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規劃設計

實驗室設計與建設
  
一 、如何合理進行實驗室整體布局規劃設計?

  實驗室的整體設計是否合理、科學,對提高實驗室的效率、保障檢驗質量、降低樣品交叉污染概率及提高環境質量等都有特別重要的意義。無論是新建、擴建、或是改建項目,綜合考慮實驗室的總體規劃、合理布局和平面設計,以及供電、供水、供氣、通風、空氣凈化、安全措施、環境保護等基礎設施和基本條件。
  
  本著“安全、環保、實用、耐久、美觀、經濟、卓越、領先”的規劃設計理念,規劃設計主要分為多個方面:平面整體設計系統、分項結構功能設計系統、供、排水、及污水處理設計系統、電控系統、特殊氣體配送系統、有害氣體輸出、及廢氣系統等。
  
  化驗室的分類及職責
  
  化驗室也就是分析檢驗實驗室在學校、工廠、科研院所有其不同的性質 。學校的化驗室:學生、科研服務;工廠:設中央化驗室、理化室等;科研院所的化驗室:科學研究課題擔負測試及分析化學的研究工作。
  
  化驗室用房的特殊需求
  
  根據化驗任務需要,化驗室有貴重的精密儀器和各種化學藥品,其中包括易燃及腐蝕性藥品。另外,在操作過程中常產生有害的氣體或蒸氣。因此,對化驗室的房屋結構、環境、室內設施等有其特殊的要求,在籌建新化驗室或改建原有化驗室時都應考慮。
  
  化驗室用房大致分為三類:精密儀器實驗室、化學分析實驗室、輔助室(辦公室、儲藏室、鋼瓶室等)。 化驗室要求遠離灰塵、煙霧、噪音和震動源的環境中。因此化驗室不應建在交通要道、鍋爐房、機房及生產車間近旁(車間化驗室除外)。
  
  1. 精密儀器室
  
  精密儀器室要求具有防火、防震、防電磁干擾、防噪音、防潮、防腐蝕、防塵、防有害氣體侵入的功能,室溫盡可能保持恒定。溫度應在15~30℃,有條件的最好控制在18~25℃。濕度在60%-70%,需要恒溫的儀器室可裝雙層門窗及空調裝置。
  
  大型精密儀器室的供電電壓應穩定,一般允許電壓波動范圍為±10%。必要時要配備附屬設備(如穩壓電源等)。為保證供電不間斷,可采用雙電源供電。應設計有專用地線,接地極電阻小于4Ω。
  
  2.化學分析室
  
  在化學分析室中進行樣品的化學處理和分析測定,工作中常使用一些小型的電器設備及各種化學試劑,如操作不慎也具有一定的危險性,針對這些使用特點,在化學分析室設計上應注意以下要求:
  
  (1)建筑要求  建筑應耐火,材料具有防火性能;窗戶要能防塵;室內采光要好;門應向外開。
  
  (2)供水和排水 供水要保證必須的水壓、水質、和水量以滿足儀器設備正常運行的需要,室內總閥門應設在易操作的顯著位置,下水道應采用耐酸堿腐蝕的材料,地面應有地漏。
  
  (3)通風設施  由于化驗工作中常常會產生有毒或易燃的氣體,應有良好的通風條件 。
  
  ① 全室通風  采用排氣扇或通風豎井,換氣次數一般為5次/時。
  
  ② 局部排氣罩 一般安裝在大型儀器發生有害氣體部位的上方。在教學實驗室中產生有害氣體的上方,設置 局部排氣罩以減少室內空氣的污染。
  
  ③ 通風柜 這是實驗室常用的一種局部排風設備。內有加熱源、水源、氣源、照明等裝置。
  
  (4)煤氣與供電  有條件的化驗室可安裝管道煤氣。化驗室的電源分照明用電和設備用電。照明最好采用熒光燈。設備用電中,24h運行的電器如冰箱單獨供電,其余電器設備均由總開關控制,烘箱、高溫爐等電熱設備應有專用插座、開關及熔斷器。在室內及走廊上安裝應急燈,備夜間突然停電時使用。室內必須安裝過裁漏電保護裝置,保證用電及設備安全。
  
  (5) 實驗臺  實驗臺主要由臺面、支架和柜體組成,為方便操作,臺上可設置藥品架,滴水架、臺的兩端可安裝水槽,水槽可根據自身要求安裝緊急洗眼器。
  
  實驗臺面一般寬750mm,長根據房間尺寸,可為1500-3000mm,高可為800-850mm。臺面常用貼面理化板、實芯理化板、耐腐人造石或水磨石預制板等制成。理想的臺面應平整、不易碎裂、耐酸堿及溶劑腐蝕,耐熱,不易碰碎玻璃器皿等。
  
  3.藥品儲藏室
  
  由于很多化學試劑屬于易燃、易爆、有毒或腐蝕性物品,故不要購置過多。儲藏室存放少量近期要用的化學藥品,且要符合危險品存放安全要求。要具有防明火、防潮濕、防高溫、防日光直射、防雷電的功能。藥品儲藏室房間應朝北、干燥、通風良好,頂棚應遮陽隔熱,門窗應堅固,窗應為高窗,門窗應設遮陽板。門應朝外開。易燃液體儲藏室室溫一般不許超過28℃,爆炸品不許超過30℃。少量危險品可用鐵板柜或水泥柜分類隔離貯存。室內設排氣降溫風扇,采用防爆型照明燈具。備有消防器材。可以符合上述條件的半地下室為藥品儲藏室。
  
  4.鋼瓶室
  
  易燃或助燃氣體鋼瓶要求安放在室外的鋼瓶室內,鋼瓶室要求遠離熱源、火源及可燃物倉庫。鋼瓶室要用非燃或難燃材料構造,墻壁用防爆墻,輕質頂蓋,門朝外開。要避免陽光照射,并有良好的通風條件。鋼瓶距明火熱源10m以上,室內設有直立穩固的鐵架用于放置鋼瓶。有條件的用戶可安裝報警器和通風裝置。
  
  平面設計系統需要考慮的
  
  平面設計我們主要考慮以下幾個方面的因素:
  
  1、疏散、撤離、逃生、順暢、無阻,安全通道;一般實驗室門主要向里開,但如設置有爆炸危險的房間,房門應朝外開,房門材質最好選擇壓力玻璃。
  
  2、人體學(前后左右工作空間),完美的設備與科技工作者操作空間范圍的協調搭配體現了科學化、人性化的規劃設計。
  
  3、專業學科功能。實驗室通常按物理學,無機化學,有機合成化學,生物學來分類。
  
  功能與布局需要注意的
  
  根據實驗室工作的特性,應配備辦公室、檔案室(報告編制室)、接樣室及樣品儲藏室、大型儀器室、小儀器室、天平室、化學實驗及樣品 前處理室、電烤室、洗滌室、理化室、實驗用水(超純水)制備室、暗房、試劑儲藏室。
  
  1.非受控區
  
  (1)辦公室:供科室人員在工作之余,學習、探討工作中出現的問題; 整理原始數據、書寫原始報告。
  
  (2)檔案室(編制報告室):用于報告的編制及打印、科室資料的儲藏及查閱。
  
  (3)收樣室:獨立的樣品存儲室,存儲柜功能區間劃分清楚,標明未檢樣品、再檢樣品和已檢樣品。樣品室必須干燥、通風、防塵、防鼠。
  
  2.受控區
  
  化學實驗室及樣品前處理室
  
  化學基本實驗室,主要是進行容量分析、離子測定、氧化還原等實驗。
  
  實驗室、理化室必須有排風設施,獨立的通風柜,有機、無機前處理分開;墻、地板、試驗臺、試劑柜等要絕緣、耐熱、耐酸堿、耐有機試劑腐蝕;地面應有地漏,防倒流。設置中央實驗臺的實驗室應設供實驗臺用用的上下水裝置、電源插頭。
  
  帶試劑架的實驗臺及輔助工作臺,需考慮設在實驗室內的研究空間或電腦臺,藥品柜、器皿柜、落地安置的儀器設備、急救器等。
  
  大型儀器室
  
  電壓、電流、溫濕度符合要求,需要防靜電地板,溫度控制15-25度,濕度60-70%,互相有干擾的儀器設備不要放在同一室,檢驗無機物質儀器要有排氣斗,檢驗有機物質的儀器有可調排風罩。
  
  儀器分析實驗室
  
  主要設置各種大型精密分析儀器,同時也包括普通小型分析儀等,一般設計的裝備有:儀器臺、實驗臺、通風柜、天平臺、電腦臺、氣瓶柜、洗滌臺、器皿柜、藥品柜、急救器、萬向排氣罩、原子吸收罩等。以下列出各類儀器分析實驗室的要求,以供參考。
  
  氣相色譜分析室
  
  主要是對容易轉化為氣態而不分解的液態有機化合物及氣態樣品的分析。
  
  儀器設備主要有氣相色譜儀,具有計算機控制系統及數據處理系統,自動化程度很高,對有機化合物具有高效的分離能力,所用載氣主要有:H2、N2、Ar、He、CO2等。
  
  但對高沸點化合物,難揮發的及熱不穩定的化合物、離子化合物、高聚物的分離卻無能為力。
  
  要求局部排風及避免陽光直射在儀器上,避免影響電路系統正常工作的電場及磁場存在,一般設計:儀器臺(應離墻以便儀器維修)、萬向排氣罩、電腦臺(一般在儀器臺旁配置)、邊臺、洗滌臺、試劑柜等。
  
  光譜分析室
  
  主要是根據物質對光具有吸收、散射的物理特征及發射光的物理特性,在分析化學領域建立化學分析。
  
  主要的儀器是原子發射光譜儀、原子吸收光譜儀,分光光度計、原子熒光光譜儀、熒光分光光度計、X射線熒光儀、紅外光光譜儀、電感耦合等離子體(LCP)光譜儀、拉曼光譜儀等。
  
  實驗室應盡量遠離化學實驗室、以防止酸、堿、腐蝕性氣體等對儀器的損害,遠離輻射源;室內應有防塵、防震、防潮等措施。
  
  儀器臺與窗、墻之間要有一定距離,便于對儀器的調試和檢修。應設計局部排風。使用原子吸收罩排風較為適宜。
  
  供排水設計系統
  
  供排水設計系統主要是為前期實驗室建筑設計服務。水嘴分為急流水嘴和緩流水嘴。
  
  電控系統
  
  實驗室用電主要包括照明電和動力電兩大部分。
  
  動力電主要用于各類儀器設備用電、電梯、空調等的電力供應。實驗室供電系統也是實驗室最基本的條件之一。
  
  電源插座有:10A、16A、20A;漏電保護開關、過載保護開關等。
  
  電源插座應遠離水源和煤氣、氫氣等噴嘴口,并不影響實驗臺儀器的放置和操作位置。
  
  線槽主要多功能鋼線槽(主要用于試劑架上)和PVC線槽配西班牙插座(主要用于邊臺和中央臺臺面上).
  
  特殊氣體配送系統
  
  實驗室用氣主要有不燃氣體(氮氣、二氧化碳);惰性氣體(氬氣、氦氣等)易燃氣體(氫氣、一氧化碳);劇毒氣體(氟氣、氯氣);
  
  助燃氣體(氧氣)組成。除不燃氣體、惰性氣體外其它氣體不得進行實驗室。可以通過輸氣管接到各實驗室內。一般氣相室配置氦氣(He)、氮氣(N2)。氣質聯用室配置了氮氣、氫氣、氧氣。氫氣管線上的連接管件都要連接后焊接,嚴禁有泄漏的可能。所有的管線在安裝完畢后一定要做氣密性實驗,并在使用前要先除油。氣瓶裝瓶時,易燃易爆與惰性氣體同柜,杜絕兩種易燃氣體同瓶裝一柜。
  
  有害氣體輸出系統
  
  實驗室內往往存在許多不利于人體健康的化學物質污染源,特別是有害氣體,將其排除非常重要。
  
  實驗室的最新觀念就是將整個實驗室當作是一臺排煙柜,如何有效的控制各種進排氣,達到既安全又經濟的效果是至關重要的。
  
  實驗室常用排風設備主要有:通風柜、原子吸收罩、萬向排氣罩、吸頂式排氣罩、臺上式排氣罩等。其中通風柜最為常見。
  
二 、化學實驗室與精密儀器室規劃設計要點

  一、化驗室的分類及職責
  
     化驗室也就是分析檢驗實驗室在學校、工廠、科研院所有其不同的性質。
  
     學校的化驗室一類是為學生進行分析化學實驗用的教學基地,另一類是為科研服務的亦兼有科研性質的分析化學研究室。
  
  工廠設中央化驗室、理化室等。車間化驗室主要擔負生產過程中成品、半成品的控制分析。中央化驗室主要擔負原料分析、產品質量檢驗任務,并擔負分析方法研究、改進、推廣任務及車間化驗室所用的標準溶液的配制、標定等工作任務。
  
     科研院所的化驗室除為科學研究課題擔負測試任務外,也進行分析化學的研究工作。
  
  二、化驗室設計要求
  
  根據化驗任務需要,化驗室有貴重的精密儀器和各種化學藥品,其中包括易燃及腐蝕性藥品。另外,在操作過程中常產生有害的氣體或蒸氣。因此,對化驗室的房屋結構、環境、室內設施等有其特殊的要求,在籌建新化驗室或改建原有化驗室時都應考慮。
  
  化驗室用房大致分為三類:精密儀器實驗室、化學分析實驗室、輔助室(辦公室、儲藏室、鋼瓶室等)。
  
  化驗室要求遠離灰塵、煙霧、噪音和震動源的環境中,因此化驗室不應建在交通要道、鍋爐房、機房及生產車間近旁(車間化驗室除外)。為保持良好的氣象條件,一般應為南北方向。
  
  精密儀器室要求具有防火、防震、防電磁干擾、防噪音、防潮、防腐蝕、防塵、防有害氣體侵入的功能,室溫盡可能保持恒定。為保持一般儀器良好的使用性能,溫度應在15~30℃,有條件的最好控制在18~25℃。濕度在60%-70%,需要恒溫的儀器室可裝雙層門窗及空調裝置。
  
  儀器室可用水磨石地或防靜電地板,不推薦使用地毯,因地毯易積聚灰塵,還會產生靜電、大型精密儀器室的供電電壓應穩定,一般允許電壓波動范圍為±10%。必要時要配備附屬設備(如穩壓電源等)。為保證供電不間斷,可采用雙電源供電。應設計有專用地線,接地極電阻小于4Ω。
  
  氣相色譜室及原子吸收分析室因要用到高壓鋼瓶,最好設在就近室為能建鋼瓶室(方向朝北)的位置。放儀器用的實驗臺與墻距離500mm,以便于操作與維修,室內有有良好的通風,原子吸收儀器上方設局部排氣罩。
  
  微型計算機和微機控制的精密儀器對供電電壓和頻率有一定要求。為防止電壓瞬變、瞬時停電、電壓不足等影響儀器動作,可根據需要選用不間斷電源(UPS)。
  
  在設計專用的儀器分析室的同時,就近配套設計相應的化學處理室,這在保護儀器和加強管理上是非常必要的。
  
  設置
  
  局部排氣罩以減少室內空氣的污染。
  
  通風柜 這是實驗室常用的一種局部排風設備。內有加熱源、水源、照明等裝置。可采用防火防爆的金屬材料制作通風柜,內涂防腐涂料,通風管道要能耐酸堿氣體腐蝕。風機可安裝在頂層機房內,并應有減少震動和噪音的裝置,排氣管應高于屋頂2m以上。一臺排風機連接一個通風柜較好,不同房間共用一個風機和通風管道易發生交叉污染。通風柜在室內的正確位置是放在空氣流動較小的地方,或采用較好的狹縫式通風柜。通風柜臺面高度800mm,寬750mm,柜內凈高1200-1500mm,操作口高度800mm,柜長1200-1800mm。條縫處風速0.3-0.5m/s視窗開啟高度為300-500mm。擋板后風道寬度等于縫寬2倍以上。
  
  煤氣與供電 有條件的化驗室可安裝管道煤氣。化驗室的電源分照明用電和設備用電。照明最好采用熒光燈。設備用電中,24h運行的電器如冰箱單獨供電,其余電器設備均由總開關控制,烘箱、高溫爐等電熱設備應有專用插座、開關及熔斷器。在室內及走廊上安裝應急燈,備夜間突然停電時使用。
  
  實驗臺 實驗臺主要由臺面、臺下的支架和器皿柜組成,為方便操作,臺上可設置藥品架,臺的兩端可安裝水槽。
  
  實驗臺面一般寬750mm,長根據房間尺寸,可為1500-3000mm,高可為800-850mm。臺面常用貼面理化板、實芯理化板、耐腐人造石或水磨石預制板等制成。理想的臺面應平整、不易碎裂、耐酸堿及溶劑腐蝕,耐熱,不易碰碎玻璃器皿等。
  
  輔助用室
  
  (1)藥品儲藏室 由于很多化學試劑屬于易燃、易爆、有毒或腐蝕性物品,故不要購置過多。儲藏室僅用于存放少量近期要用的化學藥品,且要符合危險品存放安全要求。要具有防明火、防潮濕、防高溫、防日光直射、防雷電的功能。藥品儲藏室房間應朝北、干燥、通風良好,頂棚應遮陽隔熱,門窗應堅固,窗應為高窗,門窗應設遮陽板。門應朝外開。易燃液體儲藏室室溫一般不許超過28℃,爆炸品不許超過30℃。少量危險品可用鐵板柜或水泥柜分類隔離貯存。室內設排氣降溫風扇,采用防爆型照明燈具。備有消防器材。可以符合上述條件的半地下室為藥品儲藏室。
  
  (2)鋼瓶室 易燃或助燃氣體鋼瓶要求安放在室外的鋼瓶室內,鋼瓶室要求遠離熱源、火源及可燃物倉庫。鋼瓶室要用非燃或難燃材料構造,墻壁用防爆墻,輕質頂蓋,門朝外開。要避免陽光照射,并有良好的通風條件。鋼瓶距明火熱源10m以上,室內設有直立穩固的鐵架用于放置鋼瓶。  
  
三、科學實驗室安全防護系統設計規范

  實驗室是科技的搖籃,實驗室安全防護系統是保證實驗室安全的前提條件,是為了將實驗室潛在的職業危險降至最低,以創造健康安全的工作環境。保護對象包括人員的安全、樣品的安全、儀器的安全、運行系統的安全及環境的安全。實驗室安全防護系統包括實驗室硬件建設與軟件管理,本文重點闡述實驗室硬件建設。
  
  實驗室安全防護系統設計的安全清單
  
  實驗室建筑物的安全
  
  實驗室人員的安全
  
  辦公室人員的安全
  
  外來人員的安全
  
  實驗室儀器與設備的安全
  
  實驗樣品的安全
  
  有毒藥品的安全
  
  易燃易爆物品的安全
  
  壓縮空氣的安全
  
  空調與通風系統的安全
  
  氣流交叉污染的防護
  
  實驗室生物安全保障
  
  緊急個人防護措施
  
  靜電、振動、噪音、雷電的防護
  
  污染性與放射性物質的處理
  
  消防系統的安全
  
  實驗室照明系統的安全
  
  實驗室安全防護一般規定
  
  1.科學實驗建筑底層的門、窗宜采取安全防盜措施
  
  2.放射性物質貯存場所應設置防盜門、防盜窗及報警裝置等設施
  
  3.對限制人員進入的實驗區應在其明顯部位或門上設置警告裝置或標志,對放射源的貯存室除應設置警告裝置或標志外,還應設有防火、防盜及報警裝置等設施
  
  4.有貴重儀器設備的實驗室的隔墻應采用耐火極限不低于1h的非燃燒體
  
  5.由一個以上標準單元組成的通用實驗室的安全出口不宜少于兩個
  
  6.易發生火災、爆炸、化學品傷害等事故的實驗室的門宜向疏散方向開啟
  
  7.凡進行對人體有害氣體、蒸汽、氣味、煙霧、揮發物質等實驗工作的實驗室,應設置排毒柜
  
  8.含汞的實驗室應設置特別的排毒柜,該類實驗室的地面、樓面、墻面、天花、實驗臺、門、窗等均應采用不開裂、不吸附、不滲透的材料,并應設有集泵槽、溝、瓶等設施,地面、樓面應有不小于1%的坡度,地溝、地漏應具有收集散失泵的功能,室內下部應設排風口
  
  9.凡經常使用強酸、強堿、有化學品燒傷危險的實驗室,在出口就近處宜設置緊急噴淋器及緊急洗眼器,緊急噴淋器及緊急洗眼器的給水管須配置過濾系統,以保證水質的潔凈
  
  10.必須存放少量入場使用的化學危險品的實驗室,應設置24h持續通風的專用化學品儲存柜或排毒柜
  
  11.放射性同位素實驗室的廢氣、廢液、固體廢物的處理及處置應符合國家有關規范
  
  12.所有弱電機房及弱電豎井均就近與搶斷接地系統相連,并作為局部等電位。接電電阻不大于1Ω,所有弱點系統進出建筑物纜線均應加保護器
  
  13.對于空調設備、真空泵、給排水設備、空氣壓縮機等產生高分貝噪聲的設備,須集中在一個可控的公共區域被存放,并適當增加隔音設施
  
  14.生物安全柜不能與排毒柜共用通風系統
  
  實驗室消防系統應采用給水系統與干冰系統相結合的方式。室內消防給水體系包括普通消防系統、自動噴灑消防給水系統和水幕消防給水系統等。實驗樓、庫房等箭簇無在必要時應設立室外消防給水系統,由室外消防給水管道、室外消火栓、消防水泵等組成,應對距消火栓以及消防水池最近處得消防泵進行試壓試驗。儀器室不能用噴水滅火,避免損壞儀器,應采用干冰滅火。滅火器設于走廊內,每個消火栓的控制保護范圍15m。
  
  通風管道經過防火分區的地方,無論是墻面還是結構樓層,都須配防火閘,防火閘啟動后必須可以復位。
  
  風量小于7m3/s的空調機組、統一防火分區的空調機組以及滿布噴淋的箭鏃無需設風管煙氣探測。風管煙氣探測為光電式,并與大樓火災報警系統聯動同時關閉空調機組。
  
  每個實驗室模塊均有熱感或煙感火警探頭,與中央火警系統連接,配聲光報警,最好與當地消防機構聯網,消防人員可根據聲光報警的信號及時找到火警的位置并馬上作出反應,以保證安全。
  
四、物理化學實驗室的通風設計理念
  
  結合實驗室設計為實例,探討了我國國家標準GB、行業標準JGG和美國ASHRAE 在化驗室通風設計標準的一些規定。對它們的特點進行分析之后提出了更加健全的物理化學實驗室設計方案。
  
  實驗室設計是行業中常用的專項設計,包括了化學、生物、動物、物理實驗室等各個類別。空調通風系統的設計包含了空氣處理、制冷加熱和除濕、氣流組織、控制、安全等部分,它們是一個整體而不是獨立系統。建工行業曾經出版過 JGJ91-93《科學實驗室設計規范》,但如今過去了17年,期間出現了很多新的技術和標準,在國外則有SEFA、ASHRAE等組織有過專項研究。
  
  對實驗室設計的功能了解是通風系統選擇和設計的決定因數。提供一個安全的環境給工作人員是首要目標在實驗室的系統設計中。設計者要徹底研究所有的因數,找到最合適的設計。除恒溫恒濕間的環境,其他房間只需要溫度控制,并且都沒有潔凈要求。ASHRAE規定實驗室空調和通風設計參數包括以下:
  
  1)室內外溫度濕度要求; 2)空氣質量;
  
  3)設備和工藝熱負荷,包括顯熱和潛熱;
  
  4)內部負荷的預期增加;
  
  5)最小換氣次數; 6)進風和補風;
  
  7)排風設備類型; 8)控制和報警;
  
  9)通風柜的尺寸和數量的調整可能;
  
  10)房間壓差;11)設備和電源的備用。
  
  對其中實驗室設計中的常用4個通風標準包括換氣次數,送排風形式,房間壓差和控制系統進行了闡述。大大節約了通風標準的成本。這將是新型通風柜最大的優點:節能!

  1 換氣次數的選擇
  
  《化工采暖通風和空調調節設計規范》規定化驗室房間的最小換氣量一般在6 次/h~8 次/h。 實驗室內的整體換氣次數應由下列風量之決定:從局部排風設備或其他房間排風所排出的總風量;帶走房間熱負荷所需的制冷風量;最小換氣次數需求。在使用情況下.實驗室設計中的最小換氣次數應維持6 次/h~10 次/h。
  
  在通常情況下>10 次/時房間換氣次數被認為是合適的。但是當實驗室設計內有可能產生高熱負荷的分析設備,或房間內有較大量的局部排風時,則可能需要相應增大換氣量。濕法化學室有通風柜,加熱間有大量的加熱爐。通風柜的計算方法則參照《化工采暖通風和空調調節設計規范》中對輕、中度危害或有危險的有害物質,在室內頂棚有補風的情況下,通風柜的操作口最小吸風面速度0.5m/s。對于通風柜的使用率,當通風柜的數量大于2 個時,則應該取60%~70%同時使用率。加熱爐則是以維持爐內加熱溫度的熱平衡法則計算所需的排風量。通過以上可以計算出總的安全通風量,此外負荷計算的空調風量,還有最小換氣次數10 次進行比較,三者取最大值。
  
  2 送風和排風形式
  
  《化工采暖通風和空調調節設計規范》規定化驗室的排風量較大時,應設置室外新風補風系統,并計入新風負荷。
  
  《科學實驗室建筑設計規范》規定每個排風裝置宜設獨立的排風系統。同一個實驗室設計內的所有排風裝置宜合用一個排風系統。工作時間連續使用排風系統的實驗室應設置送風系統,送風量宜為排風量的70%,并應根據工藝要求對送風進行空氣凈化處理。對于采暖地區,冬季應對送風進行加熱。送風氣流不應破壞實驗室排風裝置的正常工作。
  
  從化學實驗室設計內排出的氣體均需直接排出室外,而不能循環利用。因此,除非化學實驗室也有潔凈要求否則均需保持其相對于相鄰區域為負壓。而是否選擇 100%全新風送風系統,應做為實驗室危險評估的一個重要部分。
  
  實驗室設計各個單元間設置了獨立的排風系統,排風都安裝在屋頂上。濕法化學間和加熱間由于產生有毒、腐蝕、高溫的氣體,必須采用全新風處理。其他如工作人員進行計算機分析的通用實驗間和進行材料測試的恒溫恒濕間,100%全新風送風系統并不是唯一的選擇。因為實驗室不同的工藝職能,不一定要全新風通風或全新風空氣處理。能滿足工藝只能是首要的,100%的新風是針對通風柜的環境,而對于一般實驗室循環空氣處理能達到要求的,就不必要100%全新風。何況在全新風的空調環境下,能耗非常高。
  
  3 房間壓差
  
  《化工采暖通風和空調調節設計規范》規定化驗室應保持相對負壓。
  
  所有從化學實驗室內排出的氣體均需直接排出室外,而不能循環利用。因此,除非化學實驗室也有潔凈要求否則均需保持其相對于相鄰區域為負壓。
  
  這個規定其實要根據具體的實施對象。本項目中恒溫恒濕間需要嚴格的溫度、濕度控制范圍,應該設計成正壓。因為如果設計成負壓,則相鄰區域的空氣去進入,一方面可能破壞溫、濕度的控制精;另一方面如果污染的空氣進入,也可能造成安全問題。而對于濕法化學間和加熱間,為防止有毒、腐蝕、高溫的氣體或揮發物散發到房間,甚至散發到其他的區域,設計成負壓是必須的。實驗室建筑的辦公區域,應相對于走廊和實驗室始終維持正壓。實驗室內氣流應從低危險區域流向高危險區域,最終通過各類通風柜或加熱設備排到室外。
  
  4 控制系統
  
  控制應該把以上幾項綜合起來,可以滿足整個實驗室設計的房間壓力、各房間壓差、通風量、溫濕度和各方面的安全控制要求,同時降低能耗。實驗室內往往存在許多不利于人體健康的化學物質污染源,特別是有害氣體,將其排除非常重要。但與此同時,能源往往會被大量的消耗,因而實驗室的通風控制系統的要求從早期定風量,雙穩態,變風量系統,到最新的適應性控制系統。所謂最為安全、舒適的環境,并要求最節能的方式是不能太過于奢望。系統響應迅速確保人身安全,以最高的精確性正確控制送排風的平衡和室內壓力,提供最大的穩定性。盡量降低用戶前期投入,同時減少用戶在運行、能源消耗及維護等方面的費用。
  
  實驗室控制一方面調整設備的溫度和濕度控制;另一方面監控安全設施保護工作人員,用哪個系統,只要對當前實驗室是合適的。
  
  化學實驗室設計的通風采用定風量還是變風量控制系統,這取決于設計者、使用者和設施管理者對其所要求的功能初次投資和運行費用等問題的綜合考慮。定風量(CAV)系統被設計用來為所有的通風柜和加熱爐提供總的排風流量,不管這些通風柜和加熱爐是否被占用,總的流量都保持一定。
  
  實驗室設計的通風設計首要解決的問題是安全性問題,還要考慮到為實驗人員創造一個舒適的工作環境,解決溫度、氣流、噪音的問題,同時要保證最低的能源消耗,系統穩定,容易控制,易于操作管理。簡而言之就是要從安全、舒適、節能、可靠運行方面進行設計。通過對此類型化學實驗室涉及的換氣次數、送排風形式、房間壓差、控制系統標準。
  
  建議:
  
  1)換氣次數至少應該以下三項指標值中取最大值:實驗室工作區的設備的排風量,制冷負荷量對應的風量,最小換氣次數為10次/h 風量;
  
  2)根據實際工作環境確定是否100%新風量;
  
  3)通常情況下,走廊、辦公區、實驗區為氣流的流動方向,上游相鄰區為正壓;
  
  4)定風量仍然是經濟實用的控制系統,能夠滿足部分實驗室要求,做好將來擴容的措施。
  
五、如何建立生物安全實驗室質量管理體系?

  1 質量與生物安全管理體系的建立
  
  實驗室質量管理體系的建立是要有明確的目的及規范的管理,有效的制約和高效的機制, 能自我發展和完善的有機整體。
  
  在病原微生物實驗室進行的檢測工作的質量管理作為單位質量管理體系的有機組成部分有關生物安全方面的特殊要求包括:實驗室準入,操作規范, 個人防護、 健康監護、 消毒效果評估, 菌毒種保管, 廢棄物處理和意外處置、 實驗室生物風險評估等各項生物安全規章制度應編入單位實驗室質量體系文件;質量與生物安全管理體系必須確定總負責人, 明確管理部門, 檢測部門、 保障部門、 部門職責、 相互關系以及各部門負責人的責任、權利和義務;生物安全管理委員會, 要建立生物安全監督員和內審員隊伍, 定期進行生物安全督促檢查;要求各部門執行本單位編制的實驗室質量與生物安全管理體系文件,并按文件規定的程序開展各項管理活動, 維持體系的運行和改進。
  
  2 人員管理
  
  實驗室生物安全工作的關鍵是人,實驗室人員缺乏實驗室生物安全意識, 將在各個環節產生暴露的風險。因此必須大力抓好實驗室生物安全人才隊伍建設。
  
  人員準入病原微生物實驗室要嚴把準入關,用制度保證所有實驗人員尤其是客座人員和新工作人員必須接受生物安全防護知識及實驗室制度、 安全操作規程以及實驗潛在的危險等相關內容培訓并考核合格,持證上崗;在操作前簽署生物安全《知情同意書》 ,并經實驗室負責人批準后方能進入。一般情況下,易感人員或感染后會出現嚴重后果的人員,不允許進入實驗室或動物房, 例如, 身體受到開放性損傷、患發熱性疾病以及患有免疫缺陷或免疫抑制的人等。
  
  人員培訓所有實驗人員還必須每年更新知識,接受一次附加培訓。培訓方式可分為全員培訓和專項培訓,專項培訓又有管理和操作兩類。重點在防止氣溶膠產生的操作, 銳器操作、 生物安全柜的使用、 防護用品穿戴、 樣本運輸、意外事故處理、 逃生演練等, 以達到增強生物安全防范意識的目的。
  
  健康監護實驗室人員的健康監測也是病原微生物實驗室實驗室的一個重要工作,實驗室應充分了解每個病原的生物危害性, 制定健康監護計劃, 儲備預防性藥物。針對致病力、 傳播力采取服藥、 打免疫針的手段, 進行防范;對患病的實驗人員要及時甄別, 只要其臨床體征和所從事的病原相關就要進行干預和醫療管理, 提高預警能力。
  
  3 菌(毒)種和陽性樣本的管理
  
  菌(毒)種和陽性樣本在流轉過程中既要保持生物的原始特性, 還要考慮也是傳染源,既要避免意外暴露還要防止惡意利用或生物恐怖襲擊。
  
  菌(毒)種和陽性樣本的保存要按照國家相關規定, 一類或國家規定需上交國家菌(毒)種保藏單位的菌(毒)種應及時交送。對二、 三、 四類菌(毒)種和陽性樣本要建立專門的、規范的保管室,實行雙人雙鎖管理制度。注意保存場所和設施應具備一定的防盜能力, 人員進出能得到控制, 備有消毒、 急救和防護用品, 建立檢查、 銷毀和領用制度, 疑似樣本和菌毒種的管理應參照執行。
  
  菌(毒)種和陽性樣本的運輸運送人員應熟悉相關的生物安全知識并采取相應安全防護措施。跨省運輸可感染人類的高致病性病原微生物菌(毒)或樣本時, 還必須將申請材料報省人民政府衛生主管部門審核同意后, 遞交上級相關機構,頒發準運證書后, 方可運送。
  
  4 環境與設備管理
  
  按國家標準《實驗室生物安全通用要求》(GB19489 -2008)對實驗室生物安全實行分級管理。
  
  實驗室環境與設施設備要求生物安全二級(BSL - II)實驗室是使用最多、涉及最廣的生物安全實驗室, 除滿足生物安全一級(BSL - I)實驗室設施和設備要求外, 還應在實驗室內配備生物安全柜,高壓蒸汽滅菌器、 洗眼設施, 防止節肢、 嚙齒動物進入的設計, 有可自動關閉門及可視窗, 防蟲紗窗等。
  
  確保實驗室設備的正常使用實驗室設備和消耗材料應確保質量,制定操作規程, 合理使用, 規范操作。高濃度的感染材料必須在生物安全柜操作, 高壓滅菌器要考慮放置地點, 銳器的使用和存放也應合乎要求, 消防器具不但在品種上要滿足實驗室的特殊要求,而且要在保質期內使用。
  
  5 廢棄物安全
  
  管理廢棄物安全管理是防止生物安全事件的重要一環。病原微生物實驗室的培養物、儲存物、垃圾以及其他廢棄物的處理和處置必須以安全為目的,首先應就地消毒滅菌,進行無害化處理,利器還必須置于堅固、防漏 有蓋的容器,密閉后運出實驗室銷毀。實驗室不但要制定消毒制度,儲備消毒劑,而且要確保消毒劑的有效性并對消毒效果進行判定。
  
  6 個人防護和應急預案
  
  不同的防護等級要求不同的防護用品及管理要求。在生物安全二級(BSL - Ⅱ)實驗室至少應有一套防護用品,包括頭部、面部、身體、手部、足部防護等。實驗室常用的防護手套, 防護服應制定一定的保有量和保質期檢查制度, 避免到用時才發現沒有防護用品或使用過期防護用品的情況。當發生實驗室意外時,應執行應急預案, 服從現場指揮官的調度。在物資儲備上做好準備,主要是應急照明、報警、維護、急救和消毒幾個方面, 不僅要備好照明燈、報警電話號碼、工具箱、急救箱、洗眼器、緊急噴淋器、 消毒器械和消毒劑等物品,并且在程序上還要對火警、盜搶、水險、設備故障、樣本泄露和人員暴露或感染等各種情況的處理方法進行規定
  
  病原微生物實驗室的安全性取決于實驗人員的安全意識,實驗室設施的建設, 防護設備的配置和管理體系的完善。領導重視, 建立管理隊伍, 明確職能分工和部門職責, 加強培訓和交流, 才能提高管理水平。
  
長沙品瑞實驗室設備制造有限公司  
  
2016.05.01       


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