實(shí)驗室建設的總體規劃與基本要求
實(shí)驗室的建設,不論是新建、擴建或改建項目,它不單純是選購合理的儀器設備,還要綜合考慮實(shí)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(fēng)、空氣凈化、安全措施、環(huán)境保護等基礎設施和基本條件,因此實(shí)驗室的建設是一次復雜的系統工程。在現代化的實(shí)驗室里,先進(jìn)的科學(xué)儀器和優(yōu)越完善的實(shí)驗室是提升現代科技水平,促進(jìn)科研成果增長(cháng)的必備條件。“以人為本”、“人與環(huán)境”已成為人們高度關(guān)注的課題。安全、效率、舒適是理想實(shí)驗環(huán)境的三大要素,也是實(shí)驗室建設的宗旨。
1.1實(shí)驗室的建設規劃和基本程序
建設現代化的實(shí)驗室,首先要制定和提出實(shí)驗室的總體規劃,確定實(shí)驗室建設項目的性質(zhì)、目的、任務(wù)、依據和規模,確定各類(lèi)實(shí)驗室功能和工藝條件以及規模大;同時(shí)要做好建筑設計的某些準備工作,調查研究,吸納國內外同種性質(zhì)、同等規模實(shí)驗室建設的經(jīng)驗,作為借鑒,根據實(shí)驗室的工藝條件及相關(guān)資料,編制好計劃任務(wù)書(shū);然后在各方面工作準備就緒后,做好實(shí)驗室建筑設計工作,綜合建筑設計各專(zhuān)業(yè)的基本要求,結合實(shí)際,符合規劃要求,繪制出富有時(shí)代感、先進(jìn)的實(shí)驗室建筑藍圖,為實(shí)驗室施工建設提供可靠的依據。
1.1.1實(shí)驗室建設規劃的主要內容如下
(1)建設單位:如某某研究所、某某學(xué)院或某某工廠(chǎng)。
(2)建設項目:如某某實(shí)驗樓或某某研究樓。
(3)建設性質(zhì):新建、擴建或改建。
(4)建設地點(diǎn)及用地、工程項目的具體位置,
(5)公害處理、對廢氣、廢水、廢物、噪聲、輻射、振動(dòng)等的技術(shù)處理措施。
1.1.2實(shí)驗室建筑設計的準備工作
(1)總體布局中的各棟建筑物的相互關(guān)系以及生活區采用什么方式解決;
(2)各類(lèi)實(shí)驗樓的工藝布局及工藝流程;
(3)平面組合的幾種可能性,建設實(shí)驗樓的層數;
(4)選擇合適的摸數(包括開(kāi)間、進(jìn)深、層高以及走道尺寸);
(5)主要儀器設備的布置方式以及實(shí)驗臺、通風(fēng)柜等的位置;
(6)實(shí)驗室與研究室之間的布局形式,輔助實(shí)驗室與實(shí)驗室之間的布局;
(7)工程管網(wǎng)的布置原則(如明管或暗管,垂直管網(wǎng)或水平管網(wǎng));
(8)靈活性的要求;
(9)環(huán)境保護,公害處理方面的詳細技術(shù)措施。
1.1.2.2 同有關(guān)單位進(jìn)行聯(lián)系和配合
施工單位是基本建設的主要生產(chǎn)單位,設計應該為施工方便創(chuàng )造條件,在設計全過(guò)程中必須同施工單位配合。
1.1.2.3 收集有關(guān)資料
當地的氣象、水文、地質(zhì)資料、電源、水源、排水及其他公用設施管道情況、地區工業(yè)情況、有無(wú)有害氣體、爆炸和噪聲等、地震的詳細情況。
1.1.3實(shí)驗室建筑設計的基本程序
實(shí)驗室建筑設計工作一般分為初步設計和施工圖設計兩個(gè)階段,對于大型實(shí)驗室工程設計在初步設計之前應進(jìn)行方案設計,小型建筑工程設計可以用方案設計代替初步設計。
(1)方案設計:根據實(shí)驗室建設的任務(wù)及基本要求,在前期準備工作的基礎上進(jìn)行建筑方案設計,一般要求設計方案滿(mǎn)足實(shí)驗室的功能,在外觀(guān)上要求有時(shí)代感,符合城市建設規劃。設計方案經(jīng)過(guò)專(zhuān)家論證、審核、比較,提出一個(gè)實(shí)施方案或兼顧幾個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步做出修改而獲得較為滿(mǎn)意的設計方案。
(2)初步設計:在方案設計的基礎上進(jìn)一步進(jìn)行設計的具體實(shí)施方案,是進(jìn)行施工圖設計的主要依據。其內容主要包括;設計依據、設計構思、總平面圖、主要建筑工程項目的方案設計、主要材料用量、工藝設計、主要設備造型、三廢處理、生活組織與勞動(dòng)定員、有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟指標、抗震人防、建設順序與期限及總概算等。
(3)施工圖設計: 根據已批準的初步設計文件,詳細給出各有關(guān)專(zhuān)業(yè)工程的尺寸、細部做法等指導現場(chǎng)施工安裝、安排材料設備,并據此做出詳細預算最后階段的設計工作。其主要內容包括:總平面、建筑、結構、給排水、電氣、采暖通風(fēng)及其他有關(guān)的專(zhuān)業(yè)設備系統的設計;精確詳細地交代它們的位置凈距、坐標、標高、構造形式、節點(diǎn)祥圖、用料做法、尺寸、坡向、材質(zhì)型號、設備規格或選用的標準圖紙構件祥圖索引號、施工安裝的技術(shù)要求和特殊部位的檢驗方法等。
1.2 實(shí)驗室建筑設計的基本要求
要建設一個(gè)現代化的實(shí)驗室,使其能更好地為生產(chǎn)、科研、教學(xué)服務(wù),除了先進(jìn)的科學(xué)儀器和完善的實(shí)驗設備是提升科技水平,促進(jìn)科研成果的必備條件以外,實(shí)驗室的建設也是一個(gè)非常重要的物質(zhì)條件。實(shí)驗室建筑設計的基本要求是建筑設計的前提和依據,在建設單位委托設計單位進(jìn)行設計時(shí),必須由各實(shí)驗室或研究室人員共同參加研究,反復討論,確定各實(shí)驗室方案,現將建筑設計的基本要求分述如下。
1.1.1實(shí)驗室名稱(chēng)
(1)房間名稱(chēng):根據實(shí)驗室功能設置不同的實(shí)驗室,如化學(xué)分析實(shí)驗室、儀器分析實(shí)驗室、光譜實(shí)驗室、X-射線(xiàn)熒光光譜實(shí)驗室、天平室及純水室等。
(2)需要房屋間數:同一類(lèi)的房間需要幾間。
(3)每間房屋使用面積:房間面積大小與建筑模數有關(guān),采用何種模數及何種結構形式比較符合實(shí)際,計算實(shí)驗室的使用面積。
1.2.2 建筑要求
(1)房間位置要求:
底層:設備重量較大或要求防震,則可設置在底層。
朝北:有些輔助房間或實(shí)驗本身要求朝北。
朝南:各實(shí)驗室都有自己的要求。
樓層:有的實(shí)驗室要求潔凈、安靜,應盡量放在高層。
(2)室內尺寸要求:如實(shí)驗室要求空氣調節系統必須吊頂,則層高就相應地要增加。有些實(shí)驗室是屬于特殊類(lèi)型的,則采用單獨的尺寸。
(3)房間要求:指實(shí)驗室本身的要求。
有的要求一般清潔。
有的要求潔凈,進(jìn)行實(shí)驗時(shí)要求房間內空氣達到一定的潔凈要求。
耐火:大多數實(shí)驗室要求耐火。
安靜:如消音室、錄音室等。
(4)門(mén)要求:實(shí)驗室的門(mén)有各種要求。
內開(kāi):門(mén)向房間內開(kāi)。
外開(kāi):主要設置在有爆炸危險的房間內。
個(gè)別要求:雙向彈簧,有的要求單向彈簧或推拉門(mén)。
隔聲:有的實(shí)驗室要求安靜,要求設置隔聲門(mén)。
保溫:如冷藏室要求采用保溫門(mén)。
屏蔽:防止電磁場(chǎng)的干擾而設置屏蔽門(mén)。
自動(dòng)門(mén):大門(mén)口要求自動(dòng)門(mén)。
(5)窗要求:實(shí)驗室的窗有各種要求。
開(kāi)啟:指向外開(kāi)啟的窗扇。
固定:有潔凈要求的實(shí)驗室采用固定窗,避免灰塵進(jìn)入室內。
部分開(kāi)啟:在一般情況下窗扇是關(guān)閉的,用空氣調節系統進(jìn)行換氣,當檢修、停電時(shí),則可以開(kāi)啟部分窗扇進(jìn)行自然通風(fēng)。
雙層窗:在寒冷地區或空調要求的房間采用。
遮陽(yáng):根據實(shí)驗室的要求而定,有時(shí)需要水平遮陽(yáng),有時(shí)須用垂直遮陽(yáng)。
有的可用百葉窗。
密閉:窗扇可以開(kāi)啟,但又要防止灰塵從窗縫進(jìn)入,故采用密閉窗。
屏蔽窗。
隔聲窗。
(6)墻面要求:根據實(shí)驗室的要求各有不同。
一般要求
可以沖洗:有的墻面要求清潔,可以沖洗。
墻裙高度:離地面1.2-1.5米左右的墻面做墻裙,便于清潔,如瓷磚墻裙、油漆墻裙等。
隔熱:冷藏室墻面要求隔熱。
耐酸堿:有的實(shí)驗室在實(shí)驗時(shí)有酸堿氣體逸出,要求設計耐酸堿的油漆墻面。
吸聲:實(shí)驗時(shí)產(chǎn)生躁聲,影響周?chē)h(huán)境,墻面要做吸聲材料。
消音:實(shí)驗時(shí)避免聲音反射或外界的聲音對實(shí)驗有影響,墻面要進(jìn)行消音設計。
屏蔽:外界各種電磁波對實(shí)驗室內部實(shí)驗有影響,或實(shí)驗室內部發(fā)出各種電磁波對外界有影響。
色彩:根據實(shí)驗的要求和舒適的室內環(huán)境選用墻面色彩,墻面色彩的選用應該與地面、平頂、實(shí)驗臺等的色彩取得協(xié)調。
(7)樓地面要求
一般要求;
清潔;
防雨:實(shí)驗本身所產(chǎn)生的震動(dòng),要求設置防震措施以免影響其他房間;另一種是實(shí)驗本身或精密儀器本身所提出的防震要求;
防滑;
防放射性沾染;
防靜電;
干燥;
隔聲;
架空:由于管線(xiàn)太多或架空的空間作為靜壓箱,設置架空地板,并提出架空高度。
(8)頂棚要求
不吊頂:一般實(shí)驗室大多數不吊頂。
吊頂:在實(shí)驗室的頂板下再吊頂,一般用于要求較高的實(shí)驗室。
(9)通風(fēng)柜:化學(xué)實(shí)驗室常利用通風(fēng)柜進(jìn)行各種化學(xué)試驗,根據實(shí)驗要求提出通風(fēng)柜的長(cháng)度、寬度和高度。
實(shí)驗臺:實(shí)驗臺分島式實(shí)驗臺(實(shí)驗臺四邊可用)、半島式實(shí)驗臺(實(shí)驗臺三邊可用),靠墻實(shí)驗臺和靠窗實(shí)驗臺(很少用)。要求實(shí)驗臺的長(cháng)、寬、高的尺寸。
固定壁柜:一般設置在墻與墻之間,不能移動(dòng)的柜子。
1.2.3 結構要求:
活荷載是作用在結構上的可變荷載,各樓面活荷載、屋面活荷載、屋面積灰荷載、雪荷載及風(fēng)荷載等。
(1)地面荷載:指底層地面荷載,即每平方米的面積內平均有多少千克的物體。
(2)樓面荷載:指2層及2層以上的各層樓面活荷載。
(3)屋面荷載:屋面上是否上人,雪荷載有多少等。
(4)特殊設備附加荷載:有的實(shí)驗室內有特殊重的設備,如質(zhì)譜儀、純水設備等,須注明設備的重量、規格以及標明設備軸心線(xiàn)距離墻的尺寸。
(5)防護墻:有y射線(xiàn)的實(shí)驗裝置的建筑物根據各種不同實(shí)驗的要求、防護材料的選擇以及厚度的選用均應該仔細地考慮。
(6)抗震要求。
1.2.4 采暖通風(fēng):
(1)蒸汽系統:采用蒸汽供暖的系統。
(2)熱水系統:采用熱水供暖系統。
(3)溫度:房間采暖的溫度要求。
通風(fēng):
(1)自然通風(fēng):即不設置機械通風(fēng)系統(2)單排風(fēng):靠機械排風(fēng)(3)局部排風(fēng):如某一實(shí)驗產(chǎn)生有害氣體或氣味等需要局部排風(fēng)。在有機械排風(fēng)要求時(shí),最好能提出每小時(shí)放氣次數。
空調:有些實(shí)驗室要求恒溫恒濕,采用空氣調節系統可以保證實(shí)驗室內的溫度和濕度。提出溫度及允許溫差:相對濕度及允許濕度偏差。
潔凈要求:
有些實(shí)驗室的空氣要求保持一定的潔凈度時(shí),則需要提出潔凈等級。
通風(fēng)柜及其它設備通風(fēng):有自然排風(fēng)、機械排風(fēng)和有過(guò)濾裝置的排風(fēng)等,根據需要,加以選擇。
1.2.5 氣體管道:氣體管道分為(蒸汽、氧氣、真空、壓縮空氣及城市燃氣等。)
1.2.6 給排水:
冷水:即城市中的自來(lái)水或采用地下水。
熱水:根據實(shí)驗要求提出全部實(shí)驗室采用,還是局部實(shí)驗室采用。還是采用快速加熱器來(lái)解決熱水供應。
去離子水。
冷熱水分開(kāi):系指水龍頭要求。
冷熱水混合:系指水龍頭要求。
屋頂水箱:有些實(shí)驗要求較高,要有一定的水壓,有的城市水壓不夠,要設置水箱。
排水:(1)排水溫度。(2)排水中有酸,濃度及數量。(3)排水中有堿,濃度及數量。(4)排水中有放射性物質(zhì),有多少種放射性物質(zhì),濃度多少。(5)設置地漏,地漏是實(shí)驗室的地面上設置的一個(gè)排水口,也可不設置地漏。
1.2.7電氣:
照明(1)日光燈(2)安全照明(3)要求工作面上有多少照明(勒克斯)(4)事故照明系指萬(wàn)一發(fā)生危險情況時(shí)需要事故照明(5)明線(xiàn):電線(xiàn)采用外露形式的。(6)暗線(xiàn):電線(xiàn)采用暗裝形式的
強電:(1)工藝設備用電量(kw),按每臺設備的容量提出數據(2)供電電壓(v)要求電壓是多少(3)單項插座(A)要求插座的安培是多少(4)三項插座(A)要求插座的安培是多少(5)特殊設備;電幕、電梯、傳送帶的用電要求(6)供電路數:根據實(shí)驗樓的重要性,提出供電要求(指不能停電、要求電壓穩定、頻率穩定等)
弱電:(1)裝設電話(huà)分機(2)裝設程控電話(huà)(3)裝設電鐘插座(4)裝設閉路電視系統(5)廣播
防雷:建設地點(diǎn)的防雷情況要調查清楚,提出防雷要求。
1.2. 8實(shí)驗室公害:指實(shí)驗過(guò)程中產(chǎn)生的公害。
(1)噪聲:實(shí)驗時(shí)產(chǎn)生噪聲,最大分貝是多少(2)振動(dòng):屬于低頻、中頻或高頻(3)臭味:化學(xué)實(shí)驗室會(huì )產(chǎn)生臭味,有哪些臭味(4)輻射:實(shí)驗時(shí)產(chǎn)生a,b,y射線(xiàn)等(5)磁場(chǎng)(6)灰塵(7)細菌(8)蒸汽(9)有害廢氣,實(shí)驗時(shí)產(chǎn)生哪些廢氣,包括種類(lèi)及數量
1.3實(shí)驗室建筑的組成及總體布局
1.3. 1建筑規劃要求:
根據設計任務(wù)的要求,結合地形進(jìn)行總體設計。在設計之前,要對各建筑物的用途和功能進(jìn)行分析。對于化學(xué)分析實(shí)驗室,一般應布置在下風(fēng)方向及下游地段,保持一定的間距和良好的通風(fēng),應有綠化隔離,搞好排污和排毒處理,做好環(huán)境綜合評估和治理。對于儀器分析實(shí)驗室,一般要求良好的環(huán)境。有防振防噪聲要求的實(shí)驗室要遠離振源和噪聲源;有屏蔽要求的實(shí)驗室要遠離電磁波的干擾源;要求超凈的高純實(shí)驗室要規劃在粉塵少、綠化好的地段。
1.3.2 實(shí)驗室建筑的組成:實(shí)驗室建筑物一般按其用途分為四類(lèi)。
(1)實(shí)驗研究類(lèi):是分析檢測實(shí)驗建筑的核心,包括各類(lèi)通用實(shí)驗室和專(zhuān)用實(shí)驗室以及研究室、計算機房和計量室等。
(2)輔助建筑類(lèi):包括圖書(shū)情報資料室、學(xué)術(shù)活動(dòng)室及電化教室等。
(3)公用設施類(lèi):包括水、電、氣、油、制冷、空調、低溫及熱力系統、通信、消防、三廢處理、各類(lèi)器材倉庫等用房。
(4)行政及生活服務(wù)類(lèi):以上四類(lèi)建筑之間的關(guān)系都是很密切的,后三類(lèi)建筑為第一類(lèi)建筑服務(wù),而他們之間又有相互聯(lián)系。這些建筑規劃面積分配一般為:科研用房30%~69%,科研輔助用房5%~31%,公用設施用房5%~18%,行政及生活服務(wù)用房10%~29%。
1.3.3實(shí)驗室建筑總體布局:
在總體設計中,首先要研究的問(wèn)題是采用集中配置形式還是采用分散配置形式。集中配置是將實(shí)驗室、研究室、行政管理用房、圖書(shū)資料用房以及科研輔助用房組合在一棟建筑物中;分散配置形式是按實(shí)驗樓的不同特性分別進(jìn)行布置。由于分析檢測中心和分析研究室的規模不同以及用地的限制,所以總體布局就有多種形式。一般分為四種配置形式。
(1)獨立式;整個(gè)建筑配置集中在一棟樓內獨立設置,適用與較小的分析實(shí)驗室。
(2)主樓式;以一棟實(shí)驗樓為主配以附屬建筑,建筑規劃比較方整規則。
(3)單元式;又稱(chēng)細胞式。用一個(gè)簡(jiǎn)單的單元或細胞組成多樣的形式,形成各種不同的空間,有利于推行摸數和標準化,便于施工。此種形式為現代分析測試中心規劃廣為采用。
(4)分散式;由不同功能的多棟實(shí)驗樓、研究樓及輔助建筑靈活組合而成,采用較多。
實(shí)驗室的結構與樓面荷載:結構布置與實(shí)驗室建筑模數密切相關(guān)。在選用摸數時(shí)必須與當地的施工條件、預制品構件的供應情況以及地震等級諸多因素綜合考慮。實(shí)驗室的結構可分為三類(lèi);即承重磚墻與鋼筋混凝土梁板結構、鋼筋混凝土框架結構以及鋼結構。即承重磚墻與鋼筋混凝土梁板結構(簡(jiǎn)稱(chēng)混合結構)形式適用于1~5層實(shí)驗室,以3~4層為最多,因為每層的窗間墻寬度增大,影響采光面積。這種結構形式,造價(jià)較低,施工較快,一般實(shí)驗室常采用這種結構形式。在采用空氣調節的實(shí)驗室中,混合結構的層高比鋼筋混凝土框架結構的層高為低,約可降低100~300mm。其原因是空氣調節的風(fēng)管經(jīng)常布置在走道平頂下面,風(fēng)管進(jìn)入實(shí)驗室時(shí),在混合結構中只要在磚墻上開(kāi)孔就可以。而在鋼筋混凝土框架結構中,因為柱與柱之間有聯(lián)系梁連接,聯(lián)系梁有一定的高度,因此層高略高于混合結構。
鋼筋混凝土框架結構(簡(jiǎn)稱(chēng)框架結構),這種結構形式適用于五層以上的實(shí)驗室,但根據實(shí)驗室的性質(zhì),框架結構也用于1~5層的實(shí)驗室,框架結構按施工方法不同又可分為全部現澆結構、梁柱現澆與板預制結構。
給水系統
實(shí)驗室的給水任務(wù),主要從室外給水管網(wǎng)引入進(jìn)水管道,在保證按所需要的壓力、水質(zhì)、水量將水輸送到實(shí)驗用水設備、輔助用水設備、各種配水龍頭和消防設備等,以滿(mǎn)足實(shí)驗過(guò)程用水,日常生活和消防用水的需要。實(shí)驗室內部供水系統盡量利用室外給水管網(wǎng)的壓力直接供水。給水系統可分為直接供水方式、設有高位水箱的給水方式、設有加壓泵和水箱的給水方式。在高層實(shí)驗室內,當室外管網(wǎng)壓力不能滿(mǎn)足要求時(shí),低層部分應充分利用室外管網(wǎng)中的直接供水,上層部分可設置局部加壓設備。當室外管網(wǎng)壓力經(jīng);蛑芷谛圆蛔銜r(shí),就應考慮設置屋頂水箱和水泵。
實(shí)驗室用水設備布置有其工藝特點(diǎn),即用水點(diǎn)多且分散,多數用水點(diǎn)用水量不太大,有的引入管從建筑物中部引入室內,這樣水壓使用較為平衡些。有的實(shí)驗室內由于管道種類(lèi)較多,工藝和建筑有特殊要求的;有的實(shí)驗室內,底層走廊設有管溝的;在這種條件下,給水引入管也有從建筑物一端或二端進(jìn)入室內。實(shí)驗室管道通常為明裝設置,并應盡量沿墻、梁柱、墻角、走廊、天棚下敷設。采用明裝敷設對施工安裝和維修管道都較為方便,造價(jià)也比較低,缺點(diǎn)是影響室內美觀(guān)和衛生條件,如管道表面積灰和結露。在工藝和建筑工種有特殊要求時(shí),管道可采用暗裝,此時(shí)管道應盡可能暗設在地下室、管溝、天棚內,或公共管廊內。給水管、支管可敷設在管槽和豎井內,管道豎井可做在走廊一側,也可做在走廊二側。暗設在管槽、豎井和天棚內的管道,在裝有控制閥門(mén)處應留有檢修門(mén)或檢修孔。管道暗設能使室內美觀(guān)整潔,但造價(jià)較高,施工安裝和運行維護都較困難。已建成使用的實(shí)驗室如無(wú)特殊要求的,一般都采用明裝。另外,室內除生產(chǎn)和生活用水外,還應根據消防要求設置消防給水系統。室內消火栓應布置在經(jīng)常有人出入和較明顯的地方,如門(mén)廳、樓梯外、走廊等,消火栓和消防管道一般都采用明裝。在消火栓較多的消防管道上應用閥門(mén)分成若干段,當局部管道發(fā)生故障需維修時(shí),用閥門(mén)切斷,其他管道段上的消火栓仍處于備用狀態(tài)。
實(shí)驗室污水的排放與初步凈化
實(shí)驗室污水按污水性質(zhì)、成分及污染的程度可設置不同的排水系統,被化學(xué)雜質(zhì)污染,對人體有害有毒物質(zhì)的污水應設置獨立的排水管道,這些污水經(jīng)局部處理或回收利用才能排入室外排水管網(wǎng)。
實(shí)驗室內由于化驗盆、洗滌盆等衛生器具和其他用水設備數量較多且分散,所以相應的室內排水支管、干管也較多。因此室內管道布置時(shí),要求管道能相對集中,排放整齊,使施工安裝和操作維修方便;管道轉彎較少,以減少管內阻塞的可能性;主干管要盡量靠近設備排水量最大、雜質(zhì)較多的排水點(diǎn)設置;介質(zhì)在管道內工作要有良好的水力條件等。
管道敷設一般是盡量能沿墻、柱、墻角、柱角、天棚、走廊等設置;管道應盡量避免穿越放置有精密儀器、儀表、電氣設備等的房間或衛生要求較高的房間。
在化學(xué)實(shí)驗室、純水室等應設置地漏,以防止水管爆裂,水龍頭跑水等能夠及時(shí)排水,防止實(shí)驗室浸泡,危及儀器設備安全。
實(shí)驗室的排水管材一般為鑄鐵管。室內酸性排水管道地上部分采用硬聚氯乙烯塑料管,埋地部分宜用耐酸陶瓷管較好。
實(shí)驗室的廢水是在試驗操作過(guò)程,各種器皿、儀表、工具、衣服的洗滌及設備有冷卻等而產(chǎn)生的,這些廢水應按其性質(zhì)、成分等采取不同的處理方式。有的廢水可以回收利用其中有用的物質(zhì)、有的可以直接排至外部排水管網(wǎng),有的可以直接至外部排水管網(wǎng),有的則采用適當有方法處理,然后再排至外部管網(wǎng)。例如:一般設備冷卻經(jīng)使用后僅水溫有所升高,這類(lèi)廢水不經(jīng)處理就可排入水體或外部排水管網(wǎng),有的經(jīng)簡(jiǎn)單處理還可重復使用,有的廢水含有毒有害物質(zhì)、放射性物質(zhì)則需經(jīng)適當處理或回收利用其有用物質(zhì)后,使之符合國家規定的排放標準,才可排入水體或外部排放管網(wǎng)。
廢水的處理方法,一般有物理法、化學(xué)法、生物法。物理法主要利用物理作用以分離廢水中的懸浮物,化學(xué)法主要利用化學(xué)反應來(lái)處理廢水中的溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)。生物法的作用是去除廢水中的膠體和溶解中的有機物質(zhì)。上述三種基本處理方法各有其特點(diǎn)和適用條件。在廢水排入地面水體中要按排放要求來(lái)確定處理程度,同時(shí)應結合水體的自?xún)裟芰,通常根據有害物質(zhì)和溶解氧的指標來(lái)確定水體的容許負荷,即排入水體的容許濃度。
酸性廢水處理方法,利用堿性廢水進(jìn)行中和,使混合廢水PH值接近中性;在酸性廢水中投加中和性劑;酸性廢水通過(guò)堿性濾層過(guò)濾中和;離子交換法,電解法。
堿性廢水處理方法,利用酸性廢水進(jìn)行中和,在堿性物質(zhì)中投放酸性中和劑;向堿性廢水中鼓入煙道廢汽(酸性氣體CO2及SO2);利用水體中二氧化碳中和堿性廢水。
處理酸堿廢水的流程,酸性廢水處理流程見(jiàn)下圖
實(shí)驗室用電與照明
1 每一實(shí)驗室內都要有三相交流電源和單相交流電源,要設置總電源控制開(kāi)關(guān),當實(shí)驗室無(wú)人時(shí),應能切斷室內電源。
2 室內固定裝置的用電設備,例如烘箱、恒溫箱、冰箱等,如果是在實(shí)驗進(jìn)行中使用這些設備,而在實(shí)驗結時(shí)就停止使用的,可連續在該實(shí)驗室的總電源上;若實(shí)驗停止后仍須運轉的,則應有專(zhuān)用供電電源,不至于因切斷實(shí)驗室的總電源而影響其工作。
3 每一實(shí)驗臺上都要設置一定數量的電源插座,至少要有一個(gè)三相插座,單相插座則可以設2—4個(gè)。這些插座應有開(kāi)關(guān)控制和保險設備,以防萬(wàn)一發(fā)生短路時(shí)不致影響整個(gè)室內的正常供電。插座可設置在實(shí)驗桌上或桌子邊上,但應遠離水盆和煤氣、氫氣等噴嘴口,并不影響桌上實(shí)驗儀器的放置和操作地位。有的實(shí)驗室將插座安裝在實(shí)驗桌下面的插座內或柜子內的,這種安裝位置在使用上很不方便,以不采用為好。
4 在實(shí)驗室的四面墻壁上,配合室內實(shí)驗桌、通風(fēng)柜、烘箱等的布置,在適當地位要安裝多處單相和三相插座,這些插座一般在踢角線(xiàn)上面,一使用方便為原則。
5 化學(xué)實(shí)驗室因有腐蝕性氣體,配點(diǎn)導線(xiàn)以采用銅芯線(xiàn)較合適。物理實(shí)驗室則可以采用鋁芯導線(xiàn)。至于敷線(xiàn)方式,以穿管暗敷設較為理想,暗敷設不僅可以保護導線(xiàn),而且使室內整潔,不易積塵;并使檢修更換方便。
一般地說(shuō),化學(xué)實(shí)驗室使用的電氣設備容量較小,物理實(shí)驗室使用的電氣設備容量較大。當實(shí)驗室正式使用以后,發(fā)現共電容量不夠大,因此在對實(shí)驗室的供電設計中必須在供電容量方面留有余地。
有一種靈活性較大的實(shí)驗室供電方式,是將輸電導線(xiàn)穿電管穿越一懸空的管道內,其上裝有插座。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是避免在室內地面上有許多立管,從而使室內布置非常靈活。
實(shí)驗室的照明最低照度標準
實(shí)驗樓內有各種用途的房間,對照度的要求也不一樣。凡進(jìn)行精細工作的房間就要求比進(jìn)行粗糙工作的房間要有較高的照度。要求照度高,就須多裝燈具或增大光源的容量,也即要增加建設投資和經(jīng)常費用(主要是電費)。所以照度標準必須適應國家的經(jīng)濟條件和生活水平。每個(gè)國家都結合其具體條件制定了最低照明標準供照明設計之用。
最低照度標準是通過(guò)大量調查研究和實(shí)驗分析而制定的。在實(shí)際的照明設計中,總是略高于最低標準,這是因為照度計算中許多因素,例如墻壁與天棚的反射,燈具在使用中的清潔工作和光源效率的降低等是估計值,下面列出了室內最低照度標準,供參考。
實(shí)驗室用氣
氣瓶必須存放在陰涼、干燥、嚴禁明火、遠離熱源的房間,并且要嚴禁明火,防暴曬。除不燃燒性氣體外,一律不得進(jìn)入實(shí)驗樓內。使用中的氣瓶要直立固定放置。氣瓶要盡量放置在專(zhuān)門(mén)的氣瓶室,有條件要將氣瓶放置在具有排風(fēng)和報警功能的氣瓶柜內,氣瓶室要注意排風(fēng),易發(fā)生反應的氣體要進(jìn)行隔離。
實(shí)驗室通風(fēng)與排風(fēng)
在化學(xué)實(shí)驗過(guò)程中,經(jīng)常會(huì )產(chǎn)生各種難聞的,有腐蝕性的、有毒的或易爆的氣體。這些有害氣體如不及時(shí)排除室外,就要造成室內空氣污染,影響實(shí)驗人員的健康與安全;影響儀器設備的精度和使用壽命,因此,實(shí)驗室通風(fēng)是實(shí)驗室設計中不可缺少的一個(gè)組成部分。為了使實(shí)驗室工作人員不吸入或咽入一些有毒的、可致病的或毒性不明的化學(xué)物質(zhì)和有機體,實(shí)驗室中應有良好的通風(fēng)。為阻止一些蒸氣、氣體和微粒(煙霧、煤煙、灰塵和氣懸體)吸入,污染物質(zhì)須用通風(fēng)柜、通風(fēng)罩、局部排風(fēng)的方法除去。
化學(xué)實(shí)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)是在有害物質(zhì)產(chǎn)生后立即就近排出,這種方式能以較少的風(fēng)量排走大量的有害物質(zhì),能量省而效果好,是改善現有實(shí)驗室條件可行和經(jīng)濟的方法,也可能是適應新實(shí)驗室通風(fēng)建設的最好方式。對于有些實(shí)驗不能采用局部排風(fēng),或局部排風(fēng)滿(mǎn)足不了排風(fēng)要求時(shí),采用全室通風(fēng)。
通風(fēng)柜是實(shí)驗室中最常用的一種局部排風(fēng)設備,他的性能好壞主要取決于通過(guò)通風(fēng)柜空氣移動(dòng)的速度。影響正面速度和空氣運動(dòng)的因素是渦流、柜的入口形狀、熱載量、機械作用、排風(fēng)孔設計和阻凝物等 。此外,尚于他的防火能力、耐腐蝕性、是否便于清洗以及污染物進(jìn)入排風(fēng)系統前收集某些污染物的能力等性能有關(guān)。一般認為,實(shí)驗室中的通風(fēng)柜應能適應易燃的液體和氣體,而且結構材料應具有幾分鐘的耐火能力,以保持通風(fēng)柜的完整和及時(shí)將火封熄。
排風(fēng)系統
通風(fēng)柜的排風(fēng)系統可分為集中式和分散式兩種。集中式是把一層樓面或幾層樓面的的通風(fēng)柜組成一個(gè)系統,或者整個(gè)實(shí)驗樓分成一二個(gè)系統。它的特點(diǎn)是通風(fēng)機少,設備投資省,而且對通風(fēng)柜的數量稍有增減,以及位置的變更,都具有一定的適應性。然而由于系統較大,風(fēng)量不易平衡,盡管每個(gè)通風(fēng)柜上都裝有調節閥,但使用不方便,并且也不容易達到預定的效果。如果系統風(fēng)管損壞需要檢修時(shí),那么整個(gè)系統的通風(fēng)柜就無(wú)法使用。所以,原來(lái)采用集中式系統的實(shí)驗室,先后都改為用分散式系統。
分散式是把一個(gè)通風(fēng)柜或同房間的幾個(gè)通風(fēng)柜組成一個(gè)排風(fēng)系統。他的特點(diǎn)是:可根據通風(fēng)柜的工作需要來(lái)啟閉通風(fēng)機,相互不受干擾,容易達到預定的效果,而且比集中式節省能源,因為集中式系統,只要一個(gè)通風(fēng)柜在使用,就得開(kāi)動(dòng)大通風(fēng)機。分散式由于系統小,排風(fēng)量也小,阻力也小,所以通風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓都不大,躁聲與振動(dòng)相應也較小。分散式還有一個(gè)特點(diǎn),是對排出不同性質(zhì)的有害氣體易于處理。缺點(diǎn)是通風(fēng)機的數量多、系統多,如果通風(fēng)機集中于通風(fēng)機房?jì),那么投資就會(huì )增大,如果通風(fēng)機分散布置,而且就地安裝,雖然通風(fēng)機的投資增加,但風(fēng)管的投資可節省,最后總投資不一定增大。建議使用分散式。
在劃分系統時(shí),同一個(gè)房間內如有兩個(gè)以上的通風(fēng)柜,應劃為一個(gè)系統,避免一個(gè)通風(fēng)柜在使用,其他的通風(fēng)柜產(chǎn)生倒流,使室內受到污染。同樣,一個(gè)房間內除了一個(gè)排風(fēng)系統外,不宜再裝置其他排風(fēng)設備。
排風(fēng)系統的通風(fēng)機,一般都裝在屋頂上,或頂層的通風(fēng)機房?jì),這樣可不占用使用面積,而且使室內的排風(fēng)管道處于負壓狀態(tài),以免有害物質(zhì)由于管道的腐蝕或損壞,以及由于管道不嚴密而滲入室內,此外,通風(fēng)機安裝在屋頂上或頂層的通風(fēng)機房?jì),檢修方便,易于消聲或減振。
排風(fēng)系統有害物質(zhì)排放高度應按現行的《工業(yè)企業(yè)設計衛生標準》和《工業(yè)三廢排放標準》執行。在一般情況下,如果附近五十米以?xún)葲](méi)有較高建筑物時(shí),排放高度應超過(guò)建筑物最高處兩米以上。
通風(fēng)柜的風(fēng)速和風(fēng)機的選用
對一般通風(fēng)柜可通過(guò)關(guān)閉柜門(mén)窗口大小或調整臺面屏蔽物的位置來(lái)減少開(kāi)啟表面積,以達到較高的抽氣速度。建議對一般無(wú)毒的有害物通風(fēng)柜操作口處設計風(fēng)速采用0.25~0.38M/S,對有毒及有危害物質(zhì)采用0.4~0.5M/S,對極毒物及有少量放射性有害物質(zhì)采用0.5~0.6M/S。
通風(fēng)機的選用
風(fēng)量的計算按下列公式計算:
L=FV
式中L——排風(fēng)量,M3/S:
F——通風(fēng)柜操作口面積按全部打開(kāi)計算
V——操作口風(fēng)速M/S
風(fēng)壓的確定
先計算系統阻力,再乘以1.1左右的余量,以克服使用過(guò)程中產(chǎn)生的不利因素。
選型
根據通風(fēng)量風(fēng)壓確定通風(fēng)機的型號,再根據排出氣體的性質(zhì),分別選用塑料通風(fēng)機、普通通風(fēng)機及防爆風(fēng)機,并且應盡量考慮躁聲低、震動(dòng)小等因素。
排氣罩
在實(shí)驗室內,由于實(shí)驗設備裝置較大,或者實(shí)驗操作上的要求,無(wú)法在通風(fēng)柜中進(jìn)行,但又要排走實(shí)驗過(guò)程中散發(fā)的有害物質(zhì)時(shí)可采用排風(fēng)罩,有圍擋式排風(fēng)罩、側吸罩、傘形罩三種。
排氣罩的布置合理與否,直接影響著(zhù)排氣效果。根據排氣罩氣流速度的衰減特性和有害物的散發(fā)情況,排氣罩的布置應注意一下幾點(diǎn)。
1、盡量靠近有害物散發(fā)源
2、對于有害物的不同散發(fā)情況采用不同的排氣罩 如對攝譜儀,一般采用有圍擋的排氣罩;對于實(shí)驗臺面排風(fēng)或槽口排風(fēng),可采用側吸罩;對于加熱槽,宜采用傘形罩
3、排氣罩要便于實(shí)驗操作和設備維修檢修
全室通風(fēng)
全室通風(fēng)有自然通風(fēng)和機械通風(fēng)。常用于室內不設通風(fēng)柜而且又需排出有害物質(zhì)的房間。
自然通風(fēng)
利用室內外的溫度差,即室內外空氣的密度差而產(chǎn)生的熱壓,把室內的有害氣體排出室外,對于依靠窗口讓空氣任意流動(dòng)時(shí),稱(chēng)做無(wú)組織自然通風(fēng);對于依靠一定的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)豎井,讓空氣按所要求的方向流動(dòng)時(shí),稱(chēng)做有組織自然通風(fēng)。
有組織自然通風(fēng)常見(jiàn)的做法是:在外墻下部或門(mén)的下部裝百葉風(fēng)口,在房間內側設置豎井,它只適用于有害物質(zhì)濃度低的房間,適用于室內溫度高與室外空氣溫度的場(chǎng)合。
機械通風(fēng)
自然通風(fēng)滿(mǎn)足不了室內換氣要求時(shí),應采用機械通風(fēng),尤其是危險品庫、藥品庫等,盡管有了自然通風(fēng),為了考慮事故通風(fēng),也必須采用機械通風(fēng)。過(guò)去常用的做法是,在外墻上安裝軸流風(fēng)機,但效果較差,盡量避免在有窗的外墻上安裝軸流風(fēng)機,避免躁聲。對于散發(fā)有腐蝕氣體的房間如酸庫等,不宜使用軸流通風(fēng)機;對于散發(fā)易爆氣體的房間,必須采用防爆通風(fēng)機。
在潔凈室內,為了排出工藝過(guò)程中散發(fā)出的有害物質(zhì),經(jīng)常采用通風(fēng)柜、排氣罩等局部排風(fēng)裝置。在設計局部排風(fēng)時(shí),應當注意以下幾個(gè)問(wèn)題。
1、選用性能好的排風(fēng)裝置,以便再滿(mǎn)足衛生和安全的要求情況下使排風(fēng)量最少。
排風(fēng)系統應以風(fēng)散為主,盡可能使每個(gè)潔凈室單獨設置排風(fēng)系統效果較好,使用方便,而且不會(huì )相互干擾,由于通風(fēng)機小,躁聲也低。、
2、為了防止室外空氣通過(guò)排風(fēng)系統侵入潔凈室內造成污染,在排風(fēng)系統上應設置止回閥或中效過(guò)濾器,或廢氣凈化設備。
3、減少對室內的污染,排風(fēng)裝置應布置在潔凈工作區氣流的下風(fēng)側。
4、如果排風(fēng)系統的躁聲值超過(guò)室內允許躁聲值時(shí),應在排風(fēng)機吸入端的管道上裝置消聲器。
風(fēng)機
風(fēng)機一般為離心式風(fēng)機和軸流式風(fēng)機兩種,分析實(shí)驗室主要用于實(shí)驗室通風(fēng)柜排氣罩以及其他方面的通風(fēng)和換氣。
(1)離心式風(fēng)機
離心式風(fēng)機型號繁多,在分析實(shí)驗室常用此類(lèi)風(fēng)機,風(fēng)機又分為Hq≤0.98Kpa,中壓0.98KPa≤Hq≤2.94Kpa,高壓Hq>2.94 Kpa,在選用風(fēng)機時(shí),應關(guān)注其性能和特點(diǎn),要求具有以下特點(diǎn):
1、風(fēng)量大效率高;
2、運轉平穩,躁聲低;
3、結構完整,便于維護;
4、拆裝方便。
實(shí)驗室常用于腐蝕氣體和毒氣的通風(fēng)排放,因此選擇風(fēng)機時(shí)應考慮風(fēng)機的材質(zhì)。塑料風(fēng)機和玻璃鋼風(fēng)機是現代實(shí)驗室常用的風(fēng)機機型。玻璃鋼風(fēng)機具有耐腐蝕、耐高溫、防日曬雨淋等特點(diǎn)。
(2)軸流式風(fēng)機
軸流式風(fēng)機也有低壓Hq<490Pa、高壓Hq≥490 Pa,該風(fēng)機的特點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單緊湊,躁聲較小,在規定轉速下,風(fēng)量風(fēng)壓穩定,運轉平穩,使用安全可靠,易于安裝,該型風(fēng)機由風(fēng)輪、風(fēng)殼、集風(fēng)器三部分組成,風(fēng)機為直接傳動(dòng)。葉輪由葉片、輪盤(pán)和彀組成;機殼由風(fēng)筒、底座及支板組成,輪彀直接裝在電動(dòng)機軸上。