主题: [原创]现代实验室基础配套装备规划设计研究与探索（接续）

（接续）
    　我们是从八十年代末对实验室基础配套装备产生兴趣并开始研究与探索。先后多次前往北美洲（美国、加拿大）、欧洲（丹麦、瑞士、德国、西班牙、比利时、法国、荷兰、意大利）、澳洲（悉尼、墨尔本、新西兰）、亚洲（新加坡、马来西亚、日本）等实验室历史发展进行了大量调查研究，又对我国实验室的过去与现在做了细致的调查、对比、分析，结论是：迫在眉睫、急待解决的是陈旧的传统意识而不是落后的实验室设备。实验室的现状标志着科技的进步与经济发达的程度的具体再现，也直接影响着科研成就。并与经济发展有着紧密联系。从我国实验室发展史上看，可分为三个历史阶段：七十年代，我国实验室基础配套方面基本上是水泥台与土法自制；到了八十年代用家私代替，进入九十年代借助改革开放的春风，西方发达国家独资、合资企业纷纷进入中国之后，专业实验室基础配套装备才开始步入中国大地。1993年11月8日，深圳美加丽实验室装备有限公司在中国深圳正式建立，与丹麦合作开始从事专业研究与制造，将本行业称之为“现代实验室基础配套装备”。从此，标志着中国在实验室基础配套装备方面开始了专业上的研究与探索。
    中国实验室的建设转入了革命性的发展历史阶段。“现代实验室基础配套装备”是深圳美加丽实验室装备有限公司拟定的行业名词。遗憾的是经过近十多年的发展，此专业与同行业依然被称之为“办公家俱”。其实如何称呼与定位并不重要，问题在于，办公家俱与实验室基础配套装备在适用性与功能上有着本质的区别。我们面临的所有用户都是在实验室研究不同学科的专家，实验室是比您家庭还重要的生存空间，对实验室您比我更熟悉、更专业、更依恋。特别是在办公家俱与基础配套装备使用功能及材料上有着质的区别。办公家俱往往注重于表面文章，对其材质并没有严格的要求，只要美观、适用即可。而实验室基础配套装备却大不相同，更注重材质，并且必须是能防几百种甚至上千种化学试剂，尤其在化学、物理等方面具有特别性能材料。至于给水排水系统、电控系统、有害废气输出排放系统、各种气体配送系统功能配置上与办公家俱区别就更加明显，体现了专业的差异性。为使其专业让更多专家的认可，先后考察了西方二十多个国家和数百个不同专业的实验室以及二十六个生产工厂，对实验室使用的认识、使用的功能、使用的目的，增加了新的理解和认识，在专业上得到升华，为今后的专业研究提供了丰富素材。下面就中国实验室现状与发达国家的差异谈谈个人的见解：实现实验室的现代化，适用功能完备需求主要体现在“安全环保、实用耐久、美观经济、卓越领先”十六个字，美加丽公司称之为现代实验室规划设计理念。实验室是科技人员进行科学研究的场所，实验室的安全与环保尤为重要。安全环保是实验室规划设计之根本。从目前我国大多数行业的实验室现状看，重视程度越来越高，从两个方面可以证明：一是在仪器上舍得投资，像一些科学院校，政府行业检测部门、生物制药、酿酒、化工石油等行业，世界上最先进、最高档的各种仪器设备的进口逐步增多。二是在新建、改建主体建筑和装修上投入巨大。据了解，我国近两年大专院校合并扩大建新校园，增加学苗、改善教学环境、改变教学现状、重建实验室项目是历史上发展速度的最快时期，我公司中标上万平方米的专业实验室建设项目每年不少于10个。从99年到今年，国家商检局与国家动物检验检疫局、卫生防疫、技术监督总局组建成四检合一的中国质量检验检疫总局后，全国各省、市、自治区先后将重建和主导实验室项目扩展到全国各省、市、自治区，投入相当巨大。国家药品监督部门与制药、生物行业在WTO前后争先恐后达到GMP的认证，对实验室的基础建设是最起码要求，在建筑上、装修上、检测仪器上都加大了投入，但普遍存在一个缺陷——忽视了安全、环保问题。例如：安全急救洗眼器和淋浴器是实验室必备的安全防范保护装置。在西方发达国家平均20平方米设置一套安全急救装置，一般急救洗眼器设置在洗涤池上，急救沐浴器设置在走廊或实验室的安全出口内外。而我国无论是新建还是改造的实验室上百米甚至上万平方米都不见一个，这不能不说是一个很大的漏洞。据了解，各行各业的实验室都有这种遗撼。针对这种情况，我们在设计中，每两百平方米增加一套急救装置，使实验室科研人员有一种安全感。第二表现是在平面设计上缺乏安全常识。例如：平面设计实验台与出口形成平行结构，这给人们安全疏散造成了障碍：(图1) 。这种设计的缺点是一旦发生意外，不便人流疏散，属不合理设计。科学的设计应为(图2)。这种设计科学、合理，符合安全需要，便于多人同时逃离现场。据了解大专院校一般基础化学实验室大多都在二十到三十人之间，同时上实验课，因此更要注意平面设计问题。第三是安全门开启方向，在我国有95%以上是向里开，而西方发达国家100%向外或双向，无一向内开的设计(图3)。上图设计缺陷是实验室一旦出现意外，人的本能是向外冲力，而不是向里拉，何况如果室内产生负压，根本无法打开。因此实验室安全门应向外或双向设计，这样才能真正实现安全门的作用。见图4。例如：黑龙江中医药大学、云南烟草科学院香料研究中心、内蒙古大学化学实验室安全门都是向外或双向设计。第四是通风柜的安全设计开关设计问题，实验室常规设计的进门左侧墙壁为照明开关位置，而对通风柜开关设计只有操作时才打开运行，这样会产生安全隐患，剩余有害气体和一些放射性试剂会给人身安全健康造成危害。所以，美加丽在设计时一般要在照明开关处加通风柜启动开关，一进门就将通风柜开关打开，先进行排放，不仅可将柜内残余气体排出，也可将室内气体抽出，调解换气，确保室内空气流通，可防止发生意外。见图。A、防止负压设计，防止通风柜产生负压是通风柜功能设计的重要课题，设计如下图：(图6)1、底端胶垫 ，2、 通风柜百叶窗，3、 左右开启玻璃门 4、排风控制板设置通风正常显示装置，以上四种设计都是防止通风柜产生负压发生爆炸所采取的安全预防设计装置。B、各种气体排出设计，（通风柜的风流走向图） D、材料的选择，通风柜内衬材料的选择，主要是防火、抗高温、耐强酸碱。因此，台面一般采用环氧树脂和酚醛树脂材料特制而成。内衬材料选用酚醛树脂和PVC。E、回流污染凝定水的装置设计（见图8）试验中常常因凝定水的回流而发生意外，所以我们在通风柜上顶设计了凝定水回流直接引入下水装置，确保实验操作安全。为使通风柜将有害气体全部干净排除，设计了风速自测装置，如果通风系统风量不足或出现其他影响排风故障自测装置迅速发出警报。（见图9 ）通风柜的补风装置设计（补风装置图10）这种设计的作用:
    1、确保通风柜废气排放效果达到0.3-0.5m/秒国际标准。2、 确保室内有足够的外补风量。3、  室内补风经过过滤处理。4 补风箱形成下垂风帘防止或减少北方冬天暖气和南方空调冷气被排出室外，降低能源浪费和损失现象。5、 有助于排风量的加速，防止柜体内产生涡流、废气滞流现象。第五是室内风速流量的标准设计。一、强制排风设计，1、换气扇  2、通风柜  3、试剂架  4、万向排气罩，室内风速的控制装置的设计是现代实验室的设计核心问题，通常采用强制排风和自然排风相结合的设计原理。（换气扇、通风柜属强制排风；门的百叶窗和悬空设计属自然排风）（图11）。2、自然排风设计悬空设计。1、 在整个实验室基础配套装备台类、柜类底端与地面设计中保留100-150mm间距。2、 边台、仪器台后端与墙壁保留150-200mm间距。3、 整个台类根据功能需要尽量少挂箱体或向空间设计。4、 建议天花板不需吊顶，防止废气滞留。5、 四角落采用支架悬空设计确保风流无死角。以上五点设计可确保室内风量流速达到0.1-0.2m/s国际室内风量流速标准，彻底改变实验室风速静止现状，使基础配套装备延长寿命等特点。第六是关于废液、废气处理装置的设计。现代实验室的规划设计将安全环保定在首要位置是以人为本的原则。也是基于治理污染源而造福子孙万代的环保意识。其主要考虑三个方面：一、对废气的环保处理；二、对废液的环保处理；三、对实验室室内通风量技术设计标准。发达国家尤其是重视人权的国家，将其三个总是引入国家实验室使用标准之中来对待。而我国在规划设计中都不能引起高度重视，令人十分不解的是国家环保部门的实验室在上述三个问题上也没有列入重要目标。废液引入楼顶排入大气；废液冲洗水后混入污水排入地下，至于实验室室内的风量标准就更无人问津了。针对这种现象，美加丽在发展的九年中一直将安全环保作为实验室规划设计重中之重的首要考虑问题，列入了规划设计新理念中的第一位。对于实验室废气废液的处理，发达国家和我国在认识上有着很大差别。西方国家早在六十年代初对两废就进行了根治研究，并采取净化方式进行环保处理。可中国的实验室中的废液、废气一直危害着实验室操作人员的身心健康和社会环境。过去对废液最大限度只能采用焚烧和深埋的处理方法，但大部分的废液排入地下水，而废气直接排入大气自然环境中，严重的造成了大气污染和环境污染。为保护环境，保护我们的家园，我公司研究人员利用了五年时间的艰苦努力和几百次的实验及测试论证，在2001年12月终于研制成功了重在攻关环保项目，从检测结果数据表明均以达到国际同类产品专业水平和使用标准。目前我公司正在申请专利保护，预计在2002年12月投批量生产。此项废液、废气环保净化装置的研制开发与运用，是我国环保事业上一个重大突破，也必然会带动我国实验室装备事业向更高的标准迈进。绿色环保工程的目标即将成为现实。废液、废气环保净化装置是引进及借鉴德国技术并结合我国实验室待业的实际使用状况进行的技术改造项目。此项目共分为：MJH—A型 通风柜柜体顶部配置的环保净化装置 （附图12）MJH—B型 通风柜柜体左部配置的环保净化装置 （附图13）MJH—C型 通风柜柜体右部配置的环保净化装置 （附图14）MJH—D型 多台通风柜配置的室外环保净化装置 （附图15）MJH—E型 通风柜配置的废液处理环保净化装置 （附图16）。A、废气净化部分材料选用：a. 不锈钢   b. PVC  c. PP净化工作原理：废气通过废气导入口进入净化箱内，采用高压水喷淋的方法，把溶解于水的废气气体通过高压水喷淋进行清洗，清洗后的气体在指定的废气排放口排出。对于不溶解于水的有机气体，采用活性炭吸浮法把有毒有害的有机气体进行吸收。其净化主要溶解于水的酸性气体和不溶解于水的有机气体。酸性气体：盐酸 （HCI） 硫酸 （H2SO4） 氮氧化物（NOX）与氢氧化钠（NAOH）中和反映方程式HCI+NAOH=NACI+ H2O、H2SO4+2NAOH=NA2SO4+2H2O、NO+NO2+2NAOH2=2NANO2+H2O、2NO2+2NAOH=NANO3+NANO2+H2O，净化效率：H2SO4大于95%； HCI大于95%； NOX85%；有机气体采用活性炭吸附方法可对以下有机气体吸附处理如：苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙醇、甲醛、乙醚、汽油、煤油、光气、醋乙酸乙脂、苯乙烯、氯乙烯、恶臭物质、H2S、CI2、CO、CO2、NOX、CS2、CCI4、H2CCI2形卡 。MJH—A型通风柜顶部的废气、废液环保净化装置示意（见MJH—A净化工作原理图）MJH—A型通风柜顶部配置的废气、废液环保净化装置（图12）（图13）（图14）MJH—B  MJH—C型通风柜左、右侧配置的废液、废气环保净化装置。（图15）MJH—D型多台通风柜配置的废液、废气室外环保净化装置。B、废液净化部分，材料选用：a. 不锈钢   b. PVC  c. PP。废液浓缩液储存器设计在标准通风柜下箱体内，可装酸、碱浓缩液约20L左右。储存器可方便的拉出、推入，便于添加浓缩液。（推荐浓缩液浓度比例为10% H2SO4、5%NAOH）。净化工作原理：首先设定中和液体的PH设定值，在运行中根据PH设定值来完成填充系统的自动调节。当测量到的PH值在设定点的2个单位范围之内时，将会出现最大注入率，此时泵体逐渐减少注入量，到达设定值时，注入系统会自动停止。（图）废液浓缩储存器（图16） 调配浓缩液（图17（图15）MJH—E型通风柜配置的废液环保净化装置。上述几种处理技术可将废气中的有害气体减弱，可达到国际废气排放标准，这是环保问题其一。其二是对废液的环保处理问题。目前对于废液的处理，欧洲、北美、澳洲都是60%以上采用世界最先净化技术装置处理，其它的采用储存统一销毁法。据了解，我国各行业的废液处理意识还很落后，采有统一存放处理法，简便的方法意识都很弱，凾待加强对两废处理的环保意识，一些人认为成本太高，昂贵的造价高不可攀，其实不然，我们可提供优惠价格，各项经济实用的净化优质产品。一套欧洲装备3万/欧元。   而我们净化装置价值在1万—3万之间人民币今年六月我们在澳门组织了“国际环保科技装备研发中心”，在深圳和上海分别建立了实验室环保科技装备专业研究与制造基地。计划2003年7月1日正式批量生产。美观经济实用耐久为实验室规划设计核心技术。科教兴国七年来，我国各行各业加大实验室改造和建设投资力度。尤其是我国高教建设是前所未有的发展规模。近几年我公司中标30多项平方米实验室基础配套装备项目。几乎95%的建筑工程仍然是竣工后才进入实验室内部设计，结果反复出现二次施工现象。其中问题最多的是实验室在设计中四大系统。即，给水排水系统；电控系统；废气排放系统；各种气体配送系统。
一、给水排水系统：在日常设计遇到问题最大的就是给水排水不到位。目前设计院设计的给排水仍然按民建办法。住宅传统计法。穿墙壁，走墙根（图18）。这种传统设计即耗材多，施工复杂，对实验室功能很难实现。因此，我们在设计中直接将给水排水接口引入中央台，边台水池所需设计的指定流量（图19）。上几种的我们标准设计，由给排水元管直接引入中央台，边台及通风柜与地面接口处，实施简便，少走弯路，省材省工省时。
二、电控系统：对于实验室用电功能设计更是问题多多。每隔1-2m就要设计一组墙壁插座，而往往实验室基础配套装备所有台台柜柜都可以设置各种功能需求的电源插座。这时墙壁电源插座成了闲之无用摆设，造成了巨大的浪费。我们的设计是将220V、380V网络线、电源线一并设计在实验台所需位置图（20）。这种设计取缔了所有墙壁电源插座，节省了大量的布线成本，并将电源分线设定在易控多功能线槽之中，大大提高了安全电控操作和安全管理。据不精确计算一万米实验室可节省上百万电源线路的投资。
三、气体配送系统：各种气体是实验室必不可少的，可气体安全管理一直困扰着人们无法放心使用。美加丽研制的气瓶安全储存柜彻底解决了人们的后顾之优（图21）。气瓶安全储存柜的研究是气体设计的一次革命，传统设计将实验室很远的地方专门设定一间气体房将各种气体堆放同一个房间内，将不锈钢管线从这方引入实验室内，造成巨大隐患，常常为危险易燃气体泄漏而担忧。可气体安全储存柜的诞生从根本上解决了人们的后顾之忧，有害或易燃气体在柜顶端设置探测器，一经泄漏马上示警，有了它帮忙，你可放心使用，还更多优点（图22）可演示易换气体…等功能。
四、有害气体排放系统（通风系统）。实验室内通风柜废气排放系统不同一般正常排风系统的设计，由于实验中发生的各种气体有比重之差。所以，排风排放走向设计和排风量的设计有着特殊性和特殊结构，在保证足够的排风量的前提下，将通风柜管道的设计隔楼层或隔房间的合理搭拼，节省管道，节省风机，也就说可一机代二或代四的合并设计（图23）。这种设计可比正常单台设计方法节省50%以上的成本。卓越领先是实验室规划设计之目标
    从1993年起，我们引用丹麦技术开始从事钢木结构的组合研究。从此，钢木结构结构实验室基础装备开始步入中国市场，由于各种工艺技术符合中国国情实用性极强，适应南北温差性更强，很快行到各行各业实验室专家的认可。从此美加丽钢木结构独特风。。走遍了中国大地。钢木结构经过钢质型材转入铝质型材两个发展阶段，今日铝型材与插件组合取替了传统焊接工艺，从根本上解决了防锈问题。我们可以从下面两种不同材质优缺点对比图得到到结论。通过上述两种材质性能的对比分析，美加丽结论是：大力推广铝型材，得到了国内外专家的认可。卓越领先第二个突出亮点是：所有的铝型材和结插件都是自己研制的专用型材与插件，并非市场流通，从工艺控制、材质要求、结构组合都有独特的技术要求与严格控制。为加强知识产权自我保护，公司向国家专利局申请上百个专利项目，其中已获得专立证书的有36项，其余在申请之中。、齐全配套、专业性能是我们卓越领先第三个亮点。我们在现代实验室基础配套装备规划设计上取得成果显著。从整体规划到配套设计，都达到国际同等水准。得到ISO9001国际质量体系认证和美国NSF认可，被国内石油化工、标准协会、商检协会等十二个行业确认为会员企业，足以证明美加丽在实验室基础装备上得到各行各业的充分认同。我们的“三主一辅”为主线进行专业研究与探索。三主包括：台面、框架、柜体。一辅包括：“水、电、气、风”四大系统配套工程，使其行业成为规划设计、生主制造、安装、售后为一体的循环性特种行业。专业性强主要体现在所有实验室基础配套装备“三主一辅”配套工程化产品选择的材料针对性很强，不同的专业、不同实验室选用相应的科学的实用材料；比如：化学方面主要选用防酸碱和其它有机试剂的材料。物理方面：主要采用耐磨、防静电、防滑等性能的材料。也就是说不同材料为不同专业所用，体现了其专业性。毒品安全储存柜、实验室专用风机，特殊有害气体排出管道，净化装置，器皿柜、通风柜、多功能线槽、电子调压器、法医专用解剖台、病理专用取材台都是专业性很强的行业专用配套产品。示范工程是我们成功的主要标志。为千千万万实验室工作者创造优雅舒适的环境是我们的愿望，改变中国实验室落后现状，赶上和超过世界发达国家是我们的追求，为中国实验室打造精良装备。多年来， 我们就是按这一生产方针指引下，从无到有，从小到大，从弱到强的开辟一个新兴行业，并成功的为国家高教、科研、石油化工、生物制药、烟草酒业、医疗卫生、国家检验等十二大行业设计、制造、安装数千个不同专业现代实验室，为中国实验室的发展做出了巨大贡献，为中国科技发展起到推动作用。美国哥伦比亚大学、澳洲的悉尼大学、香港理工大学、香港中检公司、香港城市大学、香港天祥论证、北京大学、清华大学、上海大学、浙江大学、吉林大学、内蒙古大学、四川大学、中国农业大学、新疆农业大学、黑龙江中医药大学、华南师大、华南农大、华中农大、西南农大、东北农大、大连理工等上万平方米的实验室建设项目充分证明美加丽系统工程的专业性。通过上述各行各业的实验室项目的建设，总结和积累了丰富的经验与教训，行业发展任重而道远，将其行业铸造成为绿色工程是我们的神圣职责，实现功能化、节省资金投入，是我们的义务。据不完全统计，多年来经我们规划设计的实验室工程比原设计节省投入3亿元以上，深得专家的肯定。1995年我们创建了中国第一个现代实验室规划设计研究所，发展到港澳国际研究中心。我们的目标是建设一个国际唯一和世界著名的专业现代实验室研究机构，为科技的建设高速发展，为人类的进步做出贡献！自1980年至今在我国同行业的厂家以有上千家，但是国家的实验室装备行业标准相对滞后，使得本行业管理混乱，质量价格高低不等，使用户很难辨认真伪，致使用户造成不应有的损失，另外也使得本行业不能统一标准、规范设计，会严重影响实验室装备制造业的发展，所以我们期待真正国家标准早日出台，以中国实验室装备制造业适应科技发展的需要为中国打造精良的实验室装备 。.   作者：王洪彬等