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规划设计

实验室设计与建设
  
一 、如何合理进行实验室整体布局规划设计?

  实验室的整体设计是否合理、科学,对提高实验室的效率、保障检验质量、降低样品交叉污染概率及提高环境质量等都有特别重要的意义。无论是新建、扩建、或是改建项目,综合考虑实验室的总体规划、合理布局和平面设计,以及供电、供水、供气、通风、空气净化、安全措施、环境保护等基础设施和基本条件。
  
  本着“安全、环保、实用、耐久、美观、经济、卓越、领先”的规划设计理念,规划设计主要分为多个方面:平面整体设计系统、分项结构功能设计系统、供、排水、及污水处理设计系统、电控系统、特殊气体配送系统、有害气体输出、及废气系统等。
  
  化验室的分类及职责
  
  化验室也就是分析检验实验室在学校、工厂、科研院所有其不同的性质 。学校的化验室:学生、科研服务;工厂:设中央化验室、理化室等;科研院所的化验室:科学研究课题担负测试及分析化学的研究工作。
  
  化验室用房的特殊需求
  
  根据化验任务需要,化验室有贵重的精密仪器和各种化学药品,其中包括易燃及腐蚀性药品。另外,在操作过程中常产生有害的气体或蒸气。因此,对化验室的房屋结构、环境、室内设施等有其特殊的要求,在筹建新化验室或改建原有化验室时都应考虑。
  
  化验室用房大致分为三类:精密仪器实验室、化学分析实验室、辅助室(办公室、储藏室、钢瓶室等)。 化验室要求远离灰尘、烟雾、噪音和震动源的环境中。因此化验室不应建在交通要道、锅炉房、机房及生产车间近旁(车间化验室除外)。
  
  1. 精密仪器室
  
  精密仪器室要求具有防火、防震、防电磁干扰、防噪音、防潮、防腐蚀、防尘、防有害气体侵入的功能,室温尽可能保持恒定。温度应在15~30℃,有条件的最好控制在18~25℃。湿度在60%-70%,需要恒温的仪器室可装双层门窗及空调装置。
  
  大型精密仪器室的供电电压应稳定,一般允许电压波动范围为±10%。必要时要配备附属设备(如稳压电源等)。为保证供电不间断,可采用双电源供电。应设计有专用地线,接地极电阻小于4Ω。
  
  2.化学分析室
  
  在化学分析室中进行样品的化学处理和分析测定,工作中常使用一些小型的电器设备及各种化学试剂,如操作不慎也具有一定的危险性,针对这些使用特点,在化学分析室设计上应注意以下要求:
  
  (1)建筑要求  建筑应耐火,材料具有防火性能;窗户要能防尘;室内采光要好;门应向外开。
  
  (2)供水和排水 供水要保证必须的水压、水质、和水量以满足仪器设备正常运行的需要,室内总阀门应设在易操作的显著位置,下水道应采用耐酸碱腐蚀的材料,地面应有地漏。
  
  (3)通风设施  由于化验工作中常常会产生有毒或易燃的气体,应有良好的通风条件 。
  
  ① 全室通风  采用排气扇或通风竖井,换气次数一般为5次/时。
  
  ② 局部排气罩 一般安装在大型仪器发生有害气体部位的上方。在教学实验室中产生有害气体的上方,设置 局部排气罩以减少室内空气的污染。
  
  ③ 通风柜 这是实验室常用的一种局部排风设备。内有加热源、水源、气源、照明等装置。
  
  (4)煤气与供电  有条件的化验室可安装管道煤气。化验室的电源分照明用电和设备用电。照明最好采用荧光灯。设备用电中,24h运行的电器如冰箱单独供电,其余电器设备均由总开关控制,烘箱、高温炉等电热设备应有专用插座、开关及熔断器。在室内及走廊上安装应急灯,备夜间突然停电时使用。室內必须安装过裁漏电保护装置,保证用电及设备安全。
  
  (5) 实验台  实验台主要由台面、支架和柜体组成,为方便操作,台上可设置药品架,滴水架、台的两端可安装水槽,水槽可根据自身要求安装紧急洗眼器。
  
  实验台面一般宽750mm,长根据房间尺寸,可为1500-3000mm,高可为800-850mm。台面常用贴面理化板、实芯理化板、耐腐人造石或水磨石预制板等制成。理想的台面应平整、不易碎裂、耐酸碱及溶剂腐蚀,耐热,不易碰碎玻璃器皿等。
  
  3.药品储藏室
  
  由于很多化学试剂属于易燃、易爆、有毒或腐蚀性物品,故不要购置过多。储藏室存放少量近期要用的化学药品,且要符合危险品存放安全要求。要具有防明火、防潮湿、防高温、防日光直射、防雷电的功能。药品储藏室房间应朝北、干燥、通风良好,顶棚应遮阳隔热,门窗应坚固,窗应为高窗,门窗应设遮阳板。门应朝外开。易燃液体储藏室室温一般不许超过28℃,爆炸品不许超过30℃。少量危险品可用铁板柜或水泥柜分类隔离贮存。室内设排气降温风扇,采用防爆型照明灯具。备有消防器材。可以符合上述条件的半地下室为药品储藏室。
  
  4.钢瓶室
  
  易燃或助燃气体钢瓶要求安放在室外的钢瓶室内,钢瓶室要求远离热源、火源及可燃物仓库。钢瓶室要用非燃或难燃材料构造,墙壁用防爆墙,轻质顶盖,门朝外开。要避免阳光照射,并有良好的通风条件。钢瓶距明火热源10m以上,室内设有直立稳固的铁架用于放置钢瓶。有条件的用户可安装报警器和通风装置。
  
  平面设计系统需要考虑的
  
  平面设计我们主要考虑以下几个方面的因素:
  
  1、疏散、撤离、逃生、顺畅、无阻,安全通道;一般实验室门主要向里开,但如设置有爆炸危险的房间,房门应朝外开,房门材质最好选择压力玻璃。
  
  2、人体学(前后左右工作空间),完美的设备与科技工作者操作空间范围的协调搭配体现了科学化、人性化的规划设计。
  
  3、专业学科功能。实验室通常按物理学,无机化学,有机合成化学,生物学来分类。
  
  功能与布局需要注意的
  
  根据实验室工作的特性,应配备办公室、档案室(报告编制室)、接样室及样品储藏室、大型仪器室、小仪器室、天平室、化学实验及样品 前处理室、电烤室、洗涤室、理化室、实验用水(超纯水)制备室、暗房、试剂储藏室。
  
  1.非受控区
  
  (1)办公室:供科室人员在工作之余,学习、探讨工作中出现的问题; 整理原始数据、书写原始报告。
  
  (2)档案室(编制报告室):用于报告的编制及打印、科室资料的储藏及查阅。
  
  (3)收样室:独立的样品存储室,存储柜功能区间划分清楚,标明未检样品、再检样品和已检样品。样品室必须干燥、通风、防尘、防鼠。
  
  2.受控区
  
  化学实验室及样品前处理室
  
  化学基本实验室,主要是进行容量分析、离子测定、氧化还原等实验。
  
  实验室、理化室必须有排风设施,独立的通风柜,有机、无机前处理分开;墙、地板、试验台、试剂柜等要绝缘、耐热、耐酸碱、耐有机试剂腐蚀;地面应有地漏,防倒流。设置中央实验台的实验室应设供实验台用用的上下水装置、电源插头。
  
  带试剂架的实验台及辅助工作台,需考虑设在实验室内的研究空间或电脑台,药品柜、器皿柜、落地安置的仪器设备、急救器等。
  
  大型仪器室
  
  电压、电流、温湿度符合要求,需要防静电地板,温度控制15-25度,湿度60-70%,互相有干扰的仪器设备不要放在同一室,检验无机物质仪器要有排气斗,检验有机物质的仪器有可调排风罩。
  
  仪器分析实验室
  
  主要设置各种大型精密分析仪器,同时也包括普通小型分析仪等,一般设计的装备有:仪器台、实验台、通风柜、天平台、电脑台、气瓶柜、洗涤台、器皿柜、药品柜、急救器、万向排气罩、原子吸收罩等。以下列出各类仪器分析实验室的要求,以供参考。
  
  气相色谱分析室
  
  主要是对容易转化为气态而不分解的液态有机化合物及气态样品的分析。
  
  仪器设备主要有气相色谱仪,具有计算机控制系统及数据处理系统,自动化程度很高,对有机化合物具有高效的分离能力,所用载气主要有:H2、N2、Ar、He、CO2等。
  
  但对高沸点化合物,难挥发的及热不稳定的化合物、离子化合物、高聚物的分离却无能为力。
  
  要求局部排风及避免阳光直射在仪器上,避免影响电路系统正常工作的电场及磁场存在,一般设计:仪器台(应离墙以便仪器维修)、万向排气罩、电脑台(一般在仪器台旁配置)、边台、洗涤台、试剂柜等。
  
  光谱分析室
  
  主要是根据物质对光具有吸收、散射的物理特征及发射光的物理特性,在分析化学领域建立化学分析。
  
  主要的仪器是原子发射光谱仪、原子吸收光谱仪,分光光度计、原子荧光光谱仪、荧光分光光度计、X射线荧光仪、红外光光谱仪、电感耦合等离子体(LCP)光谱仪、拉曼光谱仪等。
  
  实验室应尽量远离化学实验室、以防止酸、碱、腐蚀性气体等对仪器的损害,远离辐射源;室内应有防尘、防震、防潮等措施。
  
  仪器台与窗、墙之间要有一定距离,便于对仪器的调试和检修。应设计局部排风。使用原子吸收罩排风较为适宜。
  
  供排水设计系统
  
  供排水设计系统主要是为前期实验室建筑设计服务。水嘴分为急流水嘴和缓流水嘴。
  
  电控系统
  
  实验室用电主要包括照明电和动力电两大部分。
  
  动力电主要用于各类仪器设备用电、电梯、空调等的电力供应。实验室供电系统也是实验室最基本的条件之一。
  
  电源插座有:10A、16A、20A;漏电保护开关、过载保护开关等。
  
  电源插座应远离水源和煤气、氢气等喷嘴口,并不影响实验台仪器的放置和操作位置。
  
  线槽主要多功能钢线槽(主要用于试剂架上)和PVC线槽配西班牙插座(主要用于边台和中央台台面上).
  
  特殊气体配送系统
  
  实验室用气主要有不燃气体(氮气、二氧化碳);惰性气体(氩气、氦气等)易燃气体(氢气、一氧化碳);剧毒气体(氟气、氯气);
  
  助燃气体(氧气)组成。除不燃气体、惰性气体外其它气体不得进行实验室。可以通过输气管接到各实验室内。一般气相室配置氦气(He)、氮气(N2)。气质联用室配置了氮气、氢气、氧气。氢气管线上的连接管件都要连接后焊接,严禁有泄漏的可能。所有的管线在安装完毕后一定要做气密性实验,并在使用前要先除油。气瓶装瓶时,易燃易爆与惰性气体同柜,杜绝两种易燃气体同瓶装一柜。
  
  有害气体输出系统
  
  实验室内往往存在许多不利于人体健康的化学物质污染源,特别是有害气体,将其排除非常重要。
  
  实验室的最新观念就是将整个实验室当作是一台排烟柜,如何有效的控制各种进排气,达到既安全又经济的效果是至关重要的。
  
  实验室常用排风设备主要有:通风柜、原子吸收罩、万向排气罩、吸顶式排气罩、台上式排气罩等。其中通风柜最为常见。
  
二 、化学实验室与精密仪器室规划设计要点

  一、化验室的分类及职责
  
     化验室也就是分析检验实验室在学校、工厂、科研院所有其不同的性质。
  
     学校的化验室一类是为学生进行分析化学实验用的教学基地,另一类是为科研服务的亦兼有科研性质的分析化学研究室。
  
  工厂设中央化验室、理化室等。车间化验室主要担负生产过程中成品、半成品的控制分析。中央化验室主要担负原料分析、产品质量检验任务,并担负分析方法研究、改进、推广任务及车间化验室所用的标准溶液的配制、标定等工作任务。
  
     科研院所的化验室除为科学研究课题担负测试任务外,也进行分析化学的研究工作。
  
  二、化验室设计要求
  
  根据化验任务需要,化验室有贵重的精密仪器和各种化学药品,其中包括易燃及腐蚀性药品。另外,在操作过程中常产生有害的气体或蒸气。因此,对化验室的房屋结构、环境、室内设施等有其特殊的要求,在筹建新化验室或改建原有化验室时都应考虑。
  
  化验室用房大致分为三类:精密仪器实验室、化学分析实验室、辅助室(办公室、储藏室、钢瓶室等)。
  
  化验室要求远离灰尘、烟雾、噪音和震动源的环境中,因此化验室不应建在交通要道、锅炉房、机房及生产车间近旁(车间化验室除外)。为保持良好的气象条件,一般应为南北方向。
  
  精密仪器室要求具有防火、防震、防电磁干扰、防噪音、防潮、防腐蚀、防尘、防有害气体侵入的功能,室温尽可能保持恒定。为保持一般仪器良好的使用性能,温度应在15~30℃,有条件的最好控制在18~25℃。湿度在60%-70%,需要恒温的仪器室可装双层门窗及空调装置。
  
  仪器室可用水磨石地或防静电地板,不推荐使用地毯,因地毯易积聚灰尘,还会产生静电、大型精密仪器室的供电电压应稳定,一般允许电压波动范围为±10%。必要时要配备附属设备(如稳压电源等)。为保证供电不间断,可采用双电源供电。应设计有专用地线,接地极电阻小于4Ω。
  
  气相色谱室及原子吸收分析室因要用到高压钢瓶,最好设在就近室为能建钢瓶室(方向朝北)的位置。放仪器用的实验台与墙距离500mm,以便于操作与维修,室内有有良好的通风,原子吸收仪器上方设局部排气罩。
  
  微型计算机和微机控制的精密仪器对供电电压和频率有一定要求。为防止电压瞬变、瞬时停电、电压不足等影响仪器动作,可根据需要选用不间断电源(UPS)。
  
  在设计专用的仪器分析室的同时,就近配套设计相应的化学处理室,这在保护仪器和加强管理上是非常必要的。
  
  设置
  
  局部排气罩以减少室内空气的污染。
  
  通风柜 这是实验室常用的一种局部排风设备。内有加热源、水源、照明等装置。可采用防火防爆的金属材料制作通风柜,内涂防腐涂料,通风管道要能耐酸碱气体腐蚀。风机可安装在顶层机房内,并应有减少震动和噪音的装置,排气管应高于屋顶2m以上。一台排风机连接一个通风柜较好,不同房间共用一个风机和通风管道易发生交叉污染。通风柜在室内的正确位置是放在空气流动较小的地方,或采用较好的狭缝式通风柜。通风柜台面高度800mm,宽750mm,柜内净高1200-1500mm,操作口高度800mm,柜长1200-1800mm。条缝处风速0.3-0.5m/s视窗开启高度为300-500mm。挡板后风道宽度等于缝宽2倍以上。
  
  煤气与供电 有条件的化验室可安装管道煤气。化验室的电源分照明用电和设备用电。照明最好采用荧光灯。设备用电中,24h运行的电器如冰箱单独供电,其余电器设备均由总开关控制,烘箱、高温炉等电热设备应有专用插座、开关及熔断器。在室内及走廊上安装应急灯,备夜间突然停电时使用。
  
  实验台 实验台主要由台面、台下的支架和器皿柜组成,为方便操作,台上可设置药品架,台的两端可安装水槽。
  
  实验台面一般宽750mm,长根据房间尺寸,可为1500-3000mm,高可为800-850mm。台面常用贴面理化板、实芯理化板、耐腐人造石或水磨石预制板等制成。理想的台面应平整、不易碎裂、耐酸碱及溶剂腐蚀,耐热,不易碰碎玻璃器皿等。
  
  辅助用室
  
  (1)药品储藏室 由于很多化学试剂属于易燃、易爆、有毒或腐蚀性物品,故不要购置过多。储藏室仅用于存放少量近期要用的化学药品,且要符合危险品存放安全要求。要具有防明火、防潮湿、防高温、防日光直射、防雷电的功能。药品储藏室房间应朝北、干燥、通风良好,顶棚应遮阳隔热,门窗应坚固,窗应为高窗,门窗应设遮阳板。门应朝外开。易燃液体储藏室室温一般不许超过28℃,爆炸品不许超过30℃。少量危险品可用铁板柜或水泥柜分类隔离贮存。室内设排气降温风扇,采用防爆型照明灯具。备有消防器材。可以符合上述条件的半地下室为药品储藏室。
  
  (2)钢瓶室 易燃或助燃气体钢瓶要求安放在室外的钢瓶室内,钢瓶室要求远离热源、火源及可燃物仓库。钢瓶室要用非燃或难燃材料构造,墙壁用防爆墙,轻质顶盖,门朝外开。要避免阳光照射,并有良好的通风条件。钢瓶距明火热源10m以上,室内设有直立稳固的铁架用于放置钢瓶。  
  
三、科学实验室安全防护系统设计规范

  实验室是科技的摇篮,实验室安全防护系统是保证实验室安全的前提条件,是为了将实验室潜在的职业危险降至最低,以创造健康安全的工作环境。保护对象包括人员的安全、样品的安全、仪器的安全、运行系统的安全及环境的安全。实验室安全防护系统包括实验室硬件建设与软件管理,本文重点阐述实验室硬件建设。
  
  实验室安全防护系统设计的安全清单
  
  实验室建筑物的安全
  
  实验室人员的安全
  
  办公室人员的安全
  
  外来人员的安全
  
  实验室仪器与设备的安全
  
  实验样品的安全
  
  有毒药品的安全
  
  易燃易爆物品的安全
  
  压缩空气的安全
  
  空调与通风系统的安全
  
  气流交叉污染的防护
  
  实验室生物安全保障
  
  紧急个人防护措施
  
  静电、振动、噪音、雷电的防护
  
  污染性与放射性物质的处理
  
  消防系统的安全
  
  实验室照明系统的安全
  
  实验室安全防护一般规定
  
  1.科学实验建筑底层的门、窗宜采取安全防盗措施
  
  2.放射性物质贮存场所应设置防盗门、防盗窗及报警装置等设施
  
  3.对限制人员进入的实验区应在其明显部位或门上设置警告装置或标志,对放射源的贮存室除应设置警告装置或标志外,还应设有防火、防盗及报警装置等设施
  
  4.有贵重仪器设备的实验室的隔墙应采用耐火极限不低于1h的非燃烧体
  
  5.由一个以上标准单元组成的通用实验室的安全出口不宜少于两个
  
  6.易发生火灾、爆炸、化学品伤害等事故的实验室的门宜向疏散方向开启
  
  7.凡进行对人体有害气体、蒸汽、气味、烟雾、挥发物质等实验工作的实验室,应设置排毒柜
  
  8.含汞的实验室应设置特别的排毒柜,该类实验室的地面、楼面、墙面、天花、实验台、门、窗等均应采用不开裂、不吸附、不渗透的材料,并应设有集泵槽、沟、瓶等设施,地面、楼面应有不小于1%的坡度,地沟、地漏应具有收集散失泵的功能,室内下部应设排风口
  
  9.凡经常使用强酸、强碱、有化学品烧伤危险的实验室,在出口就近处宜设置紧急喷淋器及紧急洗眼器,紧急喷淋器及紧急洗眼器的给水管须配置过滤系统,以保证水质的洁净
  
  10.必须存放少量入场使用的化学危险品的实验室,应设置24h持续通风的专用化学品储存柜或排毒柜
  
  11.放射性同位素实验室的废气、废液、固体废物的处理及处置应符合国家有关规范
  
  12.所有弱电机房及弱电竖井均就近与抢断接地系统相连,并作为局部等电位。接电电阻不大于1Ω,所有弱点系统进出建筑物缆线均应加保护器
  
  13.对于空调设备、真空泵、给排水设备、空气压缩机等产生高分贝噪声的设备,须集中在一个可控的公共区域被存放,并适当增加隔音设施
  
  14.生物安全柜不能与排毒柜共用通风系统
  
  实验室消防系统应采用给水系统与干冰系统相结合的方式。室内消防给水体系包括普通消防系统、自动喷洒消防给水系统和水幕消防给水系统等。实验楼、库房等箭簇无在必要时应设立室外消防给水系统,由室外消防给水管道、室外消火栓、消防水泵等组成,应对距消火栓以及消防水池最近处得消防泵进行试压试验。仪器室不能用喷水灭火,避免损坏仪器,应采用干冰灭火。灭火器设于走廊内,每个消火栓的控制保护范围15m。
  
  通风管道经过防火分区的地方,无论是墙面还是结构楼层,都须配防火闸,防火闸启动后必须可以复位。
  
  风量小于7m3/s的空调机组、统一防火分区的空调机组以及满布喷淋的箭镞无需设风管烟气探测。风管烟气探测为光电式,并与大楼火灾报警系统联动同时关闭空调机组。
  
  每个实验室模块均有热感或烟感火警探头,与中央火警系统连接,配声光报警,最好与当地消防机构联网,消防人员可根据声光报警的信号及时找到火警的位置并马上作出反应,以保证安全。
  
四、物理化学实验室的通风设计理念
  
  结合实验室设计为实例,探讨了我国国家标准GB、行业标准JGG和美国ASHRAE 在化验室通风设计标准的一些规定。对它们的特点进行分析之后提出了更加健全的物理化学实验室设计方案。
  
  实验室设计是行业中常用的专项设计,包括了化学、生物、动物、物理实验室等各个类别。空调通风系统的设计包含了空气处理、制冷加热和除湿、气流组织、控制、安全等部分,它们是一个整体而不是独立系统。建工行业曾经出版过 JGJ91-93《科学实验室设计规范》,但如今过去了17年,期间出现了很多新的技术和标准,在国外则有SEFA、ASHRAE等组织有过专项研究。
  
  对实验室设计的功能了解是通风系统选择和设计的决定因数。提供一个安全的环境给工作人员是首要目标在实验室的系统设计中。设计者要彻底研究所有的因数,找到最合适的设计。除恒温恒湿间的环境,其他房间只需要温度控制,并且都没有洁净要求。ASHRAE规定实验室空调和通风设计参数包括以下:
  
  1)室内外温度湿度要求; 2)空气质量;
  
  3)设备和工艺热负荷,包括显热和潜热;
  
  4)内部负荷的预期增加;
  
  5)最小换气次数; 6)进风和补风;
  
  7)排风设备类型; 8)控制和报警;
  
  9)通风柜的尺寸和数量的调整可能;
  
  10)房间压差;11)设备和电源的备用。
  
  对其中实验室设计中的常用4个通风标准包括换气次数,送排风形式,房间压差和控制系统进行了阐述。大大节约了通风标准的成本。这将是新型通风柜最大的优点:节能!

  1 换气次数的选择
  
  《化工采暖通风和空调调节设计规范》规定化验室房间的最小换气量一般在6 次/h~8 次/h。 实验室内的整体换气次数应由下列风量之决定:从局部排风设备或其他房间排风所排出的总风量;带走房间热负荷所需的制冷风量;最小换气次数需求。在使用情况下.实验室设计中的最小换气次数应维持6 次/h~10 次/h。
  
  在通常情况下>10 次/时房间换气次数被认为是合适的。但是当实验室设计内有可能产生高热负荷的分析设备,或房间内有较大量的局部排风时,则可能需要相应增大换气量。湿法化学室有通风柜,加热间有大量的加热炉。通风柜的计算方法则参照《化工采暖通风和空调调节设计规范》中对轻、中度危害或有危险的有害物质,在室内顶棚有补风的情况下,通风柜的操作口最小吸风面速度0.5m/s。对于通风柜的使用率,当通风柜的数量大于2 个时,则应该取60%~70%同时使用率。加热炉则是以维持炉内加热温度的热平衡法则计算所需的排风量。通过以上可以计算出总的安全通风量,此外负荷计算的空调风量,还有最小换气次数10 次进行比较,三者取最大值。
  
  2 送风和排风形式
  
  《化工采暖通风和空调调节设计规范》规定化验室的排风量较大时,应设置室外新风补风系统,并计入新风负荷。
  
  《科学实验室建筑设计规范》规定每个排风装置宜设独立的排风系统。同一个实验室设计内的所有排风装置宜合用一个排风系统。工作时间连续使用排风系统的实验室应设置送风系统,送风量宜为排风量的70%,并应根据工艺要求对送风进行空气净化处理。对于采暖地区,冬季应对送风进行加热。送风气流不应破坏实验室排风装置的正常工作。
  
  从化学实验室设计内排出的气体均需直接排出室外,而不能循环利用。因此,除非化学实验室也有洁净要求否则均需保持其相对于相邻区域为负压。而是否选择 100%全新风送风系统,应做为实验室危险评估的一个重要部分。
  
  实验室设计各个单元间设置了独立的排风系统,排风都安装在屋顶上。湿法化学间和加热间由于产生有毒、腐蚀、高温的气体,必须采用全新风处理。其他如工作人员进行计算机分析的通用实验间和进行材料测试的恒温恒湿间,100%全新风送风系统并不是唯一的选择。因为实验室不同的工艺职能,不一定要全新风通风或全新风空气处理。能满足工艺只能是首要的,100%的新风是针对通风柜的环境,而对于一般实验室循环空气处理能达到要求的,就不必要100%全新风。何况在全新风的空调环境下,能耗非常高。
  
  3 房间压差
  
  《化工采暖通风和空调调节设计规范》规定化验室应保持相对负压。
  
  所有从化学实验室内排出的气体均需直接排出室外,而不能循环利用。因此,除非化学实验室也有洁净要求否则均需保持其相对于相邻区域为负压。
  
  这个规定其实要根据具体的实施对象。本项目中恒温恒湿间需要严格的温度、湿度控制范围,应该设计成正压。因为如果设计成负压,则相邻区域的空气去进入,一方面可能破坏温、湿度的控制精;另一方面如果污染的空气进入,也可能造成安全问题。而对于湿法化学间和加热间,为防止有毒、腐蚀、高温的气体或挥发物散发到房间,甚至散发到其他的区域,设计成负压是必须的。实验室建筑的办公区域,应相对于走廊和实验室始终维持正压。实验室内气流应从低危险区域流向高危险区域,最终通过各类通风柜或加热设备排到室外。
  
  4 控制系统
  
  控制应该把以上几项综合起来,可以满足整个实验室设计的房间压力、各房间压差、通风量、温湿度和各方面的安全控制要求,同时降低能耗。实验室内往往存在许多不利于人体健康的化学物质污染源,特别是有害气体,将其排除非常重要。但与此同时,能源往往会被大量的消耗,因而实验室的通风控制系统的要求从早期定风量,双稳态,变风量系统,到最新的适应性控制系统。所谓最为安全、舒适的环境,并要求最节能的方式是不能太过于奢望。系统响应迅速确保人身安全,以最高的精确性正确控制送排风的平衡和室内压力,提供最大的稳定性。尽量降低用户前期投入,同时减少用户在运行、能源消耗及维护等方面的费用。
  
  实验室控制一方面调整设备的温度和湿度控制;另一方面监控安全设施保护工作人员,用哪个系统,只要对当前实验室是合适的。
  
  化学实验室设计的通风采用定风量还是变风量控制系统,这取决于设计者、使用者和设施管理者对其所要求的功能初次投资和运行费用等问题的综合考虑。定风量(CAV)系统被设计用来为所有的通风柜和加热炉提供总的排风流量,不管这些通风柜和加热炉是否被占用,总的流量都保持一定。
  
  实验室设计的通风设计首要解决的问题是安全性问题,还要考虑到为实验人员创造一个舒适的工作环境,解决温度、气流、噪音的问题,同时要保证最低的能源消耗,系统稳定,容易控制,易于操作管理。简而言之就是要从安全、舒适、节能、可靠运行方面进行设计。通过对此类型化学实验室涉及的换气次数、送排风形式、房间压差、控制系统标准。
  
  建议:
  
  1)换气次数至少应该以下三项指标值中取最大值:实验室工作区的设备的排风量,制冷负荷量对应的风量,最小换气次数为10次/h 风量;
  
  2)根据实际工作环境确定是否100%新风量;
  
  3)通常情况下,走廊、办公区、实验区为气流的流动方向,上游相邻区为正压;
  
  4)定风量仍然是经济实用的控制系统,能够满足部分实验室要求,做好将来扩容的措施。
  
五、如何建立生物安全实验室质量管理体系?

  1 质量与生物安全管理体系的建立
  
  实验室质量管理体系的建立是要有明确的目的及规范的管理,有效的制约和高效的机制, 能自我发展和完善的有机整体。
  
  在病原微生物实验室进行的检测工作的质量管理作为单位质量管理体系的有机组成部分有关生物安全方面的特殊要求包括:实验室准入,操作规范, 个人防护、 健康监护、 消毒效果评估, 菌毒种保管, 废弃物处理和意外处置、 实验室生物风险评估等各项生物安全规章制度应编入单位实验室质量体系文件;质量与生物安全管理体系必须确定总负责人, 明确管理部门, 检测部门、 保障部门、 部门职责、 相互关系以及各部门负责人的责任、权利和义务;生物安全管理委员会, 要建立生物安全监督员和内审员队伍, 定期进行生物安全督促检查;要求各部门执行本单位编制的实验室质量与生物安全管理体系文件,并按文件规定的程序开展各项管理活动, 维持体系的运行和改进。
  
  2 人员管理
  
  实验室生物安全工作的关键是人,实验室人员缺乏实验室生物安全意识, 将在各个环节产生暴露的风险。因此必须大力抓好实验室生物安全人才队伍建设。
  
  人员准入病原微生物实验室要严把准入关,用制度保证所有实验人员尤其是客座人员和新工作人员必须接受生物安全防护知识及实验室制度、 安全操作规程以及实验潜在的危险等相关内容培训并考核合格,持证上岗;在操作前签署生物安全《知情同意书》 ,并经实验室负责人批准后方能进入。一般情况下,易感人员或感染后会出现严重后果的人员,不允许进入实验室或动物房, 例如, 身体受到开放性损伤、患发热性疾病以及患有免疫缺陷或免疫抑制的人等。
  
  人员培训所有实验人员还必须每年更新知识,接受一次附加培训。培训方式可分为全员培训和专项培训,专项培训又有管理和操作两类。重点在防止气溶胶产生的操作, 锐器操作、 生物安全柜的使用、 防护用品穿戴、 样本运输、意外事故处理、 逃生演练等, 以达到增强生物安全防范意识的目的。
  
  健康监护实验室人员的健康监测也是病原微生物实验室实验室的一个重要工作,实验室应充分了解每个病原的生物危害性, 制定健康监护计划, 储备预防性药物。针对致病力、 传播力采取服药、 打免疫针的手段, 进行防范;对患病的实验人员要及时甄别, 只要其临床体征和所从事的病原相关就要进行干预和医疗管理, 提高预警能力。
  
  3 菌(毒)种和阳性样本的管理
  
  菌(毒)种和阳性样本在流转过程中既要保持生物的原始特性, 还要考虑也是传染源,既要避免意外暴露还要防止恶意利用或生物恐怖袭击。
  
  菌(毒)种和阳性样本的保存要按照国家相关规定, 一类或国家规定需上交国家菌(毒)种保藏单位的菌(毒)种应及时交送。对二、 三、 四类菌(毒)种和阳性样本要建立专门的、规范的保管室,实行双人双锁管理制度。注意保存场所和设施应具备一定的防盗能力, 人员进出能得到控制, 备有消毒、 急救和防护用品, 建立检查、 销毁和领用制度, 疑似样本和菌毒种的管理应参照执行。
  
  菌(毒)种和阳性样本的运输运送人员应熟悉相关的生物安全知识并采取相应安全防护措施。跨省运输可感染人类的高致病性病原微生物菌(毒)或样本时, 还必须将申请材料报省人民政府卫生主管部门审核同意后, 递交上级相关机构,颁发准运证书后, 方可运送。
  
  4 环境与设备管理
  
  按国家标准《实验室生物安全通用要求》(GB19489 -2008)对实验室生物安全实行分级管理。
  
  实验室环境与设施设备要求生物安全二级(BSL - II)实验室是使用最多、涉及最广的生物安全实验室, 除满足生物安全一级(BSL - I)实验室设施和设备要求外, 还应在实验室内配备生物安全柜,高压蒸汽灭菌器、 洗眼设施, 防止节肢、 啮齿动物进入的设计, 有可自动关闭门及可视窗, 防虫纱窗等。
  
  确保实验室设备的正常使用实验室设备和消耗材料应确保质量,制定操作规程, 合理使用, 规范操作。高浓度的感染材料必须在生物安全柜操作, 高压灭菌器要考虑放置地点, 锐器的使用和存放也应合乎要求, 消防器具不但在品种上要满足实验室的特殊要求,而且要在保质期内使用。
  
  5 废弃物安全
  
  管理废弃物安全管理是防止生物安全事件的重要一环。病原微生物实验室的培养物、储存物、垃圾以及其他废弃物的处理和处置必须以安全为目的,首先应就地消毒灭菌,进行无害化处理,利器还必须置于坚固、防漏 有盖的容器,密闭后运出实验室销毁。实验室不但要制定消毒制度,储备消毒剂,而且要确保消毒剂的有效性并对消毒效果进行判定。
  
  6 个人防护和应急预案
  
  不同的防护等级要求不同的防护用品及管理要求。在生物安全二级(BSL - Ⅱ)实验室至少应有一套防护用品,包括头部、面部、身体、手部、足部防护等。实验室常用的防护手套, 防护服应制定一定的保有量和保质期检查制度, 避免到用时才发现没有防护用品或使用过期防护用品的情况。当发生实验室意外时,应执行应急预案, 服从现场指挥官的调度。在物资储备上做好准备,主要是应急照明、报警、维护、急救和消毒几个方面, 不仅要备好照明灯、报警电话号码、工具箱、急救箱、洗眼器、紧急喷淋器、 消毒器械和消毒剂等物品,并且在程序上还要对火警、盗抢、水险、设备故障、样本泄露和人员暴露或感染等各种情况的处理方法进行规定
  
  病原微生物实验室的安全性取决于实验人员的安全意识,实验室设施的建设, 防护设备的配置和管理体系的完善。领导重视, 建立管理队伍, 明确职能分工和部门职责, 加强培训和交流, 才能提高管理水平。
  
长沙品瑞实验室设备制造有限公司  
  
2016.05.01       


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