实验室规划设计 化验室设计准则

 

理化实验室设计 

随着科学技术日新月异的发展,对作为生产力产生的实验室要求也越来越高。现代实验室规划设计主要依据GLP的要求来进行。力求满足现代企业进行ISO9000、ISO14000、JGJ91-93和GMP质量体系的认证要求。其规划理念表述为以下三点: 
● 合理地利用实验室空间。 
● 满足工作环境对人性化的要求。 
● 满足工作环境对安全的要求。 
具体体现为如下一些表现: 

一、 实验室对平面布局的基本要求: 
1、 单人单面的工作空间中:走道间距为4英尺,约1200mm; 置物高度为5英尺,约1500mm;操作间隙为2.5英尺,约750mm; 
2、 双人双面的工作空间中:走道间距为5英尺,约1500mm;置物高度为5英尺,约1500mm;操作间隙为2.5英尺,约750mm; 
3、 实验工作台与安全设备的走道间距为6英尺,约1800mm; 
4、 安全设备间的走道间距为>6英尺; 

二、 实验室对自身的基本要求: 

1、 实验室的采光:一般来说,理化实验室应该朝向东南向,便于采光;一仪器应该朝向西北向,便于恒温恒湿控制; 
2、 实验室的空气调节:合理的排风速率及补风量对实验室工作人员的健康和实验数据的准确性是很重要的; 

实验室 化学 有机合成 有毒物 R1 生物 医药 物理 
次 /小时 6-20 15-18 20-30 15-30 5-30 5-10 3-8 

3、 实验室的水电:合理的实验室水电布局系统是实验室规划设计的重要依据;实验室的电、水、气等配管方式,在实验室设计时是非常重要的,必须根据实验室内容和建筑形式(高层或平房),以及将来扩充、安全、经费、功能等进行综合考虑。我们通过大量的实践,可以提供最佳配管系统的设计与施工 

4、 实验室走廊及门窗的尺寸要求:走廊宽度应>5英尺,门框尺寸(宽*高):3英尺*7英尺(国内900mm*2000mm); 

三、 化验室设计准则
1、 安全性:实验室设备应该考虑具备相应的安全设计,能有效预防责任事故的产生;如台面的使用、柜体的材质选用、五金配件的选用等等; 
2、 人性化:合理的实验室设备配置和空间的优化组合是实现人性化的最基本因素; 
3、 实用性:供应商提供的产品满足实验室实验需要是最现实的要素; 
4、 预见性:现代实验室处于不断发展变化之中,想客户之未想,做客户之未尽事宜是专业实验室设备生产企业应有的素质之一。 

依据上述实验室规划设计理念及本工程的实际情况,作以下设计说明: 

实验室设计分类: 
1、 实验桌采用标准组合式,在以后的实验室搬迁过程中,可以随意组合,充分利用。 
2、 通风柜整体防腐,无级调速,噪声在55分贝以下,无需管路、避免开墙。 
3、 上水管采用华亚PP-R,所有水龙头前端装有阀门,方便检修,下水管采用华亚化学管,耐酸碱、耐有机溶剂。 
4、 预留一组纯水管路。 
5、 水槽采用PP一体成形,并配有洗瓶器、滴水架。 
6、 电源插座采用多功能插孔,220V全部到位,满足10A和16A两种功率的要求,110、380全部设有预留。 
7、 网线、电话线均有预留。 
8、 所有风管都设有消声器,使整个房间噪声控制在55分贝以下。 
9、 配有紧急洗眼器,急救箱。 

仪器室: 
1、 采用国际通用的设计方案,所有气体管路、电线、网线、电话线均到位,并设有预留。 
2、 钢瓶存放,我们建议使用钢瓶安全间,根据实际情况,只能使用钢瓶安全柜,带有气体泄露报警和强排风装置。 
3、 电源插座采用多功能插孔,220V全部到位,满足10A和16A两种功率的要求,110、380全部设有预留。 
4、 房间设有抽风系统,风速在0.5m/s以上,并有风阀可以调控,噪声在55分贝以下。 

化学试剂储藏室: 
1、 根据常规、易燃、剧毒三类药品的存放要求,安排特定的储存柜加以储藏。 
2、 本房间装有换风系统,净化房间空气,防止人员伤害。

 

实验室通风设计宝典

良好的实验室通风对保护实验人员免受伤害起着重要作用,所以,在实验室设计中通风设计是重中之中,那么,实验室通风设计都有哪些具体步骤?如何做好实验室通风设计呢?
工程设计特点
 
农生组团为一个建筑群,空调系统按学院划分
01
①主楼(国家实验室)为集中冷热源、半集中式空调系统。办公室和普通实验室采用风机盘管加新风系统,洁净实验室采用全空气系统。
②其他学院为自带冷热源的半集中式空调系统,新风集中处理;办公室采用集中新风加分体空调;普通实验室采用集中新风加变制冷剂流量空调系统。洁净实验室采用单元式直接蒸发空调机组(新风集中处理)。
 
02洁净实验室净化空调有多种形式
 
①全新风净化空调系统设三级过滤,采用顶送风下排风,排风出口设净化处理装置。
②循环风空调箱通过送风管,再经过ULPA过滤器或HEPA过滤器将空气送入洁净室,气流向下送入洁净间,再经竖直回风夹道进入吊顶回风。空气多次进入循环风空调箱过滤,使用不同类型的中高效过滤器,提供了节约成本和使用能源的选择。
 
03分门别类排放
根据甲方提供的实验室洁净度、实验内容、污染性以及房间正负压特性设计排风系统,并按类别排放废气。每个实验室的排风系统为独立系统,排风柜补风采用室外风,减少了空调负荷。
 
 
04严格执行环境保护法
严格执行国家环境保护法,对有可能对环境造成污染的排风在排放前进行过滤处理,按排出气体的成分采取吸附、过滤、净化处理,使排出气体有害成分低于国家环保卫生要求。
 
 
05采用DDC数字控制系统,提高楼宇智能化
 
 
表1主要房间的室内空调供暖设计参数及通风换气参数
 
特殊实验室的(恒温恒湿,无菌,冻干,超净台)温湿度按校方要求,换气次数为10~25 h- (无菌操作间按万级,超净台按百级)。对温、湿度无工艺要求时室温为20~26℃,相对湿度小于70%。
 
空调负荷:主楼冷负荷6 616 kW,热负荷2 043 kW;动物学院实验楼冷负荷3 200 kW,热负荷1 550 kW;农学院实验楼冷负荷4 060 kW,热负荷2 230 kW;环资学院实验楼冷负荷2 940 kW,热负荷l 600 kW。
 
蒸汽用量:负担主楼空调换热用量约3.5t/h,用于所有空调机组加湿用量约2.9t/h,合计约6.4 t/h。
 
空调系统设计
 
01洁净实验室
洁净实验室空调采用带有两级过滤的净化空调机组,粗效过滤器用易清洗更换的合成纤维过滤器,中效过滤器集中设置在空调机组的正压段,处理后的送风在进入房间时由高效空气过滤器或亚高效空气过滤单元过滤。洁净室应维持一定的正压。送风与排风管上安装变风量(VAV)装置,控制房间的压力梯度,洁净区与缓冲区之间的静压差不小于5Pa,洁净区与室外的静压差不小于10 Pa。
 
 
02超净实验室
布置有局部百级超净实验台的个别实验室采用小型空调净化机组(吊顶内安装)和超小型净化单元与洁净层流罩的组合体。气流组织采用局部工作区空气净化和全室空气净化相结合的形式。无菌室应设有无菌操作间和缓冲间,无菌操作间洁净度应达到万级,室内温度保持在20℃~24℃,相对湿度保持在45%~60%。超净台洁净度应达到百级。
 
03温湿度要求
对有恒温、恒湿要求的实验室,采用带独立冷源的风冷恒温恒湿空调机组。机组设辅助电加热器,或设移动式除湿机,满足房间温湿度及干燥度的要求。对恒温恒湿要求不高的场所采用变制冷剂流量机组。空调系统及设备的选择具有经济实用、使用灵活、技术先进等特性。万级恒温恒湿洁净实验室的空调机组可布置在机房或吊顶上,通常需要的冷热量不是很大,系统的循环风量较大,可将回风分两路.一部分经盘管,另一部分与处理的空气混合,经过滤器送出。
 
 
04低温库房
低温库房是实验室的一部分,用于保存基础种质搜集品。有温、湿度要求。采用分体式制冷机组,配除霜设备、恒温控制器和高温报警器。库板为聚氨酯夹心板,蒸发器的风扇为低速风扇,风冷冷凝器安装在屋顶上,在缓冲间、冷库门口设风幕机。
 
 
05通风量
普通实验室新风量按40 m3/(人·h)确定,特殊实验室按满足工艺要求,满足换气(一般20 m3/(m2·h))以及压力梯度要求确定。
通风系统
实验室通风设计与舒适性空调系统的通风设计是有区别的。实验室通风设计有实验用的通风柜排风和室内平时排风两种,通风柜排出实验中产生的有害气体(臭气、湿气以及易燃、易爆、腐蚀性气体)。
 
以前通风柜是作为实验台的辅助设备,而目前实验台上进行的实验逐渐转移到了通风柜内,使用台数的日益增多,就要求通风柜具有最适于实验使用的功能,要求通风柜具有排放功能、小倒流功能、隔离功能、补风功能等,不只是提供舒适的工作环境,减少人员暴露在危险空气下的可能,还要保证工作人员的身体健康,不造成伤害。通风柜的类别很多,包括中央实验台、边台、药品柜、器皿柜等,这些通风柜是实验室设备中最重要的设备。但它并不是室内唯一的排风装置,实验室还有平时排风口,布置在仪器室或产生危险物质的仪器上方。
 
01分开排放
实验室通风系统的设置原则是有毒、无毒分开排放,有机物、无机物分开排放。根据各学院实验室的实际情况,每个实验室排风系统基本是单独设置的,少部分实验室排风系统是同层相同功能房间的多台并联系统。
 
 
02共用系统
实验室通风柜排风与室内排风共用一套排风系统(风管及风机)。风机风速有三挡(或为变频风机),低速时为室内平时排风(换气次数见室内设计参数),中速时为通风柜排风(1600m3/(台· h)),高速为室内平时排风加通风柜排风。风机设置在屋面,排风管为负压,完全避免有害气体在室内泄露。
 
03补风系统
各通风系统均配有排风补风系统。低速排风时的补风由室内人员新风补充。通风柜补风量大,为避免大量抽用房间内空气,造成能源的浪费,采用了带补风的通风柜,补风由室外直接供给。补风管设电动风阀,与通风柜排风联动,通风柜排风时抽吸室外风补风。补风在柜内循环后排排除室外,设计中大部分通风柜选用了上部排风和通风柜后侧补风的形式。虽然在控制上复杂一些,但为今后使用提供了便利。图2为实验室排风与通风示意图。
 
 
04速度控制
对通风柜操作面的吸入风速进行控制,防止有害气体逸出。对一般无毒的污染物风速控制为0.25~0.38m/s。对一般无毒的危险的有害物风速控制为0.4~0.5 m/s,剧毒或有少量放射性物质风速控制为0.5~0.6m/s。为了确保通风顺畅,排风机应有必要的静压。另外,确定排风风速时还必须注意噪声问题,通风管道内流速以5~8m/s为限。
 
05洁净实验室设计
① 对有洁净等级要求的正压实验室、回风与经过集中处理的新风混合后进入空调机组的洁净实验室,机组内设中效过滤,房间送风口设高效送风口,回风口处设空气阻尼层,气流组织采用上送侧回;通过调节回风阻尼层阻力调节回风量,以实现对洁净室的正压控制。在机组新风入口处设电动风阀,与洁净空调机组联锁。洁净实验室送风量通过缓冲间压出,在缓冲间外的实验室房间常配有通风柜排风和房间排风,满足各房间的压力梯度。
 
② 对有洁净等级要求的负压实验室,如动科院寄生虫实验室的细胞培养室,既要保证洁净,又要保持负压。送入洁净间的风量为此房间排风量的70%~80%,并加定风量阀锁定送风量。排风机与空调机联锁运行,排风口处加定风量阀,以满足实验室压力梯度的要求。另外,与正压实验室不同的是负压洁净实验室外的房间内仍要保证为同洁净等级,因此洁净空调其余20%~30%的风量送至实验室辅助房间、非实验区域,使气流流向从安全区到产生危险物质的实验房间,既保证污染源不泄漏,又保证了实验室的洁净等级。
 
06排风变频
一些有特殊排风要求的实验室(例如有药品柜、安全柜的实验室),其排风机配置变频器,实现24小时不间断排放。而一般实验室房间排风均为负压,压差约5Pa。
 
 
07防腐功能
有的通风柜内需要安置电炉,有的实验产生的大量酸碱有害有毒气体具有极强的腐蚀性,通风柜的台面、衬板、侧板都应具有防腐功能。使用硫酸、硝酸、氢氟酸等强酸的场合,还要求通风柜的整体材料必须防酸碱,须采用不锈钢或玻璃钢材料制造。风柜内衬板材质采用环氧树脂板。
 
08噪声限值
实验室的A声级噪声限制值为50dB,增加管道截面尺寸可以降低噪声,考虑到管道的经费和施工问题,大部分风量为1600m3/h的通风柜与实验室房间的管道、有平时排风要求的竖井的截面尺寸多数为350×400mm。
 
09净化处理
实验室排出的有毒和酸碱腐蚀性极强的气体会对环境造成污染,在排入大气前根据气体的成分采取吸取、过滤等措施对其进行净化处理,使排出气体有害成分低于国家环保卫生要求。例如动物房的气体经过粗效和中效过滤后,直接排入大气,排出口应高出顶部3m以上。
 
 
10燃气
对需要氢气、乙炔和燃气的实验室,要作好房间内的通风。当实验房间没有可开启外窗时还要设置燃气泄漏报警装置(防爆型)和事故排风(换气次数为12 h-),控制开关设在实验室便于操作的地点。
 
11能耗
整个实验室虽然设置通风柜多达550台以上。但资料和经验表明100台通风柜中99%的时间只有18个或更少的在使用,尤其是当实验室不同时使用或学校放假期间,使用数量会更少,所以,不用担心通风柜带来巨大的能耗。
 
12温度
对竖向设置的发热量较大的网络机房设竖向集中排风,可有效控制服务器机房的温度。
气体输送系统
 
01气体种类
(1)实验室需用气体种类繁多,集中供应的气体有压缩空气、氮气、蒸汽等。其余气体分散瓶装供应。但洁净房间使用的气体均通过管道进入,在洁净室预留进房间的管道,气瓶放置在洁净室外。
 
02输入标题
(2)地下室动力机房有空压机、制氮机、真空泵及配套设备等设备机房,压缩空气取风来自进风井(确保空气洁净),真空泵排气经水箱过滤及消毒排至安全处。气体管道经过滤器至各实验室入口。
 
03管理系统
(3)空压站配置远程通讯管理系统,可实时了解空压机的运行信息,并根据用气量随时重新设置参数,及时加载/卸载并监控能耗。
结论与建议
01 
设计前期,要对甲方资料进行整理,详细了解实验室工艺要求,需收集的资料有:实验室类型,洁净级别,安全性,是否有通风柜,是否有平时排风;做实验时,哪些办公室与实验室同时使用,是否为正压、负压或普通试验室;工作时段(按8h/d,12h/d,24h/d),不能间断工作的实验室,实验室使用间隔时间;哪些是属正常工作时间段的行政办公室,一般办公室,会议室;细致了解实验人员的要求,必要时进行参观与调研。
 
这些资料与负荷有关,与新风量计算有关,与系统分类、系统分区有关,与机组的功能段、外形尺寸、机房位置、过滤器的级别有关,与风量、风压等有关,便于设计时按功能、运行时段对系统进行划分。
 
02
了解实验室通风柜的功能,按排放气体和实验室进行通风系统设计。对实验室房间内通风的安全性要足够重视。通风柜的集尘捕捉能力要符合现行标准和规定,保证一定数量的换气次数,让送风气流流向实验室,保持实验室负压。另外,为实验人员创造舒适的工作环境,降低噪声。系统要容易控制,易于管理,能稳定、低能耗运行。
 
03
在计算房间空调负荷时,应考虑由于排风及室外风作为补风所带来的能耗损失。因此,空调房间内通风柜数量必须考虑。
 
04
有洁净要求的空调机组,粗效空气过滤器不能用浸油式,中效过滤器集中设置在空气调机组的正压段,在净化房问设高效过滤进风口。选择时中效及高效空气过滤器按额定风量选择,阻力、效率相近的高效空气过滤器设置在同一洁净室内,高效空气过滤器的安装应简便可靠,宜于检漏和更换。洁净空调机组的送风机要按净化空调系统的总送风量和总阻力值进行选择。
 
中效、高效空气过滤器的阻力按其初阻力的2倍考虑取值。设计净化空调系统时还要注意:回、排风口风速≤1m/s,回、排风支管风速≤3m/s,回风总管风速≤3~4 m/s;表冷器的迎面风速空凋机组≤2.2m/s,新风机组≤2.5m/s;对送风装置,高效过滤器送风口实际风量应小于样本给出的风量值;选用定风量控制器时,应注意同一位置上只能使用同一规格的定风量控制器。
 
05
通风柜运行时与周围的环境会相互影响。选择通风柜时,要考虑实验室的空间、通风柜的摆放,根据实验内容选择其外形尺寸,体积太大造成浪费,过小则影响使用。通风柜还要远离空气扰动大的地方,远离送风口,避免造成能源浪费。排风管道的没计原则是管内为负压,防止管道废气泄漏,排风管长度越短越好,而且一台风机连接的通风柜越少越好。排风通道尽可能竖直布置,通道越高越好。如需改变风道风速.则应配置相应的变频调节系统。注意排风通道的末端应避开补风管道送气口。
 
06
通风柜也有其标准。通风柜的选择除满足排风和捕捉能力外,还要能根据调节门开度改变排风量,维持表面风速恒定在0.5m/s;在安装调试时应按柜门位移为信号来确定排风量,接受调节门感应器信号后可以计算调节门开启面积(风量),送风量跟随排风量即刻变化。实验室内压力梯度控制和最小通风量的控制也是很关键的,否则也会导致通风柜排风不稳定。
 
07
实验室有空调时,尽量选用有补风的通风柜,从节能角度应推广。
 
08
电气系统的选择要考虑规格型号、电压大小、防爆性、耐用性。
 
09
确定排风机的功率时应考虑室外排风过滤装置的阻力。
 
10
除对办公层按规定设置卫生问排风外,还要根据各层及全楼风平衡,在各层公共区域(如走道)设置必要的集中排风系统。


实验室搬迁实施4大要点
 
1.实验室设备的包装保护:
包装完成后根据标签要求在外包装箱上注明“物品特性”如,液体;高精密仪器;玻璃器皿等;
 
2.实验室设备的搬运防护:
搬运过程中,对途经的通道事先统统走一遍,如,转弯;进出门口时门框尺寸;货梯轿厢与地面间的空隙或高低差等;
 
3.实验室设备的低速运输:
控制车速是对精密仪器最好的防护,尽管我们在包装时已经考虑的仪器对防震的要求,低速同时也是必要的;
 
4.实验室设备的安装调试:
设备搬运完成后,就需要对设备进行就位,安装已经调试,这项工作完成之后,才算是实验室搬迁整体工作的结束。
除了上述内容,实施过程中还有很多细节需要注意的,比如:
 
“每台仪器的配件都打包在一起,做好标记,以防弄混。”
“把GC与MS分离,把传输线拆开就好了,小零件用封口袋装着,最好装箱。”
“一些接口接头,都需要保鲜膜封好,防止进入异物。”
“接线之类的,先拍照,到时再还原。”
“接线过多,也可以适当标注一下。”
“短途无问题,裸搬好方便,不过长途搬运就必须打包。”
 
实验室搬迁到新位置后
需要做哪些工作来保持实验室的资质呢
 
1.需要对地址变更通知,实验室应在20个工作日内以书面形式通知CNAS秘书处;
2.实验室要立即停止使用认可标识/联合标识,并制定相应的验证计划,保留相关记录,待CNAS通过现场评审方式确认后,方可继续(恢复)在相应领域内使用认可标识/联合标识。
3.如果实验室地址变更而未及时通报CNAS秘书处,或CNAS尚未确认,实验室就使用认可标识,CNAS将视情况做出暂停或撤销认可处理。
 
※ 以上三点是CNAS-RL01的规定,实际操作过程中,大家具体要进行如下的操作:
 
1.对搬迁后的实验室进行确认核查:
搬迁最主要的核查是实验室的设备和实验室的环境,需要保证设备能保持原来的状态。
设备的核查的主要的方法是校准,检定,也可以由实验室自行进行核查,比如测试标准物质核查,和其他设备比对核查,具体采用哪种方式由实验室根据实际情况来确定。对环境的核查主要是保证新搬迁的实验室的条件满足标准和仪器的要求,比如,电压满足设备的要求,光照满足相关测试标准的要求。
 
2.用什么方式通知认可委:
用书面形式通知,具体按填写 CNAS-PD20/26-B/1《变更申请书》和变更申请书的附件
附表2:《地址变更申请表》;                      
附表3:《机构关键场所变更自我评价表》;             
附表4:《机构关键场所变更申请表》;  
具体在CNAS的网站上下载。
 
3.搬迁后的现场评审:
搬迁后认可委会派专家到现场评审,实验室要做好迎接评审的工作,重点注意搬迁后的设备和环境。