環(huán)境檢測實驗室設計

環(huán)境監(jiān)測是通過對人類和環(huán)境有影響的各種物質的含量、排放量的檢測，跟蹤環(huán)境質量的變化，確定環(huán)境質量水平，為環(huán)境管理、污染治理等工作提供基礎和保證。環(huán)境保護日益被重視起來，隨之環(huán)境監(jiān)測市場不斷擴大， 傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測站已經不能完全滿足社會的環(huán)境監(jiān)測需求，國家逐步開放了環(huán)境監(jiān)測領域，民營力量加入了進來。專業(yè)從事環(huán)境監(jiān)測，且具備CMA資質，開展的項目與環(huán)境監(jiān)測站幾乎相同的民營監(jiān)測機構已成為社會委托性質的環(huán)境監(jiān)測的首選。其監(jiān)測領域包括：水和廢水監(jiān)測、噪聲監(jiān)測、環(huán)境空氣和廢氣監(jiān)測、室內空氣質量檢測、土壤/底泥監(jiān)測等。

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面對當今環(huán)境監(jiān)測實驗室現狀，結合國內其他一些環(huán)境監(jiān)測實驗室的設計優(yōu)點，亮點，來談談一下的環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控中心實驗室規(guī)劃設計布局方案。本著“安全、環(huán)保、科學、實用、耐久、經濟、美觀、領先”的規(guī)劃設計理念，此規(guī)劃設計方案主要分為平面設計系統(tǒng)、單臺結構功能設計系統(tǒng)、供排水設計系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、氣體配送系統(tǒng)、氣體排出系統(tǒng)六個方面進行考慮。

一、平面設計系統(tǒng)
1.人體學
完美的設備與實驗室工作者操作空間范圍的協(xié)調搭配體現了科學化、人性化的規(guī)劃設計。
在做平面設計的時候，首先要考慮的因素就是安全，實驗室是最容易發(fā)生爆炸、火災、毒氣泄漏等事件的地方，所以在做平面設計的時候，應盡量地要保持實驗室的通風流暢、逃生通道暢通。
天平臺、儀器臺不宜離墻太近，離墻40CM為宜。為了在工作發(fā)生危險時易于疏散，實驗臺過道全部通向走廊。實驗室走廊凈寬度宜為2.5-3.5米，普通實驗室雙門寬以1.1-1.5米為宜，單門寬以0.8-0.9米為宜。
2、實驗室功能分類
根據監(jiān)測監(jiān)控中心實驗室檢測分析功能的不同，主要將實驗室分為五類：普通化學實驗室、物理監(jiān)測實驗室、儀器分析實驗室、潔凈實驗室（無菌實驗室）和輔助實驗室。
普通化學實驗室，主要是進行容量分析、離子測定、氧化還原等實驗，一般設計的裝備有：實驗臺、洗滌臺、通風柜、萬向排氣罩及管道檢修井；帶試劑架的實驗臺及輔助工作臺，另外還需設置藥品柜、器皿柜、落地安置的儀器設備、急救器等。
物理監(jiān)測實驗室，主要是進行物理性監(jiān)測分析實驗，比如：噪聲分析、輻射監(jiān)測分析、惡臭分析等實驗，一般設計的裝備有：實驗臺與洗滌臺，通風柜、萬向排氣罩及管道檢修井等。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器等，一般設計的裝備有：儀器臺、實驗臺、通風柜、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。儀器分析實驗室根據需要設置樣品前處理室，一般有洗滌臺、實驗臺、通風柜等設備同普通化學實驗室類似。
潔凈實驗室主要是通過人為的手段，應用潔凈技術實現控制室內空氣中塵埃、含菌濃度、溫濕度與壓力、以達到所要求的潔凈度、溫濕度和氣流速度等環(huán)境參數。潔凈室一般實施兩級隔離，一級隔離通過生物安全柜、負壓隔離器、正壓防護服、手套、眼罩等實現；二級隔離通過實驗室的建筑、空調凈化和電器控制系統(tǒng)來實現。一般實驗室裝備有：超凈工作臺、生物安全柜、邊臺或不銹鋼操作臺、洗滌臺等。
輔助實驗室主要有天平室、高溫室、純水室、氣瓶室、貯藏室、等。天平室，分析天平是化學實驗室必備的常用儀器，高精度天平對環(huán)境有一定要求，主要是氣流和風速的影響，天平室應靠近普通化學試驗室，以方便使用，但不宜與高溫室和有較強電磁干擾的房間相鄰。高精度微量天平宜設在較低樓層。天平室內不得設置洗滌臺或任何管道穿過室內，以免管道滲漏影響天平的維護和使用。高溫室，高溫爐和恒溫箱是常備設備，一般放置在高溫工作臺上，大型恒溫箱須落地放置為宜，高溫爐和恒溫箱需分開放置。純水室，主要設計的實驗裝備有：邊臺和洗滌臺。實驗室多使用去離子水、水量大且能保證水質，地面需設置地漏。氣瓶室，實驗室用氣除不燃氣體（氮氣、二氧化碳）、惰性氣體（氬氣、氦氣等）外，其他具有高壓、劇毒、氧化分解、爆炸等危險性氣體，例如易燃氣體氦氣、一氧化碳，助燃氣體氧氣等原則上不宜進入實驗室，可以通過管子接到各實驗室內。
3.平面布局方案
平面布局依據上海同設設計院提供的大樓整體平面結構，本著科學、實用、美觀、領先的設計思路進行整體規(guī)劃布局。

二、單臺結構功能設計系統(tǒng)
實驗室專用基礎配套裝備主要分三大部分：A.實驗臺部分；B.儀器臺部分；C.功能柜部分。
A.實驗臺部分
1.根據監(jiān)控中心實驗室設計功能，主要涉及三類實驗臺：物理實驗臺（物理監(jiān)測實驗）；化學實驗臺；生物實驗臺（主要用于凈化無菌實驗）
三類實驗臺的基箱部分宜采用鋼木制材質，其中側板、門面板采用鋼制材質，其它采用木質材質。實驗臺臺面部分根據防酸防堿等具體要求采用實芯理化板和貼面板相結合。
B.儀器臺部分
儀器臺對承重性、穩(wěn)定性、抗外干擾、電控要求很高，氣體配送嚴格、安全、可靠、方便、易管理；承重最好達到500Kg以上，用于儀器分析實驗室。主要類別有標準儀器臺、光譜儀器臺、色譜儀器臺、顯微鏡臺、連體儀器臺、天平臺、高溫儀器臺等。
C.功能柜部門
功能柜的主要作用是服務和儲存，重要功能部分涉及安全、環(huán)保問題。功能柜按目前主流設計主要有全木和鋼木兩種，根據具體需要可以分別選擇。
按儲存功能的不同，基本可以把功能柜按劃分如下：
一般性能藥品柜、揮發(fā)性藥品儲存柜、防輻射藥品柜、易燃品儲存柜、文件資料柜、更衣柜、培養(yǎng)柜、標本柜、儀器柜、純堿柜、硫酸柜、無菌柜。

三、供排水設計系統(tǒng)
供排水設計系統(tǒng)主要是為前期實驗室建筑設計服務。為建筑設計院提供實驗臺上下水點。按照用水和排水性質的不同，將監(jiān)測監(jiān)控中心實驗大樓的供排水系統(tǒng)分為實驗供排水和日常供排水兩類，供排水管道各自獨立。其中，實驗室供水在水嘴的配備上分別配備急流水嘴和緩流水嘴，單聯水嘴為急流水嘴，單配PP水槽（MBc-032），雙聯水嘴為緩流水嘴，單配PP水槽（MBc-029）；日常用水供水水嘴配備規(guī)格參照民用建筑生活用水管道配件規(guī)格。實驗室排水則通過實驗室廢水排放系統(tǒng)排入負一層實驗廢水處理站，綜合處理后排入城市管網；日常用水的廢水排放則直接排入城鎮(zhèn)生活污水管網。

四、電控系統(tǒng)
監(jiān)測監(jiān)控中心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(tǒng)也是實驗室最基本的條件之一。實驗室區(qū)域所有實驗室以及自動監(jiān)控中心、要求兼有交流、直流電源，以及單相、三相兩種電源插座，并常有穩(wěn)壓要求。儀器分析實驗室還要求有防電磁干擾，接地和電磁屏蔽。電源插座有：10A、13A、16A、20A。漏電保護開關、過載保護開關等。電源插座應遠離水盆和煤氣、氫氣等噴嘴口，并不影響實驗臺儀器的放置和操作位置。線槽主要為多功能鋼線槽（主要用于試劑架）和PVC線槽（主要用于邊臺和中央臺臺面上）。

五、特殊氣體配送系統(tǒng)
監(jiān)測監(jiān)控中心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）、助燃氣體（氧氣）組成。除不燃氣體、惰性氣體外其他氣體不進入實驗室，通過輸氣管接到各實驗室內。一般氣相色譜室配置氦氣、氮氣。氣質聯用室配置了氦氣、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試驗，并在使用前要先除油。由于管道細小，管間距小，安裝過程中可依據現場情況進行調整，保證間距不小于45mm，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。

六、氣體輸出系統(tǒng)
實驗室內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(tǒng)的要求漸高，從早期的定風量式，雙穩(wěn)態(tài)式，變風量式系統(tǒng)，到最新的適應性控制系統(tǒng)-既安全，又符合節(jié)能的需要。所以，我認為，監(jiān)測監(jiān)控中心實驗室的最新觀念就是將整個實驗室當作是一臺排煙柜，有效的控制各種進排氣，根據實驗室風量、風壓、換氣頻率的要求嚴格計算，并配以適應性控制系統(tǒng)，達到既安全又經濟的效果。與此同時，根據適應性控制系統(tǒng)要求，對排氣管道的布設，數量嚴格計算之后，充分考慮樓層高度的預留問題，以最合理的樓層間距設計來實現實驗室排風設施的架設和空間有效利用的雙贏局面。實驗室通常排風設備主要有：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。
風量的計算：
根據面風速來確定排風量（面風速的一般取值為0.3-0.5m3/h）
計算公式：G= S * V * h * μ
= L * H * 3600 * μ
其中 G：排風量
S：操作窗開啟面積
V：面風速
h：時間（小時）
L：通風柜長度
H：操作窗開啟高度
μ：安全系數（1.1-1.2）
中央臺上用排風罩排風量的計算同通風柜排風量的計算方法。
原子吸收罩排風量的計算：
根據罩口風速來確定排風量（罩口風速一般取值：1-2m3/h）
計算公式：G= π * R * V * 3600 * μ
其中 G：排風量
R：罩口半徑
V：罩口風速
μ：安全系數（1.1-1.2）
整體通風排風量計算：
計算公式：G= V * n * h = G= L * W * H * n * h
其中 G：排風量
V：房間體積
n：換氣次數
h：時間（1小時）

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