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环境监测实验室设计的前期注意事项
2018-05-23 18:08来源:未知点击:

  实验室的建设是一项复杂的系统工程,目前实验室的改造建设,普遍存在基建设计与实验室功能设计相脱节的问题。环境监测实验室属于综合性实验室,由于承担的检测项目较多,配备的各种仪器设备不仅数量多,技术含量高,而且对使用环境的要求各不相同,所以对实验室的功能设计、建设就是所有相关事务中的最大挑战。所以环境监测实验室建设初步的内部设计工作应慎之又慎,实验室建设方首先要明确建设原则和理念,要了解内部设计整个过程,要重点关注好设计过程中应注意的一些重要问题,相关设计公司也要好中选优,为形成一致决策,应多加以交流和沟通,要围绕建设理念和原则,将前期设计工作做实、做长、做细,尽量减少差错,结合实际情况进行有针对性、操作性强的规划设计,并能密切关注关键环节,保证基本符合实验室的需求。

  一、应明确实验室建设的原则和理念

  1、环境监测实验室建设的原则

  实验室是人员和仪器设备共同工作的场所,会用到大量的有毒有害试剂,会对实验室人员、仪器甚至周围环境造成不利的影响。实验室在建设和运行过程中会消耗大量的资源和能源,因此,还要考虑实验室的运行成本。因此,建设实验室应遵循“三个保护,两个节约和一个确保”的原则。三个保护,就是要做到对人员的保护、对仪器设备的保护和对周围环境的保护。两个节约,就是在建设过程中节约资源,在使用过程中节约能源。一个确保,就是所有目的只有一个,确保检测结果准确可靠。

  2、环境监测实验室建设理念

  为确保以上原则的实现,在实验室前期内部设计时需要明确相关建设理念,为使建设的实验室达到国内领先、国际同步的建设方向,一般需考虑安全性、舒适性、节能性和可靠性这四个方面。

  (1)安全性

  一般使用化学品实验室,依相关国际标准,均要求使用全新风系统,保障试验中产生的化学气体不被循环使用。各个有化学物质污染可能性的实验室或房间,依相关国际标准,需提供4次以上的全新风换气次数,保障实验室气流不断更新,防止在实验室内的毒害气体浓度增加,确保室内空气质量的维持,以保证人员安全。有化学物质污染可能性的实验室或房间,依相关国际标准,应始终保持实验室为负压(除洁净室外),以充分保障周边临界区域的安全。通风柜在投入运行模式时,其面风速在任何工况下均能保持安全值,以有效排除污染。

  (2)舒适性

  一般实验室的空调方式应为风机盘管加新风空调器,经过温度调节的新风直接送至室内,可维持房间温度的适宜。各实验室应设计有风机盘管,在新风量不足以维持温度,或送排风系统不启动时仍可维持房间的舒适性。

  (3)节能性

  实验室的一些值班室、计算机房等应采用小型单独分体空调主机供给,不与大系统结合,以避免不必要的能耗。个别需24小时排风的实验区的相关房间采用同一小型定风量排风机排风(与BA自控系统结合时也可定时开关),不与大系统结合以避免不必要的能耗及确保污染气源的有效排除。整个通风系统可以根据实验室通风设备以及房间投入使用的状况,提供安全、稳定的最低送/排风风量,降低不必要的送/排风风量,实验室送排风系统应采用各分区控制模式,各实验室分区可根据实际使用需求,启闭送排风系统,避免整个楼面因少数实验室使用,却需开启整层送排风系统的可能,从而达到节能要求。

  (4)可靠性

  环境监测实验室气流控制方法可采用变风量气流控制(VAV),所以实验室大楼的通排风系统设备应选用与压力无关型风量控制阀,从而保证快速、稳定特性,达到高可靠性的流量控制。在通风系统运行过程中,系统风道压力状况的改变,也会因选用与压力无关型的送排风阀,而保证安全、稳定的气流流量,且设备维护工作少。各实验室均需安装房间控制器,可通过高阶接口与大楼的EMS结合,除可以就地监控外,亦可具备未来远程监控的扩充性。变频设计使送排风变频风机不用长时间处在高负荷状态,工作噪音低且寿命长。

  二、环境监测实验室内部规划设计过程和内容

  实验室的建设,不论是新建、扩建或改建项目。它不单纯是选购合理的实验室家具设备,还要综合考虑实验室的总体规划、合理布局和平面设计,以及供电、供水、供气、通风、空气净化、安全设施、环境保护等基础设施和基本条件,因此实验室的建设是一项复杂的系统工程。实验室前期内部设计工作一般分为初步设计和施工图设计两个阶段。而对于综合性环境监测实验室工程设计在初步设计之前应进行方案设计,所以环境监测实验室内部规划设计应有三个过程。

  1、方案设计

  根据实验室建设的任务及基本要求,在前期准备工作的基础上先进行建筑方案设计,一般要求设计方案满足实验室的功能,在外观上要求有时代感,符合城市建设规划。设计方案经过专家认证、审核、比较,提出一个实施方案或兼顾几个方案的优点进一步做出修改而获得较为满意的设计方案。

  2、初步设计

  在方案设计的基础上通过实验室建筑设计方与实验室内部设计方的沟通之后,形成充分信息交流,由实验室设计方进行实验室内部规划设计。(如建筑设计方有能力,实验室内部规划设计也可由其承担),实验室初步设计是进行施工图设计的主要依据。其内容主要包括设计依据、设计构思、总体平面布局、实验室家具设备方案布置设计、实验室采暖通排风设计、实验室电控设计、实验室供排水系统设计、实验室特殊气体配送系统设计、实验室纯水管路设计、主要设备造型、三废处理、有关技术经济指标、建设顺序与期限及总概算等。

  3、施工图设计

  施工图设计是建筑设计的最后阶段。其主要任务是满足施工要求,即在初步设计或技术设计的基础上,综合建筑、结构、设备各工种,相互交底、核实核对,深入了解材料供应、施工技术、设备等条件。其主要内容包括:总平面、建筑、结构、给排水、电气、采暖通风、特殊气体及其他有关的专业设备系统的设计,精确详细地确定它们位置净距、坐标、标高、构造形式、节点详图、用料做法、尺寸、坡向、材质型号、设备规格或选用的标准图纸构件样图索引号、施工安装技术要求和特殊部位的检验方法等。把满足工程施工的各项具体要求反映在图纸中,做到整套图纸齐全统一,明确无误。

  三、环境监测实验室前期内部设计应重点关注的一些要点

  1、设计过程的完整性

  由于环境监测实验室属于综合较复杂的实验室,一般建筑设计单位很难设计出较合理和完整的设计,很多功能设计如平面布局、通排风、电控系统等需要由专门的实验室设备设计公司在与业主充分沟通的情况下,才能提供出完整合理的功能设计。业主需要协调建筑设计和实验室功能设计单位,将建筑设计与功能设计完整地配套起来。同时由于一般实验室设备公司考虑到今后中标与否的问题,一般提供图纸会有所保留,其提供的设计会停留在初步设计阶段,而施工图设计却是大楼建设时的最终依据,如无施工图设计会给大楼建设带来诸多麻烦。所以在开始设计之前需要选择一家优质的实验室设备设计公司来配合建筑设计单位完成最终规划设计,同时要和实验室设备设计公司明确权利与义务,一定要求实验室设备设计公司提供最终施工图纸与建筑设计进行整合。

  2、平面设计的关注点

  在平面设计时,一般实验室的门主要向里开,但考虑到安全因素,如有爆炸危险的房间,房门应朝外开,房门材质最好选择压力玻璃。为了在工作发生危险时易于疏散,一般实验室台间的过道应全部通向走廊。环境监测实验室平面布局时一般要考虑常规、无机、有机、生物实验室等的分类,同时需将实验室和办公室进行合理区隔。为便于大型仪器的进出,一般实验室走廊宜在2.5米一3.0米,双门宽宜在1.1米一1.5米(不对称开门),单门宽以0.9米为宜。在这里要强调的是实验室楼层层高的确定,实验室楼层中除了铺设常规办公室的送风管、消防管及各种桥架外,还需增加铺设新风管、实验室排风管等设施,所以实验室建筑层高要求较高,一般需在4.4米以上。

  3、电控系统设计关注点

  实验室用电主要包括照明用电和动力用电二大部分。一般动力用电主要用于各类仪器设备、空调和电梯等,在进行内部的电控设计时,要明确实验室3Kw以上的特殊用电点位,因为环境监测实验室有很多仪器设备如原子吸收、ICP—MS、GC—MS、ICP—AES、马福炉、六联电炉等设备功率较高,一般都在6 Kw以上,这些设备的布线回路、布线方式、线的选择及插座的方式都有不同。需要重点考虑。实验室的电源插座有10 A、16 A、20 A、30 A的几种.要根据仪器设备功率明确那个点位需配置插座的种类。实验室用电在考虑了一定的同时使用率的情况下,对以后的实验室用电情况要适当留有余量,因为整个用电负荷的计算直接涉及到大楼变压器种类的选择,大楼变压器选定以后如要更换则是非常麻烦的,远不是买一台变压器回来那么简单。

  4、实验室排气系统设计关注点

  实验室里往往存在着一些不利于人体健康的化学物质污染源,特别是有害气体,将其排除是非常重要的。但能源会被大量消耗,因而实验室的通风控制系统要求较高,通风控制方式也有早期的定风量(CV),双稳态式(2一state)到现在一般采用的变风量控制系统(VAV)。在进行排气系统设计时一般需根据设计理念、实际情况确定通风控制方式,要明确实验室中需要通排风的点位,如酸碱试剂柜、无机前处理通风柜设置、有机前处理通风柜设置、大型仪器处、COD分析等,要明确不同的通风方式,如有通风柜、原子吸收罩、万向抽气罩、吸顶式排气、直接排气等。由于环境监测发展方向在有机和生物生态上有较大潜力,所以在排气系统设计时要给有机等实验室多留余量。要考虑好风管的走向,这直接影响

  到排风阻力、实验室净高和建设成本。实验室的排风量要精确计算,要在考虑使用系数的基础上,留有一定余量。实验室的排风量直接涉及到风机的选择,涉及到新风送风机组的选择和空调器的选择。实验室的排风情况直接涉及到废气处理方式的选择,实验室的排风对楼顶的布局和楼顶的荷载也有着较大关系。所以实验室排风是整个系统设计中的重中之重,要密切给以关注。

  5、特殊设计要求的关注点

  一般环境监测实验室会有冷藏间、无菌室、BOD恒温恒湿室、ICP—MS室、气瓶间、嗅辨问等特殊房间需要专门设计,要对这些房间的功能要求进行详细描述和关注。如ICP—MS室的实验室布局、净化程度、电源、接地、排风要求;冷藏间对墙面和地面的要求;气瓶间的设计考虑墙体防爆、楼板承重、防火门、换气次数、泄爆容积比、报警系统等;无菌室的布置、布局和净化;嗅辨间的玻璃幕墙、玻璃隔断等特殊要求。这些都要在前期的内部设计中加以密切关注,及时提出相关要求。

  参考文献:

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