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技術文獻

實驗室家具設計初探

2024-04-28 19:45:51 kalor 50
2020-09-01 15:11:30 admin1  17

實驗室家具是一類比較特殊的家具,實驗室家具不僅應具有優(yōu)良的使用功能,還應具備整潔明朗的外觀和色彩,以改善室內環(huán)境,體現(xiàn)時代特征。實驗室家具的設計、靈活性以及系列化是實驗室建筑的組成部分之一,是實驗室的基本條件之一。


濟南金華鵬科技有限公司

實驗室家具為適應各類不同實驗內容的實驗室的需要,在追求實驗環(huán)境舒適、安全的同時,應滿足實驗的功能性、堅固性、耐腐蝕性,以及安裝布置的靈活性等。實驗室家具不同于家用家具,它的使用常與水、電、氣、化學物質和材質以及儀器設備相接觸,因此對家具的構造和材質提出更高的要求,在實驗室建設時必須重視實驗室家具的設計和選型。

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實驗室家具很多,但歸納起來主要是實驗臺、實驗用柜和通風柜等幾大類呦!

實驗臺

按結構形式分:分為固定式和組合式

固定式實驗臺:固定式實驗臺的形式很多,國內至今仍普遍采用。常見的用鋼筋混凝土結構的臺面和磚砌支座,臺下為木制器皿柜,臺面上用白色瓷磚、水磨石、大理石或天然花崗巖等。這類實驗臺堅固耐用,耐高溫,而且平穩(wěn),常用于天平臺、高溫爐臺以及測光儀器臺等。

 

組合式實驗臺:依靠自身的構造形式,分為幾個獨立的部分,分別制作,然后組合在一起,可以靈活布置實驗室,便于運輸,便于系列化生產。

按材質分類

木結構:這是國內外較普遍采用的形式,質量較輕,又較靈活,而且可以做成各種單元組合式,其缺點是木材耗用量較大。 

 

鋼結構:這種結構由鋼支架、器皿柜、臺面和試劑架等構件組成。鋼支架系薄壁型鋼制成,腳支架底腳有微調螺絲,鋼支架之間留有管道空間。器皿柜是木制構件,可以靈活地掛在鋼支架上。這種材質盡管其外表有防腐涂料,但難免有銹蝕,一般用于儀器分析室。鋼制實驗室家具的優(yōu)點:堅固、美觀,能使用10年以上保持不變形,可以耐強酸、強堿,是實驗室家具的發(fā)展方向。 

 

鋼筋混凝土結構:這種實驗臺包括鋼筋混凝土結構的臺面與支座(或磚砌支座)和臺下的器皿柜。其缺點是質量大,又缺乏靈活性。   

 

混合結構:采用鋼架、鋼筋混凝土臺面或新型臺面材料與下部活動的木制器皿柜,這也有可能做成單元組合式,其質量較輕,從靈活方面考慮也較上一種有好。

按實驗用途分類

主要有化學實驗臺、儀器實驗臺、天平臺、洗滌臺等,種類繁多。實驗臺根據(jù)實驗室布局不同,位于實驗室中間,稱為島式實驗臺;實驗臺的一端靠墻則稱為半島式實驗臺;如果實驗臺的一條長邊靠墻稱為側邊實驗臺。與之相適應的試劑架、洗滌臺、器皿柜也有所不同。有的還把實驗臺分為單面實驗臺和雙面實驗臺,后者實指島式實驗臺和半島式實驗臺。 

臺面

目前使用較多的臺面材料有以下幾種:

環(huán)氧樹脂臺面:主要為加強型環(huán)氧樹脂成份,有平滑而安全的弧型收邊,是模具一體成型的化學臺面板。內外材質一致,損傷時可修復還原。具卓越的耐酸堿、而撞擊、耐高溫(約800℃)能力。  耐蝕實心理化板:系以篩選后之優(yōu)質多重夾紙,浸泡于特殊酚液后經高壓熱固效應成型,并經表面特殊耐蝕處理。具有耐酸堿、耐撞擊、耐熱特性,經濟而耐用。 

 

TRESPA(千思板):成分為70%的木質纖維,30%的三聚氰胺樹脂,采用雙電子束掃描專利技術將三聚氰胺附貼在面層,經高溫高壓成型。  耐蝕理化貼面板由添加特殊成份酚醛樹脂含浸的牛皮紙、白色及特殊表層紙經高溫、高壓處理而成。具有耐酸堿、耐撞擊、耐熱特性。經濟,耐用(配合基材使用)。

實驗用柜

藥品柜

藥品柜是化學實驗室必不可少的櫥柜。主要放置固體化學試劑和標準溶液,這兩者必須分類放置,不可混放在一起。放置化學試劑應分類放置,便于查找。同時為了安全,藥品柜應設置玻璃門窗,柜體也應具有一定的承重能力和防腐蝕性。

專用柜

(1)樣品柜:放置各類實驗樣品用的樣品柜,應有分格且可貼標簽等的隔板,便于存放樣品和查找樣品,因為有些樣品,根據(jù)樣品的物理性質和化學穩(wěn)定性而需放入干燥器保存,因此分格有大有小,以便于存放不同的樣品。 

(2)藥品保管柜:用于存放液體試劑,如鹽酸、硝酸、過氯酸、有機試劑等揮發(fā)性藥品。一般為木制,也有鋼制,可存放規(guī)格不同的試劑。柜子要求穩(wěn)固,可以并排使用,也可以與地面墻壁固定。 

(3)危險品保管柜:適用于危險物品的簡單保管和短期保管,采用不銹鋼制作,或耐火磚砌而成。 

(4)玻璃器皿干燥和保管柜:洗凈后的下班器皿在托架上保存,托架用導軌與柜體固定,使玻璃器皿存取方便,各層托架可根據(jù)器皿尺寸大小調節(jié)位置,器皿架通風良好,易于清潔干燥。除此之外,還有工具柜、雜品柜、更衣柜等。 

實驗椅凳

根據(jù)實驗需要,工作椅凳可有鋼制、木制。為方便實驗和節(jié)約空間,通常用圓凳。圓凳若為鋼制還可調節(jié)高度。儀器實驗室可有帶滑輪的靠背椅,便于操作。

潔凈柜

潔凈柜又稱超凈工作臺,廣泛應用于生物、醫(yī)藥、衛(wèi)生、電子、精密儀器、儀表等行業(yè)??商峁o菌、無塵的潔凈操作環(huán)境。

 

潔凈柜的結構與工作原理:主要部件包括柜體、操作臺面、前面板、風機、靜壓箱、過濾器、照明燈、殺菌燈等。外部氣體經風機區(qū),工作區(qū)氣體呈正壓以保證不受外界氣體的污染,潔凈柜根據(jù)氣體的流向可分為水平層流和垂直層流,規(guī)格有單人、雙人、單面、雙面,也可串聯(lián)使用。

生物安全柜

生物安全柜廣泛應用于大專院校、科研院所、藥廠、衛(wèi)生防疫等單位,是微生物實驗操作的主要潔凈設備,可防止可能存在的有毒有害懸浮顆粒的擴散,保護實驗過程中操作者和環(huán)境的安全,也可保護操作過程中樣品免受污染。 

生物安全柜的等級:

一級:相當于帶過濾器的排毒柜功能,保護操作者和環(huán)境。 

二級:同時保護操作者,環(huán)境和樣品,適用于生物安全1、2、3級的樣品。   

三級:同時保護操作者,環(huán)境和樣品,操作環(huán)境與外界環(huán)境完全隔離,帶有手套箱,全密式操作,適用于高危險性樣品的實驗操作。 

生物安全柜與潔凈柜的主要區(qū)別

生物安全柜主要是保護操作者和環(huán)境,也可保護樣品,結構比潔凈柜復雜,操作區(qū)氣體負壓,氣體凈化后排放;潔凈柜保護操作樣品,不保護操作者及環(huán)境,操作區(qū)處氣體正壓,操作區(qū)外氣體直接排放。

通風柜

實驗室通風是實驗室設計中不可缺少的一個組成部分。為了使實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物質和有機體、實驗室中應有良好的通風。為阻止一些蒸氣、氣體和微粒(煙霧、煤煙、灰塵和氣懸體)的吸收,污染物質須用通風柜、通風罩或局部通風的方法除去。

 

通風柜是實驗室中最常用的一種局部排風設備,種類繁多,由于其結構不同,使用的條件不同,其排風效果也不相同。通風柜的性能好環(huán),主要取決于通過通風柜空氣移動的速度。

實驗室中所采用的通風柜歸納起來有六種:

①項抽式通風柜:這種通風柜的特點是結構簡單、制造方便,適合有熱量產生的場合。

②狹縫式通風柜:狹縫式通風柜是在其頂部和后側設有排風狹縫,對各種不同工況都能獲得良好的效果。但結構比較復雜,制作也較麻煩。 

③旁通式通風柜:當實驗室考慮幅度通風柜排除室內空氣時,采用這種通風柜比較理想,因為當柜門全閉時并不影響室內的換氣量。 

④補風式通風柜:對于有空氣調節(jié)系統(tǒng)的實驗室或潔凈實驗室,采用這種通風柜是很理想的,既節(jié)省了能量,又不影響室內的氣流組織。

⑤自然通風式通風柜:優(yōu)點是不耗電;能日夜連續(xù)換氣(經實測室內換氣可達6次/h),有利于室內換氣;無噪聲和振動;由于沒有機械設備,容易保養(yǎng);構造簡單,造價低廉。但它的使用受一定條件限制,凡毒性較高和不產生熱量的實驗,都不宜采用,有的房間,在夏季也不宜使用。

⑥活動式通風柜:在現(xiàn)代化實驗室建筑中,有時還配置一種通用實驗室(實驗大廳),其中的實驗工作臺、水盆通風柜等設備都可隨時移動,不用時也可推入鄰近的貯藏室。這種通風柜宜用木材、塑料或輕金屬制作,以便移動。 

實驗室規(guī)劃與家具設計

目前我國還沒有國家標準對實驗室進行規(guī)范和要求。目前國內的實驗室規(guī)劃設計人員都是其他相關專業(yè)人士,在工作的過程中逐漸摸索出一套適合實驗室規(guī)劃設計的大致統(tǒng)一的思想和方法,成為行業(yè)內默守的不成文的準則。 

 

實驗室規(guī)劃設計中涉及到的內容很多,如實驗室內的設備儀器、儲存、儲藏家具、衛(wèi)生要求、建筑和人員安全、防火要求、電路布線、給排水等等。 

設計前

在進行設計之前,首先要對目標實驗室的以下內容進行了解,并進行初步規(guī)劃。

1.設計現(xiàn)代化的實驗室,首先要制定的提出實驗室的總體規(guī)劃,確定實驗室的性質、目的、任務、依據(jù)和規(guī)模,確定各類實驗室功能和工藝條件以及規(guī)模大小。 

2.室內空間的總體概念,如房間形狀,尺寸等。 

天花的類型和高度等

3.地面,要針對不同實驗室采用不同地面,不能在實驗室內使用大理石地面?,F(xiàn)在人們最常用的是PVC地面和還氧樹脂地面兩種,也有的用瓷磚。地面除了要注意類型外,還要注意上下水管道的位置等。 

4.墻面,包括柱體的位置、窗臺高、踢腳板的寬度等都要確定清楚,這是很重要的一個方面,因為這些都是在具體施工中經常出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)。 

實驗室工作臺

對實驗室進行規(guī)劃設計,就不能不了解實驗室家具的尺寸參數(shù)和實驗臺的設計模式,如坐式工作臺的高度通常在750-850mm之間,如果男性實驗員占較高比率也可考慮900mm高。站式高度則在850mm-920mm之間;工作臺的長度通常宜考慮每人1200mm(最小不應小于1000mm),而有機化學實驗臺則須考慮長一些,可取1400-1600mm。試劑架高度為1200-1650mm之間;而高柜可達1800-2000mm等。

 

實驗臺的設計模式的重點是安全性和方便性,有以下幾種常用的設計模式:

1.島型:是最常見的一種模式。常使用于大空間、成長方形的室內形式。此模式的特點是人流順暢。 

2.半島型:這也是一種比較典型的應用方式,此模式適用于狹長的房間。     

3.L型:L型適用于較為窄小的房間形式。

除以上三種外,還有U型與一字型(即側邊實驗臺)布局也較常用。 在設計化學分析實驗時,通常在實驗室中央配置從兩面都能夠操作的中央實驗臺,兩邊配置邊實驗臺、測試臺、通風柜、藥品柜、干燥柜等,根據(jù)需要配備凈化臺、恒溫恒濕設備,為了盡可能多地增加使用空間,往往還需配備一些平面型實驗臺。


為了便于分析儀器的操作使用,分析儀器使用的特殊氣體的配管,應該盡量接近分析儀器。 

在生物實驗室中,考慮從一般實驗到檢查、測試、照相、洗相等數(shù)據(jù)處理工作流程的特殊要求。通??稍谶M口處設水池臺和干燥臺,便于實驗室器皿的清洗。

安全通道

實驗室規(guī)劃設計中當然也不能忽視對安全通道的特別設計。這里指的是實驗室室內設計中的安全距離等。 


安全門:作為疏散通道。門寬900-1500mm,其中單門一般為900mm。,雙門有1200mm、1400mm、1500mm等。

 

安全距離:對于主通道來說,若兩個實驗臺雙面操作,距離應≥1500mm;單面操作≥1200mm(而現(xiàn)在學校的實驗室通道基本未達到此要求);有排毒柜的話,距離應≥1500mm,且特別注意排毒柜不能放置在靠近門口的位置。

 

通道距離:一般建筑內部的消防通道最小寬度是1200mm,而實驗室則不同,最少應留1500mm寬。

安全設備

此處所說的安全設計指的是實驗室的備用設備,如桌上型洗眼器、落地式淋浴、洗眼器、安全箱等。桌上型洗眼器要放于水槽右側,因中國人習慣右手操作的緣故;落地式淋浴、洗眼器要放置在出口處,且室內要求配地漏;安全箱則應放在最顯眼的地方,內裝急救藥品。 

實驗室的通風系統(tǒng)

化學實驗室的通風方式有兩種,即局部排風和全室通風。局部排風是在有害物產生后產即就近排出,這種方式能以較少的風量排走大量的有害物,節(jié)能有效,是改善現(xiàn)在實驗室條件可行和經濟的方法,也可能是適應新實驗室通風建設的最好的方式,所以在實驗室中廣泛地被采用。對于有些實驗不能使用局部排風,或者局部排風滿足不了要求時,應該采用全室通風。 

通風系統(tǒng)設計的指導思想:

①有效、經濟的原則,力求達到排出實驗中所有污染氣體的目的; 

②采取將實驗中生產的污染氣體就近抽走,不使其擴散的措施; 

③通風管路系統(tǒng)布局要合理,消除各種不合理因素、減少阻力和噪聲;   

④通風臺面裝置力求外型美觀、布局合理,其高度和位置不影響實驗裝置的安裝,不影響實驗操作; 

⑤合理的選擇風機,防止或減少噪音和震動,便于安裝和維護; 

⑥考慮局部和全室通風的同時,兼顧給排水、煤氣、電源線路的合理安排。  實驗室內各種有害氣體主要發(fā)生在實驗桌面上。實驗室桌面排風系統(tǒng)就是通過設置在桌面上的吸氣罩,把實驗過程中產生的有害氣體呼入罩內,通過風道,以離心風機為動力,排放到室外高層大氣中。桌面吸氣罩是桌面系統(tǒng)重要的組成部分,其性能的優(yōu)劣對桌面排風系統(tǒng)的技術經濟效果具有重要影響,如設計合理,用較小的排風量能獲得良好的效果,反之用了較大的風量也達不到預期的目的。因此,研究和設計新型的性能優(yōu)良的吸氣罩對環(huán)保、節(jié)能、降低成本都具有很大的現(xiàn)實意義。

 

現(xiàn)在有一種常用的新型通風裝置的吸風罩,在原有軸向升降旋轉的基礎上,又開發(fā)了一種徑向可以在360度范圍內任意旋轉的創(chuàng)新產品,使臺面裝置變成萬向型臺面裝置,即吸風罩可以在最佳排放距離范圍內任何一點接近污染源,同時該裝置也可以懸掛在棚頂或墻壁上。這種吸風罩設計科學、造型美觀、操作極為方便。 

結束語

科技進步帶給人們的是無盡的財富和更美好的生活,如今,先進的科學儀器和優(yōu)越完善的實驗室是提升現(xiàn)代科技水平、促進科研成果增長的必要條件。建設“以人為本”的現(xiàn)代化的實驗室已成為人們高度關注的課題。

 




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