目前我國(guó)還(hái)沒有國(guó)家标準對實驗室進行規範和要求。目前國(guó)内的實驗室規劃設計(jì)人(rén)員(yuán)都(dōu)是其他(tā)相(xiàng)關專業人(rén)士,在工(gōng)作(zuò)的過程中逐漸摸索出一套适合實驗室規劃設計(jì)的大(dà)緻統一的思想和方法,成爲行業内默守的不成文的準則。
實驗室規劃設計(jì)中涉及到的内容很多,如(rú)實驗室内的設備儀器、儲存、儲藏家具、衛生(shēng)要求、建築和人(rén)員(yuán)安全、防火(huǒ)要求、電路(lù)布線、給排水等等。
一.實驗室的規劃
1.1 在進行設計(jì)之前,首先要對目标實驗室的以下内容進行了解,并進行初步規劃。
設計(jì)現代化的實驗室,首先要制定的提出實驗室的總體(tǐ)規劃,确定實驗室的性質、目的、任務、依據和規模,确定各類實驗室功能和工(gōng)藝條件(jiàn)以及規模大(dà)小。
室内空間的總體(tǐ)概念,如(rú)房(fáng)間形狀,尺寸等。
天花的類型和高度等。
地面,要針對不同實驗室采用不同地面,不能在實驗室内使用大(dà)理(lǐ)石地面。現在人(rén)們最常用的是PVC地面和還(hái)氧樹(shù)脂地面兩種,也有的用瓷磚。地面除了要注意類型外,還(hái)要注意上下水管道的位置等。
牆面,包括柱體(tǐ)的位置、窗(chuāng)台高、踢腳闆的寬度等都(dōu)要确定清楚,這是很重要的一個方面,因爲這些都(dōu)是在具體(tǐ)施工(gōng)中經常出現問(wèn)題的環節。
1.2實驗室工(gōng)作(zuò)台
對實驗室進行規劃設計(jì),就(jiù)不能不了解實驗室家具的尺寸參數和實驗台的設計(jì)模式,如(rú)坐(zuò)式工(gōng)作(zuò)台的高度通常在750-850mm之間,如(rú)果男性實驗員(yuán)占較高比率也可(kě)考慮900mm高。站(zhàn)式高度則在850mm-920mm之間;工(gōng)作(zuò)台的長度通常宜考慮每人(rén)1200mm(最小不應小于1000mm),而有機(jī)化學實驗台則須考慮長一些,可(kě)取1400-1600mm。試劑架高度爲1200-1650mm之間;而高櫃可(kě)達1800-2000mm等。實驗台的設計(jì)模式的重點是安全性和方便性,有以下幾種常用的設計(jì)模式:
島型:是最常見(jiàn)的一種模式。常使用于大(dà)空間、成長方形的室内形式。此模式的特點是人(rén)流順暢。
半島型:這也是一種比較典型的應用方式,此模式适用于狹長的房(fáng)間。
L型:L型适用于較爲窄小的房(fáng)間形式。 除以上三種外,還(hái)有U型與一字型(即側邊實驗台)布局也較常用。
在設計(jì)化學分(fēn)析實驗時,通常在實驗室中央配置從(cóng)兩面都(dōu)能夠操作(zuò)的中央實驗台,兩邊配置邊實驗台、測試台、通風(fēng)櫃、藥品櫃、幹燥櫃等,根據需要配備淨化台、恒溫恒濕設備,爲了盡可(kě)能多地增加使用空間,往往還(hái)需配備一些平面型實驗台。
爲了便于分(fēn)析儀器的操作(zuò)使用,分(fēn)析儀器使用的特殊氣體(tǐ)的配管,應該盡量接近分(fēn)析儀器。
在生(shēng)物實驗室中,考慮從(cóng)一般實驗到檢查、測試、照(zhào)相(xiàng)、洗相(xiàng)等數據處理(lǐ)工(gōng)作(zuò)流程的特殊要求。通常可(kě)在進口處設水池台和幹燥台,便于實驗室器皿的清洗。
1.3安全通道
實驗室規劃設計(jì)中當然也不能忽視對安全通道的特别設計(jì)。這裡(lǐ)指的是實驗室室内設計(jì)中的安全距離(lí)等。
安全門(mén):作(zuò)爲疏散通道。門(mén)寬900-1500mm,其中單門(mén)一般爲900mm。,雙門(mén)有1200mm、1400mm、1500mm等。
安全距離(lí):對于主通道來(lái)說(shuō),若兩個實驗台雙面操作(zuò),距離(lí)應≥1500mm;單面操作(zuò)≥1200mm(而現在學校(xiào)的實驗室通道基本未達到此要求);有排毒櫃的話(huà),距離(lí)應≥1500mm,且特别注意排毒櫃不能放(fàng)置在靠近門(mén)口的位置。
通道距離(lí):一般建築内部的消防通道最小寬度是1200mm,而實驗室則不同,最少應留1500mm寬。
1.4安全設備
此處所說(shuō)的安全設計(jì)指的是實驗室的備用設備,如(rú)桌上型洗眼器、落地式淋浴、洗眼器、安全箱等。桌上型洗眼器要放(fàng)于水槽右側,因中國(guó)人(rén)習慣右手操作(zuò)的緣故;落地式淋浴、洗眼器要放(fàng)置在出口處,且室内要求配地漏;安全箱則應放(fàng)在最顯眼的地方,内裝急救藥品。
1.5實驗室的通風(fēng)系統
化學實驗室的通風(fēng)方式有兩種,即局部排風(fēng)和全室通風(fēng)。局部排風(fēng)是在有害物産生(shēng)後産即就(jiù)近排出,這種方式能以較少的風(fēng)量排走大(dà)量的有害物,節能有效,是改善現在實驗室條件(jiàn)可(kě)行和經濟的方法,也可(kě)能是适應新實驗室通風(fēng)建設的最好的方式,所以在實驗室中廣泛地被采用。對于有些實驗不能使用局部排風(fēng),或者局部排風(fēng)滿足不了要求時,應該采用全室通風(fēng)。
通風(fēng)系統設計(jì)的指導思想:
①有效、經濟的原則,力求達到排出實驗中所有污染氣體(tǐ)的目的;
②采取将實驗中生(shēng)産的污染氣體(tǐ)就(jiù)近抽走,不使其擴散的措施;
③通風(fēng)管路(lù)系統布局要合理(lǐ),消除各種不合理(lǐ)因素、減少阻力和噪聲;
④通風(fēng)台面裝置力求外型美觀、布局合理(lǐ),其高度和位置不影(yǐng)響實驗裝置的安裝,不影(yǐng)響實驗操作(zuò);
⑤合理(lǐ)的選擇風(fēng)機(jī),防止或減少噪音和震動,便于安裝和維護;
⑥考慮局部和全室通風(fēng)的同時,兼顧給排水、煤氣、電源線路(lù)的合理(lǐ)安排。
實驗室内各種有害氣體(tǐ)主要發生(shēng)在實驗桌面上。實驗室桌面排風(fēng)系統就(jiù)是通過設置在桌面上的吸氣罩,把實驗過程中産生(shēng)的有害氣體(tǐ)呼入罩内,通過風(fēng)道,以離(lí)心風(fēng)機(jī)爲動力,排放(fàng)到室外高層大(dà)氣中。桌面吸氣罩是桌面系統重要的組成部分(fēn),其性能的優劣對桌面排風(fēng)系統的技術(shù)經濟效果具有重要影(yǐng)響,如(rú)設計(jì)合理(lǐ),用較小的排風(fēng)量能獲得(de)良好的效果,反之用了較大(dà)的風(fēng)量也達不到預期的目的。因此,研究和設計(jì)新型的性能優良的吸氣罩對環保、節能、降低成本都(dōu)具有很大(dà)的現實意義。
現在有一種常用的新型通風(fēng)裝置的吸風(fēng)罩,在原有軸向升降旋轉的基礎上,又開發了一種徑向可(kě)以在360度範圍内任意旋轉的創新産品,使台面裝置變成萬向型台面裝置,即吸風(fēng)罩可(kě)以在最佳排放(fàng)距離(lí)範圍内任何一點接近污染源,同時該裝置也可(kě)以懸挂在棚頂或牆壁上。這種吸風(fēng)罩設計(jì)科(kē)學、造型美觀、操作(zuò)極爲方便。
二.實驗室家具的設計(jì)
實驗室家具是一類比較特殊的家具,實驗室家具不僅應具有優良的使用功能,還(hái)應具備整潔明朗的外觀和色彩,以改善室内環境,體(tǐ)現時代特征。實驗室家具的設計(jì)、靈活性以及系列化是實驗室建築的組成部分(fēn)之一,是實驗室的基本條件(jiàn)之一。
實驗室家具爲适應各類不同實驗内容的實驗室的需要,在追求實驗環境舒适、安全的同時,應滿足實驗的功能性、堅固性、耐腐蝕性,以及安裝布置的靈活性等。實驗室家具不同于家用家具,它的使用常與水、電、氣、化學物質和材質以及儀器設備相(xiàng)接觸,因此對家具的構造和材質提出更高的要求,在實驗室建設時必須重視實驗室家具的設計(jì)和選型。
實驗室家具很多,但(dàn)歸納起來(lái)主要是實驗台、實驗用櫃和通風(fēng)櫃等幾大(dà)類。
2.1.實驗台
2.1.1按結構形式分(fēn):分(fēn)爲固定式和組合式
固定式實驗台:固定式實驗台的形式很多,國(guó)内至今仍普遍采用。常見(jiàn)的用鋼筋混凝土(tǔ)結構的台面和磚砌支座,台下爲木制器皿櫃,台面上用白(bái)色瓷磚、水磨石、大(dà)理(lǐ)石或天然花崗岩等。這類實驗台堅固耐用,耐高溫,而且平穩,常用于天平台、高溫爐台以及測光(guāng)儀器台等,但(dàn)這類實驗台的缺點也是顯而易見(jiàn)的。
組合式實驗台:依靠自(zì)身(shēn)的構造形式,分(fēn)爲幾個獨立的部分(fēn),分(fēn)别制作(zuò),然後組合在一起,可(kě)以靈活布置實驗室,便于運輸,便于系列化生(shēng)産。
2.1.2按材質分(fēn)類 木結構:這是國(guó)内外較普遍采用的形式,質量較輕,又較靈活,而且可(kě)以做成各種單元組合式,其缺點是木材耗用量較大(dà)。
鋼結構:這種結構由鋼支架、櫃體(tǐ)、台面和地腳等構件(jiàn)組成。鋼支架系薄壁型鋼制成,腳支架底腳有地腳螺絲,鋼支架之間留有管道空間。櫃體(tǐ)是木制構件(jiàn),可(kě)以靈活地挂在鋼支架上。這種材質盡管其外表有防腐塗料,但(dàn)難免有鏽蝕,一般用于儀器分(fēn)析室。鋼制實驗室家具的優點:堅固、美觀,能使用10年(nián)以上保持不變形,可(kě)以耐強酸、強堿,是實驗室家具的發展方向。
全鋼結構:由鋼支架、全鋼櫃體(tǐ)、台面和地腳等構件(jiàn)組成。鋼支架系薄壁型鋼制成,腳支架底腳有地腳螺絲,鋼支架之間留有管道空間。鋼櫃體(tǐ)是木制構件(jiàn),可(kě)以靈活地挂在鋼支架上。這種材質盡管其外表有防腐塗料,但(dàn)難免有鏽蝕,一般用于儀器分(fēn)析室。鋼制實驗室家具的優點:堅固、美觀,能使用10年(nián)以上保持不變形,可(kě)以耐強酸、強堿,也是實驗室家具的發展方向。
2.1.3按實驗用途分(fēn)類
主要有化學實驗台、儀器實驗台、天平台、洗滌台等,種類繁多。實驗台根據實驗室布局不同,位于實驗室中間,稱爲島式實驗台;實驗台的一端靠牆則稱爲半島式實驗台;如(rú)果實驗台的一條長邊靠牆稱爲側邊實驗台。與之相(xiàng)适應的試劑架、洗滌台、器皿櫃也有所不同。有的還(hái)把實驗台分(fēn)爲單面實驗台和雙面實驗台,後者實指島式實驗台和半島式實驗台。
2.1.4台面
目前使用較多的台面材料有以下幾種:
環氧樹(shù)脂台面:主要爲加強型環氧樹(shù)脂成份,有平滑而安全的弧型收邊,是模具一體(tǐ)成型的化學台面闆。内外材質一緻,損傷時可(kě)修複還(hái)原。具卓越的耐酸堿、而撞擊、耐高溫(約800℃)能力。
耐蝕實心理(lǐ)化闆:系以篩選後之優質多重夾紙,浸泡于特殊酚液後經高壓熱(rè)固效應成型,并經表面特殊耐蝕處理(lǐ)。具有耐酸堿、耐撞擊、耐熱(rè)特性,經濟而耐用。
TRESPA(千思闆):成分(fēn)爲的木質纖維,三聚氰胺樹(shù)脂,經高溫高壓成型。
耐蝕理(lǐ)化貼面闆由添加特殊成份酚醛樹(shù)脂含浸的牛皮紙、白(bái)色及特殊表層紙經高溫、高壓處理(lǐ)而成。具有耐酸堿、耐撞擊、耐熱(rè)特性。經濟,耐用(配合基材使用)。
2.2 實驗用櫃
2.2.1藥品櫃
藥品櫃是化學實驗室必不可(kě)少的櫥櫃。主要放(fàng)置固體(tǐ)化學試劑和标準溶液,這兩者必須分(fēn)類放(fàng)置,不可(kě)混放(fàng)在一起。放(fàng)置化學試劑應分(fēn)類放(fàng)置,便于查找。同時爲了安全,藥品櫃應設置玻璃門(mén)窗(chuāng),櫃體(tǐ)也應具有一定的承重能力和防腐蝕性。
2.2.2專用櫃
(1)樣品櫃:放(fàng)置各類實驗樣品用的樣品櫃,應有分(fēn)格且可(kě)貼标簽等的隔闆,便于存放(fàng)樣品和查找樣品,因爲有些樣品,根據樣品的物理(lǐ)性質和化學穩定性而需放(fàng)入幹燥器保存,因此分(fēn)格有大(dà)有小,以便于存放(fàng)不同的樣品。
(2)藥品保管櫃:用于存放(fàng)液體(tǐ)試劑,如(rú)鹽酸、硝酸、過氯酸、有機(jī)試劑等揮發性藥品。一般爲木制,也有鋼制,可(kě)存放(fàng)規格不同的試劑。櫃子要求穩固,可(kě)以并排使用,也可(kě)以與地面牆壁固定。
(3)危險品保管櫃:适用于危險物品的簡單保管和短(duǎn)期保管,采用不鏽鋼制作(zuò),或耐火(huǒ)磚砌而成。
(4)玻璃器皿幹燥和保管櫃:洗淨後的下班器皿在托架上保存,托架用導軌與櫃體(tǐ)固定,使玻璃器皿存取方便,各層托架可(kě)根據器皿尺寸大(dà)小調節位置,器皿架通風(fēng)良好,易于清潔幹燥。
(5)通風(fēng)櫃:用于排除實驗工(gōng)作(zuò)中産生(shēng)的各種有毒有害氣體(tǐ)。櫃内應配置照(zhào)明、電源插座,必要時還(hái)應配置水槽水嘴等。
除此之外,還(hái)有工(gōng)具櫃、雜品櫃、更衣櫃等。
2.3 實驗椅凳
根據實驗需要,工(gōng)作(zuò)椅凳可(kě)有鋼制、木制。爲方便實驗和節約空間,通常用圓凳。圓凳若爲鋼制還(hái)可(kě)調節高度。儀器實驗室可(kě)有帶滑輪的靠背椅,便于操作(zuò)。