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(jīng)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。

面對當今環(huán)境監(jiān)測實驗室現(xiàn)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(jīng)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(xiàn)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(jù)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(jù)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(xiàn)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(shù)。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(xiàn)；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(xiàn)。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(jù)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(jù)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(jù)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(jù)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(lián)水嘴為急流水嘴，單配PP水槽（MBc-032），雙聯(lián)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(wǎng)；日常用水的廢水排放則直接排入城鎮(zhèn)生活污水管網(wǎng)。

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(lián)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(jù)現(xiàn)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(jù)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(jīng)濟的效果。與此同時，根據(jù)適應性控制系統(tǒng)要求，對排氣管道的布設，數(shù)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(xiàn)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(jù)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(shù)（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(jù)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(shù)（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(shù)
h：時間（1小時）