应设计负压排气系统,确保有毒有害气体不在室内泄露。按照房间大小比例设计相应数量带逆风阀的换气扇,使空气流通顺畅、保持清洁每个房间都要设计带有过滤装置的通气孔,如果是带有室内走廊的房间也可在门窗上设百叶窗,尺寸按照排气量比例关系计算。
 
  11、实验室排风系统设计:
 
  排风系统工程是实验室建设的关键,通风柜的效果好坏主要在于排风系统设计。排风管的材料选为FRP无机树脂材料,也可用PVC材料或PP材料风管内壁应制做粗糙面,可减少风流噪声,采用圆形或巨型均可,直径250~500mm,按照排风量要求确定尺寸。
 
  FRP防腐风机种类确定:
 
  (1)轴流风机、单台通风柜,单原子吸收罩较小风量采用。
 
  (2)斜流风机、双台通风柜,双原子吸收罩,略大风量采用。
 
  (3)离心风机、多台通风柜或需要排风量较大时采用。
 
  (4)屋顶风机(同上)均可选择。
 
  防腐风机应安装在室外屋顶,出风口设防雨、鸟罩,还需减振器、逆风阀、消音器。实验室是空调房间安装通风柜,应合理设计补风装置,以避免浪费能源。
 
  12、实验室装备,充分利用空间:
 
  1.用好现有空间发挥作用,使实验室装备布局合理,符合试验操作规律性,达到科学利用空间效果;
 
  2.验室装备符合人体工程学,长、宽、高标准适合于人性化设计理念;
 
  3.验室装备设计适合试验工作的工艺流程、工作线路畅通、通道流畅;
 
  4.室装备设计不能有遮挡光线,遮挡暖气热源等浪费能源现象;
 
  5.室装备应采用环保、阻燃、耐腐蚀、强度高等专业材料,经久耐用。
 
  6.生物、基因、物理、化学等不同类别实验室,设计不同类型的基础装备,要确保安全、经济、实用。几点要求:
 
  1、化验室设计要求:
 
  根据化验任务需要,化验室有贵重的精密仪器和各种化学药品,其中包括易燃及腐蚀性药品。另外,在操作过程中常产生有害的气体或蒸气。对化验室房屋结构、环境、室内设施等具有特殊要求,在筹建新化验室或改建原有化验室时都应考虑。
 
  2、化验室用房大致分为三类:
 
  精密仪器实验室、化学分析实验室、辅助室(办公室、储藏室、钢瓶室等)。。。
 
  化验室要求远离灰尘、烟雾、噪音和震动源的环境中,因此化验室不应建在交通要道、锅炉房、机房及生产车间近旁。为保持良好的气象条件,一般应为南北方向。
 
  13、合理设计平面系统:
 
  平面设计我们主要考虑以下几个方面的因素:
 
  1、疏散、撤离、逃生、顺畅、无阻,安全通道;
 
  在做平面设计的时候,首先要考虑的因素是就是“安全”,实验室是发生爆炸、火灾、毒气泄露等的场所,在做平面设计的时候,应尽量地要保持实验室的通风流畅、逃生通道畅通。一般实验室门主要向里开,但如设置有爆炸危险的房间,房门应朝外开,房门材质选择压力玻璃。
 
  2、人体学,完美设备与科技工作者操作空间范围协调搭配:
 
  根据国际人体工程学的标准,进行科学化、人性化的规划设计,我们做如下的划分以供参照:
 
  实验台与实验台通道划分标准(通道间隔用L表示):
 
  L>500mm时,一边可站人操作;
 
  L>800mm时,一边可坐人操作;
 
  L>1200mm时,一边可坐人,一边可站人,中间不可过人;
 
  L>1500mm时,两边可坐人,中间可过人;
 
  L>1800mm时,两边可坐人,中间可过人可过仪器
 
  3、专业学科功能。
 
  实验室通常按物理学,无机化学,有机合成化学,生物学来分类。根据实验室内容、用途和规模的不同又各有自己的特点,比如基础教学实验室,按学科专业分,多为较简单的教学实验对水电气风等要求较低,而科研机构对实验室通风、供排水、电控及洁净都要求较高,但实验室设计的基本原则都是具有共同性的,以有机化学为例,主要由化学基本实验室、仪器分析实验室、洁净实验室、电子计算机室、研究室、辅助实验室、服务供应室等组成。
 
  化学基本实验室,主要是进行容量分析、离子测定、氧化还原等实验,一般设计的装备有:
 
  实验台与洗涤台;通风柜及管道修检井;带试剂架的实验台及辅助工作台,需考虑设在实验室内的研究空间或电脑台,药品柜、器皿柜、落地安置的仪器设备、急救器等。
 
  仪器分析实验室,主要设置各种大型精密分析仪器,同时也包括普通小型分析仪等,一般设计的装备有:
 
  仪器台、实验台、通风柜、天平台、电脑台、气瓶柜、洗涤台、器皿柜、药品柜、急救器、万向排气罩、原子吸收罩等,以下列出各类仪器分析实验室的要求,以供参考:
 
  1、气相色谱分析室:
 
  主要是对容易转化为气态而不分解的液态有机化合物及气态样品的分析。
 
  2、液相色谱分析室:
 
  主要体现在分离,对复杂的有机化合物分离制取纯净化合物,定量分析和定性分析,仪器设备主要有:液相色谱仪,适宜于高沸点化合物、难挥发化合物、热不稳定化合物、离子化合物、高聚物等,弥补气相色谱仪的不足。环境和实验室基础装备设计要求与气相色谙室相近。-济南科曼德实验室设备有限公司
 
  3、质谱分析室:
 
  主要是对纯有机物的定性分析,实现对有机化合物的分子量、分子式、分子结构的测定,分析样品可以是气体、液体、固体,主要设备有质谱仪、气-质联用仪。质谱仪是利用电磁学的原理,使物质的离子按照基特征的质荷比(即,质量m与电荷e之比:m/e)来进行分离并进行质谱分析的仪器,缺点是对复杂有机混合物的分离无能为力。气相色谱分离效率高,定量分析简便的特点,结合质谱仪灵敏度高,定性分析能力强的特点,两种仪器联用为气-质联用仪。可以取长补短,提高分析质量和效率。质谱仪可能有汞蒸汽逸出,要考虑局部排风。实验室规划设计
 
  4、光谱分析室:
 
  主要是根据物质对光具有吸收、散射的物理特征及发射光的物理特性,在分析化学领域建立化学分析。主要的仪器是原子发射光谱仪、原子吸收光谱仪,分光光度计、原子荧光光谱仪、荧光分光光度计、X射线荧光仪、红外光光谱仪、电感耦合等离子体(LCP)光谱仪、拉曼光谱仪等。实验室应尽量远离化学实验室、以防止酸、碱、腐蚀性气体等对仪器的损害,远离辐射源;室内应有防尘、防震、防潮等措施。仪器台与窗、墙之间要有一定距离,便于对仪器的调试和检修。应设计局部排风。使用原子吸收罩排风较为适宜。

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