樂山實驗室布局將同類儀器設備集中安放的利與弊
admin 2021-01-06 14:10:22 閱讀
實驗室布局關(guān)鍵細節(jié)
儀器設備集中安放能體現(xiàn)專業(yè)實驗室風格，也方便使用管理，所以，很多實驗室都愿意 采用這種布局，這種安排布局對于部分儀器設備的確是一種好的選擇，但對于部分大型分析(Analyse)儀器和大功耗的前處理設備卻有潛在的隱患。
1.易產(chǎn)生電磁干擾和電磁輻射
比如，GFAAS的石墨爐電源都是采用低壓供電，一般是將市電經(jīng)石墨爐電源內(nèi)置的變壓器降成12V或24V供給石墨管，功率可高達4～5 kW，功率很大。石墨管是間斷性加熱非連續(xù)工作，感性負載的頻繁（frequency)啟停，必然會向外輻射電磁干擾并影響所在象限的市電穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒有變動)性(The stability of)。另外，采用空氣壓縮機供氣的火焰AAS，為保證供氣氣壓的穩(wěn)定空壓機也是頻繁啟停，也會產(chǎn)生強度（strength)不小的工頻干擾。
作為ICPAES、ICPMS關(guān)鍵部件的電感耦合（Coupling）等離子體，是高頻（Induction Heating）大功率裝置，在激發(fā)時也會產(chǎn)生很大的電磁干擾。類似上述的大型分析儀器，工作時自身功耗大易受外部電磁干擾，本身還可能間歇性的向外泄漏較強的電磁干擾和電磁輻射。如果多臺同類儀器同時工作，不但容易造成相互干擾，而且也對長時間工作在這種環(huán)境下的工作人員健康不利。儀器的設計制造均符合國家或是國際規(guī)范，同樣也采取了接地屏蔽等抗干擾安全措施，即便如此也很難完全避免相互之間的干擾，尤其是通過同房間的供電回路傳遞（transmission)的串擾，使分析儀器發(fā)生一些莫名其妙難以解釋的工作表現(xiàn)，輕者會造成儀器分析的基線不穩(wěn)、分析測試（TestMeasure)結(jié)果的重現(xiàn)性差等現(xiàn)象，嚴重者可引起儀器不能工作，造成儀器的損壞。
建議:
并不是所有同類儀器都適合集中安放在一個大的儀器室內(nèi)，對于那些功率大，容易被電磁干擾或本身易產(chǎn)生電磁干擾的設備應考慮獨立或分散安置。疾控實驗室實驗室儀器擺放的設計是一個實驗室設計中的重點和難點之一。實驗儀器的擺放看似簡單，可實際上需要考慮的因素非常多。實驗儀器是否可以良好安全地運行，是否可以妥善地得到保護，是否可以將環(huán)境對其的影響度降到最低，相互之間是否有影響，實驗人員是否可以方便地使用等等問題，都是在考慮實驗室儀器擺放位置的時候需要關(guān)注的問題。能集中安放的設備，也應考慮房間供電負荷能力。要求每間實驗（experiment)室設置接地端子箱，且接地電阻不得大于1歐姆。為每臺儀器設置獨立的接地線裝置且接地電阻值符合儀器廠家的要求。排除干擾源，確保儀器設備的安全運行。
2.浪費電力能源（解釋:向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì))
同時讓一個大空間和一個小空間的環(huán)境溫度及濕度達到一定的水平，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的能耗差異是明顯的。如果將多臺同類儀器安放到同一個大的房間，在儀器使用率較低情況下，比如，僅一臺儀器工作時，為保證環(huán)境的溫度和濕度，空調(diào)系統(tǒng)必然會同多臺儀器同時工作時一樣運行，造成電力能源（解釋:向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì))的極大浪費，導致檢驗成本上升，極不劃算。如果采用局部分割的方式，只需要開啟獨立的空調(diào)系統(tǒng)就行，不工作的儀器房間則不用啟動空調(diào)系統(tǒng)，從而有利于能源的節(jié)約和成本控制（control)。
建議:
分析實驗室儀器不都是滿負荷工作，為提高環(huán)境設備的工作能效，有效降低運行成本，儀器室還是應以相對合理的空間大小來安排布置。
3.易產(chǎn)生噪聲污染
使用空壓機提供恒壓空氣的火焰原子吸收光譜儀，為保證所提供空氣壓力的恒定，空壓機須頻繁啟停。動物實驗室實驗室的很多設備的運行都需要各種各樣的氣體供應，同時也會產(chǎn)生廢氣。如何既安全又方便地解決供排氣問題，也是一直以來困擾實驗室工作人員的問題之一。傳統(tǒng)的實驗室供氣方式是采用將氣瓶安置在儀器設備的旁邊，危險氣體的氣瓶放置在氣瓶柜內(nèi)。排氣采用直接排放到實驗室或是通過簡易的管道排放到窗外。多臺類似的儀器在同一房間內(nèi)一起工作，空壓機工作時產(chǎn)生的噪聲疊加是令人難以忍受的。另外，像ICPMS，為維持儀器工作時的真空度，真空泵(行業(yè):機械制造業(yè))須持續(xù)長時間工作，單臺真空泵工作時的噪聲已經(jīng)不小，如果兩三臺這樣的儀器同時工作，真空泵產(chǎn)生的噪聲污染將非常嚴重。檢驗人員在這樣的環(huán)境下工作容易心煩氣躁、疲憊乏力。
建議:
儀器室尤其是大型儀器室應當設置緩沖間和專門的氣瓶室，不要將多臺噪聲較大的輔助設備直接放置在儀器室內(nèi)，氣瓶室應有排風抽慮系統(tǒng)和報警裝置，并放置滅火設備。沒有單獨氣瓶室的，一定將氣瓶放入氣瓶柜，且氣瓶柜有抽排系統(tǒng)和可燃和有毒氣體泄漏報警裝置。
4.電力供給超負荷, 損毀低壓電器
比如，將多臺烤箱、多臺馬弗爐集中在一個前處理室；將多臺前處理用的多聯(lián)電爐、電熱板同時安放在一個消化間內(nèi)，有的甚至安放在同一個通風消化柜內(nèi)；
將多臺GFAAS、GC甚至多臺ICPAES集中安放在同一分析室內(nèi)……我們知道實驗室用烤箱、馬弗爐、多聯(lián)電爐、GFAAS、GC、ICPAES等理化檢驗儀器（appliance）設備都是高功耗的設備，集中使用容易造成房間甚至樓層的電力負荷緊張。核酸實驗室實驗室是一個特殊環(huán)境，對消防的要求相對于普通的辦公樓來說要高很多。實驗室設計人員要根據(jù)實驗室的具體情況（設備投資及工藝特點、實驗工藝要求、儲存樣品和試劑的種類、實驗室建筑物的特點等），采用不同的消防措施來保障實驗室的消防安全。我們實驗樓宇的配電建設是按國家相關(guān)規(guī)范進行配置的，即使整幢樓宇都充分考慮了總負荷的要求，預留了安全和發(fā)展裕量，但建設施工單位也很難將不同的負荷分解到不同的房間，大多都是采用負載均衡（Balance)的電力配置方式。這樣的儀器設備的安置方式在使用一段時間后，一些潛在的問題就會顯露，比如，燒毀儀器設備的電源接插座，燒毀相應房間或是樓層的低壓配電箱內(nèi)的部分配電設備，房間和樓層的埋設電線電纜在長期的超負荷狀態(tài)下工作，嚴重時可能會造成電線電纜的發(fā)熱，線纜短路燃燒，釀成事故。當檢驗工作非常飽滿時，大部分儀器設備和同類設備必然滿負荷工作，這將造成樓層或是房間電力負荷大增，當房間或是樓層電力容量不足以長時間供給時，必然會造成供電不足導致供電欠壓，供電線纜和供電回路上的各個連接點(樁頭)發(fā)熱，導致儀器設備工作在欠壓狀態(tài).即使儀器設備內(nèi)部有二次穩(wěn)壓裝置，也必將影響儀器設備工作的穩(wěn)定性(The stability of)，從而導致儀器分析數(shù)據(jù)的可靠性和可信度降低。
建議:
對于加熱間、消化間等大功率(指物體在單位時間內(nèi)所做的功的多少)設備集中房間，一定要充分考慮（consider)電力的負載能力，并要求留有足夠的安全裕量，必要時可考慮重新鋪設供電電纜（Cable)，安排布局時盡量均衡負載。
儀器設備集中安放能體現(xiàn)專業(yè)實驗室風格，也方便使用管理，所以，很多實驗室都愿意 采用這種布局，這種安排布局對于部分儀器設備的確是一種好的選擇，但對于部分大型分析(Analyse)儀器和大功耗的前處理設備卻有潛在的隱患。
1.易產(chǎn)生電磁干擾和電磁輻射
比如，GFAAS的石墨爐電源都是采用低壓供電，一般是將市電經(jīng)石墨爐電源內(nèi)置的變壓器降成12V或24V供給石墨管，功率可高達4～5 kW，功率很大。石墨管是間斷性加熱非連續(xù)工作，感性負載的頻繁（frequency)啟停，必然會向外輻射電磁干擾并影響所在象限的市電穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒有變動)性(The stability of)。另外，采用空氣壓縮機供氣的火焰AAS，為保證供氣氣壓的穩(wěn)定空壓機也是頻繁啟停，也會產(chǎn)生強度（strength)不小的工頻干擾。
作為ICPAES、ICPMS關(guān)鍵部件的電感耦合（Coupling）等離子體，是高頻（Induction Heating）大功率裝置，在激發(fā)時也會產(chǎn)生很大的電磁干擾。類似上述的大型分析儀器，工作時自身功耗大易受外部電磁干擾，本身還可能間歇性的向外泄漏較強的電磁干擾和電磁輻射。如果多臺同類儀器同時工作，不但容易造成相互干擾，而且也對長時間工作在這種環(huán)境下的工作人員健康不利。儀器的設計制造均符合國家或是國際規(guī)范，同樣也采取了接地屏蔽等抗干擾安全措施，即便如此也很難完全避免相互之間的干擾，尤其是通過同房間的供電回路傳遞（transmission)的串擾，使分析儀器發(fā)生一些莫名其妙難以解釋的工作表現(xiàn)，輕者會造成儀器分析的基線不穩(wěn)、分析測試（TestMeasure)結(jié)果的重現(xiàn)性差等現(xiàn)象，嚴重者可引起儀器不能工作，造成儀器的損壞。
建議:
并不是所有同類儀器都適合集中安放在一個大的儀器室內(nèi)，對于那些功率大，容易被電磁干擾或本身易產(chǎn)生電磁干擾的設備應考慮獨立或分散安置。疾控實驗室實驗室儀器擺放的設計是一個實驗室設計中的重點和難點之一。實驗儀器的擺放看似簡單，可實際上需要考慮的因素非常多。實驗儀器是否可以良好安全地運行，是否可以妥善地得到保護，是否可以將環(huán)境對其的影響度降到最低，相互之間是否有影響，實驗人員是否可以方便地使用等等問題，都是在考慮實驗室儀器擺放位置的時候需要關(guān)注的問題。能集中安放的設備，也應考慮房間供電負荷能力。要求每間實驗（experiment)室設置接地端子箱，且接地電阻不得大于1歐姆。為每臺儀器設置獨立的接地線裝置且接地電阻值符合儀器廠家的要求。排除干擾源，確保儀器設備的安全運行。
2.浪費電力能源（解釋:向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì))
同時讓一個大空間和一個小空間的環(huán)境溫度及濕度達到一定的水平，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的能耗差異是明顯的。如果將多臺同類儀器安放到同一個大的房間，在儀器使用率較低情況下，比如，僅一臺儀器工作時，為保證環(huán)境的溫度和濕度，空調(diào)系統(tǒng)必然會同多臺儀器同時工作時一樣運行，造成電力能源（解釋:向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì))的極大浪費，導致檢驗成本上升，極不劃算。如果采用局部分割的方式，只需要開啟獨立的空調(diào)系統(tǒng)就行，不工作的儀器房間則不用啟動空調(diào)系統(tǒng)，從而有利于能源的節(jié)約和成本控制（control)。
建議:
分析實驗室儀器不都是滿負荷工作，為提高環(huán)境設備的工作能效，有效降低運行成本，儀器室還是應以相對合理的空間大小來安排布置。
3.易產(chǎn)生噪聲污染
使用空壓機提供恒壓空氣的火焰原子吸收光譜儀，為保證所提供空氣壓力的恒定，空壓機須頻繁啟停。動物實驗室實驗室的很多設備的運行都需要各種各樣的氣體供應，同時也會產(chǎn)生廢氣。如何既安全又方便地解決供排氣問題，也是一直以來困擾實驗室工作人員的問題之一。傳統(tǒng)的實驗室供氣方式是采用將氣瓶安置在儀器設備的旁邊，危險氣體的氣瓶放置在氣瓶柜內(nèi)。排氣采用直接排放到實驗室或是通過簡易的管道排放到窗外。多臺類似的儀器在同一房間內(nèi)一起工作，空壓機工作時產(chǎn)生的噪聲疊加是令人難以忍受的。另外，像ICPMS，為維持儀器工作時的真空度，真空泵(行業(yè):機械制造業(yè))須持續(xù)長時間工作，單臺真空泵工作時的噪聲已經(jīng)不小，如果兩三臺這樣的儀器同時工作，真空泵產(chǎn)生的噪聲污染將非常嚴重。檢驗人員在這樣的環(huán)境下工作容易心煩氣躁、疲憊乏力。
建議:
儀器室尤其是大型儀器室應當設置緩沖間和專門的氣瓶室，不要將多臺噪聲較大的輔助設備直接放置在儀器室內(nèi)，氣瓶室應有排風抽慮系統(tǒng)和報警裝置，并放置滅火設備。沒有單獨氣瓶室的，一定將氣瓶放入氣瓶柜，且氣瓶柜有抽排系統(tǒng)和可燃和有毒氣體泄漏報警裝置。
4.電力供給超負荷, 損毀低壓電器
比如，將多臺烤箱、多臺馬弗爐集中在一個前處理室；將多臺前處理用的多聯(lián)電爐、電熱板同時安放在一個消化間內(nèi)，有的甚至安放在同一個通風消化柜內(nèi)；
將多臺GFAAS、GC甚至多臺ICPAES集中安放在同一分析室內(nèi)……我們知道實驗室用烤箱、馬弗爐、多聯(lián)電爐、GFAAS、GC、ICPAES等理化檢驗儀器（appliance）設備都是高功耗的設備，集中使用容易造成房間甚至樓層的電力負荷緊張。核酸實驗室實驗室是一個特殊環(huán)境，對消防的要求相對于普通的辦公樓來說要高很多。實驗室設計人員要根據(jù)實驗室的具體情況（設備投資及工藝特點、實驗工藝要求、儲存樣品和試劑的種類、實驗室建筑物的特點等），采用不同的消防措施來保障實驗室的消防安全。我們實驗樓宇的配電建設是按國家相關(guān)規(guī)范進行配置的，即使整幢樓宇都充分考慮了總負荷的要求，預留了安全和發(fā)展裕量，但建設施工單位也很難將不同的負荷分解到不同的房間，大多都是采用負載均衡（Balance)的電力配置方式。這樣的儀器設備的安置方式在使用一段時間后，一些潛在的問題就會顯露，比如，燒毀儀器設備的電源接插座，燒毀相應房間或是樓層的低壓配電箱內(nèi)的部分配電設備，房間和樓層的埋設電線電纜在長期的超負荷狀態(tài)下工作，嚴重時可能會造成電線電纜的發(fā)熱，線纜短路燃燒，釀成事故。當檢驗工作非常飽滿時，大部分儀器設備和同類設備必然滿負荷工作，這將造成樓層或是房間電力負荷大增，當房間或是樓層電力容量不足以長時間供給時，必然會造成供電不足導致供電欠壓，供電線纜和供電回路上的各個連接點(樁頭)發(fā)熱，導致儀器設備工作在欠壓狀態(tài).即使儀器設備內(nèi)部有二次穩(wěn)壓裝置，也必將影響儀器設備工作的穩(wěn)定性(The stability of)，從而導致儀器分析數(shù)據(jù)的可靠性和可信度降低。
建議:
對于加熱間、消化間等大功率(指物體在單位時間內(nèi)所做的功的多少)設備集中房間，一定要充分考慮（consider)電力的負載能力，并要求留有足夠的安全裕量，必要時可考慮重新鋪設供電電纜（Cable)，安排布局時盡量均衡負載。
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