食品药品工程规划及设计

食品药品工程规划及设计

谷一龙

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摘要：目的:实验室建设涉及众多相关专业的组合与配套,对其进行探讨有利于保证实验室的环境条件。方法:结合建设过程中的体会,进一步讨论实验室配电、通风、气体供给和自动控制等系统的相关需求。结果与结论:满足实验室标准及功能需求,更加有效地提高安全性,确保实验室的能效发挥。

关键词：实验室配电系统、通风系统、自控系统

引言：

目前,新建实验室的项目内容增加明显,实验室建设标准及安全性日趋完善。先进的实验室不单纯是安置仪器设备,还应高度关注温度、湿度、噪音、光照等对试验结果产生的影响。需要综合考虑电流、电压及电源的放置;网线、电话线的配制;照明亮度、给排水、供气、通风、防尘、防震及各种安全措施、环境保护等基础设施的匹配,这是实验室建设的基础条件。

1 配电需求

实验室配电一般分为照明电和动力电两大部分,根据实验室功能需求可进行细化。供电系统是实验室最基本的条件之一。电源种类涵盖10 A、16 A、20 A等,并配备漏电保护开关、过载保护开关。电源匹配须远离水源、煤气、氢气等喷嘴口,避免造成危险事故,需配备双路或多路电源供应,预防停电检修及事故处理对实验造成的影响。

1.1 实验室配电原则

实验室内的动力电源和照明电源应分开设置,不同功能的实验室需安装不同的配电箱。特殊需求的实验室应设立专用配电箱,每个电闸需标明所管辖范围,避免实验室之间相互干扰，实验室配电可采用墙体暗埋方式,根据实验所需功率计算配电线截面积,普通实验室一般可选用截面积4或6 mm2的铜芯线。

1.2 实验台布线原则1.2.1 边台的电源布线原则

（1）规格3 m以内边台,可预留一组1 m长、规格为4 mm2的单相220 V电源回路(三线制:L火线、N零线、E地线),预留维修通道的边台距地面500 mm高的墙上,靠墙边台距地1.1 m的墙上。

（2)规格超过3 m以上的边台,每间隔3 m可预留一组1 m长、规格为4 mm2的单相220 V电源回路(三线制:L火线、N零线、E地线),预留位置同上。

1.2.2 中央台及试剂架的电源布线原则

（1)规格3.4 m以内的中央台,在其任一端距离端头300 mm中间位置,布置预留一组1 m长、规格为4 mm2的单相220 V电源回路(三线制:L火线、N零线、E地线),地面或吊顶预留。

（2)规格超过3.4 m以上的中央台,在两端距离端头300 mm中间位置,各布置预留一组1 m长、规格为4 mm2的单相220 V电源回路(三线制:L火线、N零线、E地线),预留位置同上。

2 通风系统要求

实验过程中产生的有毒有害物质,是实验室安全的重点。实验室通风系统要求具有环境安全性和舒适性、功能的实用性和灵活性[5]。变风量通风空调系统(VAV)的应用,进一步保证了实验室的换气次数,提高了实验室环境的安全性。

2.1 实验室通风类型

实验室主要有两种通风类型。

2.1.1 自然通风

利用室内、外温差,即室内、外空气的密度差而产生的热压,把室内的有害气体排出室外。

2.1.2 机械通风

依靠排风机提供的动力迫使空气流通来进行室内、外空气交换的方式。与自然通风相比,机械通风具有加热或冷却、加湿或除湿处理的作用,从工作房间排出的废气可以进行净化除尘处理,以保证建筑物附近的空气不被污染，机械通风可根据有害物分布的状况,选用局部通风或全面通风两种方式。

2.2 实验室通风机

通风机一般安装在屋顶上或顶层的机房内,不占用使用面积,而且使室内的排风管道处于负压状态,以免有害物质侵入室内。此外,安装在屋顶上检修方便,易于消声或减振，通风系统有害物质排放高度按现行的《工业企业设计卫生标准》和《工业三废排放标准》执行。一般情况下,如果附近50 m以内没有较高建筑物时,排放高度应超过建筑物最高处2 m以上。

3 自控系统需求

实验室自控系统(Automatic Control System)建设已经逐步向综合布线系统(Premises DistributionnSystem,PDS)发展。综合布线系统是在计算机技术和通信技术的基础上,进一步适应信息社会化和国际化的发展需要,是办公自动化进一步发展和建筑技术与信息技术相结合的产物,是计算机网络工程的基础和信息多元化发展的方向。

4 气体需求

实验室气体种类繁多,需要多种高纯特殊气体,如氩气、氮气、氦气、乙炔、二氧化碳和压缩空气等。考虑到实验室的运行维护,常用及用量较大的气体可以考虑建立基站,采用设备制取的方式。用量相对较少且不便制取的气体,可采用气瓶间的供给方式，实验室气体具有以下特点:

（1)安全性:使用钢瓶供气须放置在工作区以外的安全区域,使用者通过配备的远程切断系统在紧急状况下切断气体供应。钢瓶储存区须保持可燃性容器和助燃性容器间的安全间距。

（2)经济性:建立集中的气瓶间可节省实验室空间,更换钢瓶时不需要切断气体,保证气体的连续供应。

5 实验室给排水设施要求

5.1实验室给水系统包括4种:冷却水,为特殊设备提供冷却;饮用水,提供给实验室工作区和盥洗室;自来水,用于紧急喷淋、洗眼器、洗手间等;高度纯水,分别用于无机分析、试剂准备、器皿漂洗等。

5.2现代化的实验室其废水处理应建设配套的污水处理站,一般情况下,实验室的废水可直接排入污水处理站进行处理;但对于高浓度的酸、碱废水应先进行中和,再排入污水处理站。建议采用耐酸、碱排水管道,对大量使用有机溶剂的实验室应安装耐有机溶剂的排水管道。对致突变物、致畸物和致癌物以及有毒制剂等,必须在实验室进行灭活或减毒处理后,再进入排污管道。

6 实验室认证相关要求

实验室规划与设计应符合保护人员和环境的要求。平面布局和流程要满足科学合理、流程简捷、洁污分明、层次清晰,需具有样品存放用房及相应的环境控制设施。实验室应对诸如灰尘、电磁干扰、辐射、供电、湿度、温度等予以重视,使其适应于相关的技术活动。满足实验室安全用电、用水、照明要求,具备防火、剧毒化学品和菌毒种保管以及符合“三废”处理的有效设施等。对特别区域要有明显的警示标识。

7 实验室设计易出现的误区

7.1 天平室问题

实验室设计中容易忽略天平室台面的稳定性、出风口的位置、空调送风、人员走动及房门开关的震动等因素对精密天平称量产生的影响,从而造成误差。

7.2 实验室门的设计

普通实验室门宽以1.1~1.2 m为宜;有缓冲间的实验室,应留有隐蔽的设备门,供实验设备、尤其是大型设备进出。实验室走廊净宽可控制在2 m以内。

7.3电梯运输问题

实验室建设要考虑仪器设备运输通道,单体建筑内至少设有一部货梯或客梯兼作货梯使用。客梯的位置应设于楼宇主入口视觉显著、交通便利的区域;货梯一般与客梯相邻,以降低造价、提高效率。货梯也可以根据特殊需要,避开主要人流路线,在楼宇的其他区域独立设置,通常可以设于楼宇的另一端，总之,安全、舒适、效率是理想实验环境的三大要素,是实验室建设的宗旨,先进的科学仪器和优越完善的实验室环境是提升现代科技水平、促进科研成果增长的必备条件。

8 结语

总之,安全、舒适、效率是理想实验环境的三大要素,是实验室建设的宗旨,先进的科学仪器和优越完善的实验室环境是提升现代科技水平、促进科研成果增长的必备条件。实验室建设过程是实验室安全与功能的体现,描绘着实验室信息化、多元化、功能性、扩展性的蓝图，国内实验室发展的步伐已经逐步加快,但也不免看到其中的不足之处,学习和借鉴国内、外实验室建设的经验,与自身需求相结合,是食品药品实验室建设的重点,加强自身能力建设,实现功能与工艺相结合,才能充分发挥实验室的能效。

参考文献

[1]中国国家标准化管理委员会编.GB/T 27025-2008检测和校准实验室能力的通用要求[M].北京:中国标准出版社,2008.

[2]王宗羽.综合性检验机构实验室功能设计及建设的探讨[J].科学咨询,2014,22:75-76.