實驗(yàn)室在專業上涉及(jí)到化學、物理學、微生物學、分子生物學、生物安全、和感官品評等多個學科,在功(gōng)能上又涉及到給水、排水、通風、排風、強電(diàn)、弱電、空調(diào)、消防、廢氣廢液處理、供(gòng)氣等(děng)複(fù)雜的工藝技術(shù),同時還要考慮到環保、安全(quán)、可(kě)持續性發展等(děng)諸多因素,因此是一個複雜的係統工(gōng)程。
1、合理定位,科學規(guī)劃
在構建專(zhuān)業實驗室的流程(chéng)中,“構”的(de)部分至(zhì)關重要,它包括了實(shí)驗(yàn)室的(de)定位和規劃,是(shì)整個實驗室建設(shè)的基礎和(hé)靈魂。 實驗室定位是指:實驗室在國際、國內的定位(要達到一個什麽樣的水準);實驗室(shì)在行業(係統)內的定位;實驗室在社會(huì)中的(de)定位(行使政府職能、第三方檢測的通用實驗室(shì))實驗室在所處地理區域的定(dìng)位。
實驗室規劃包括兩個(gè)方麵:一是實驗室建築規劃,二是實驗室工藝規劃。實驗室(shì)建築規劃包括建築外觀、風格、高度、園區布局等(děng);實驗室建設之前,需調(diào)查實驗室需求,其(qí)過(guò)程包含整個實驗(yàn)室規劃的(de)過程,因此需要進(jìn)行大量前期調研工作,既要明晰自(zì)身(shēn)的需求和未來的發展方向,又(yòu)要廣泛地考(kǎo)察相關單位已建成(chéng)的實驗室,學習其經驗(yàn)和教訓。
此外(wài),還應該從理念上充分認識到專業實驗室建設是一個複雜的係統工程,即是工作環境的構建,也是對(duì)環境造就(jiù)出的工作方式(shì)的構建,而不是儀器和家具的簡單組合。
2、實驗室設計應先於土建(jiàn)設計
“構”應先(xiān)於“建”,隻有“構”清(qīng)楚了(le),才可以開始“建”。構建就是用專業的手段將抽象構思進行具體實(shí)現的(de)過程,包括實驗室設計、安裝、調試、維護和升級等。
應(yīng)明確意識到,實驗建築是為(wéi)實驗室建(jiàn)設服務的,是為開展實驗活動服務的(de)。目前,由於許多設計人員對相關實驗室建(jiàn)設(shè)標準和規範的學(xué)習不夠或認知不足,因此很多實驗室在土建設計階段,沒有充分考慮到實驗室對建築的特殊要(yào)求(qiú)。正確的實驗室建設(shè)流程(chéng)是首先考慮實驗(yàn)室的功能定位,結合實驗室的工藝要求進行實(shí)驗室的建築設計;對於常規的(de)實驗建築,也可以(yǐ)按照通用性良好的尺度現行進行建築設計。這就要求建設單位谘詢對(duì)實驗室設(shè)計和建造具有(yǒu)豐富經驗的專業機構。專業機構在項目建(jiàn)築設計階段的及時介入,將對實驗建築,尤其是建築(zhù)內部實驗室(shì)的科學設計起到良好的作用,可避免更多的合規(guī)性、科學性、適用性、實用性方麵(miàn)的(de)問題。此外,如有可(kě)能最好邀請建(jiàn)築設計(jì)師一起參觀其他單位的實驗室以加深其認識,這將有利於(yú)建築設計能夠更大程度地符合實驗(yàn)室建設的要求。
比較典(diǎn)型的建築設計問題包括:
1)未對實驗室進行整體的平麵規劃,分區(qū)過於(yú)簡單或不合理;
2)未考慮實驗區(qū)與非實驗區分隔的要求,如垂直交通是位置、生活與辦公區位置的設置無法符合標準規範要求的問題;
3)未設計風井,或者風井的位置(zhì)、大(dà)小、數量不(bú)能滿足(zú)要求;
4)未充分考慮對通風空調要求高的專業實驗(yàn)室的建設(shè)要求,如負壓生物安全實驗 室、PCR實驗室、SPF動物房等對建築層(céng)高、進深、開間、柱網等要求;
5)未考慮特殊室內環境參數的要求,如恒溫恒濕室實驗室(shì)對建築的要求等;
6)未考(kǎo)慮(lǜ)建築呼吸性的要求,無法適應未來實驗室的改(gǎi)建或升級(jí)要求;
7)未考慮儀器布置的要求。
3、實驗室設計與承建單位的選擇
實驗室設計與承建(jiàn)單位應選擇國內具有豐富經驗(yàn)和一定實力的企業,必須嚴格考察其設計、研發、生(shēng)產和施工能力以及資質條(tiáo)件,最好實地考察其已完工的項目和(hé)公司所在地。設計單位的設計人員應專業(yè)全麵、經驗豐富、認真負責、隊伍穩定。承建單位最好在實驗室(shì)所在地(dì)已承擔過建(jiàn)設項目,這樣(yàng)比較熟(shú)悉當地情況。此外,由於我國(guó)地域遼闊,南北方差異較大,因此應考慮便於施工和後續的(de)維護的問題。設(shè)計圖紙完成後,最好請第三方機構和權威專家進行詳細審(shěn)核,以避免(miǎn)出現不合理的設計和重大缺陷。在施工工程中,應(yīng)要(yào)求(qiú)對方配備一名富有實際經驗的項目經理(lǐ),這樣有利於進度控製、資源調配、溝(gōu)通協調。
4、實驗室平麵布(bù)局的設計
實驗室平麵設計是實驗(yàn)室設計的基礎,是決定(dìng)實驗室功(gōng)能設置和功能(néng)區布局是否科學合(hé)理的關鍵,是(shì)決定每個實驗室是否符合法律法規和標準規範要求(qiú)的前提。隻有按(àn)照功能分區(qū)和工作流程的需求(qiú)做好相應的(de)平麵布局規劃才能確保後續的水、電、風等專業的設(shè)計,可謂牽一發而動全身。因此平麵布局設計階段應盡可能地詳細考慮(lǜ)工作和發(fā)展的需求,合理配置空間,盡量優化整合。除了布局的優化(huà)和(hé)儀(yí)器設備的擺放位置的設計外,還應充分考慮到人員流(liú)動與物品流動(dòng)的方向是否符合工作要(yào)求。例如,為了避免實驗人員頻繁跑動,前處理室應該和儀器室(shì)在(zài)同(tóng)一樓層;氣瓶室應盡量與氣相色譜儀、氣(qì)質聯用(yòng)儀等儀器在同一樓層(céng);盡量按(àn)功能需求,保證單層麵積最優化,以避免樓層麵積過多或過少;通常,每一層都要設置消洗室(shì)、樣品室等輔(fǔ)助用室,以合理利用空間優化實驗流程。
5、實驗室配電係統
實驗室的配電係統是(shì)根據實驗儀器和設備的具體要求,經過專業的設(shè)計人員(yuán)綜合多方麵因素(sù)設計完成的,與普通建築有很大區別。因(yīn)為實驗(yàn)室(shì)儀(yí)器設備對電路的(de)要求比較複雜,並不(bú)是通常人們所認為的那樣,隻要滿(mǎn)足最大電壓和最大功(gōng)率的要求就可(kě)以了。事實上有很多(duō)儀器設備對電路都有特殊的要(yào)求(例如靜電接地、斷電保護、等電位連接等)。對配電係統的(de)設計,不但要考慮現(xiàn)有(yǒu)的儀(yí)器設備情況,同時也要考慮實驗室幾年(nián)的發展規劃,充分考慮配(pèi)電係統的預留問題(tí)及日後的電路維護等問題。為了保證電力的可靠保障,還應考慮不間斷電源或雙線路設計,不(bú)間斷電源的容量應符合實際所需並保證一定可擴增區(qū)間以滿足未來的發展所需。
此外對於某些特(tè)殊的區域(yù),如氣瓶間則應采用防爆電器元件以確保無安全隱患。牆上的插座應充分(fèn)考慮(lǜ)需求,例如樣品室應留足冰箱的插座、前處(chù)理室(shì)應預備離心機的插座、門口應預留自動鞋套機的插座、走廊兩側也應考慮到分布(bù)一些插座。
6、實驗室(shì)弱電係統(tǒng)
實驗室的(de)弱電(diàn)係統主要包括電話、監(jiān)控、門禁、網絡等,弱電係統有一個(gè)特點即預置後不可變更,因此不能像強電線路一樣可以根據所需任意更改。例如(rú),網絡(luò)接口應與牆插並(bìng)列,高度應恰好高過實(shí)驗台,這樣方便日後(hòu)使用。儀器室應預(yù)留足夠多的網絡接口,不要采用(yòng)地插形式而應(yīng)預留足夠(gòu)長(zhǎng)的線頭以方便儀器台安裝時連接到台麵網絡接口。走(zǒu)廊如果很長(zhǎng),可以在遠端預留電話線,方便工作(zuò)時接打電(diàn)話,無菌室內(nèi)外由於隔音效果較好,應預設對講電話,便於溝通。門禁係統應設在每層實驗(yàn)室(shì)的主入(rù)口處或其他需要控製出(chū)入的地方。關鍵設施(shī)設備應留有通訊(xùn)接口,以便根據需要實現智能化管理。
7、實驗(yàn)室空調係統
實驗室空調係統的設(shè)計,應考慮(lǜ)實驗室使用(yòng)率的問題。通常,宜采用可靈活使用的形式,以利於節約能耗。不相(xiàng)容環境的通風空調係統不得混合設置,以(yǐ)免發生交(jiāo)叉汙染或氣體混合後發(fā)生爆炸燃燒等更(gèng)大危害的情(qíng)況。
空調係統不(bú)僅僅是控製實驗室的溫濕度,同時還應實驗室通風係統配合,才能真正有(yǒu)效地保證(zhèng)實驗室的溫濕度和房間壓差,令人員和精密儀器有一個良好(hǎo)的工作環境。實驗室所在的整棟大樓若采用中央(yāng)空調則一定要能夠進行(háng)分(fèn)區域、分時段的模塊式管理,以避免加班時因不能正常使用空調而影響儀器的檢測性能。中央空調管線的布局應結合實驗(yàn)室通排風管道的(de)設計(jì),避免施工的時候交錯重疊,影響層高。極(jí)端天氣情況(kuàng)下(xià),應(yīng)能確保樣品室、氣瓶室、超低溫冰箱室、精密儀器室、不間斷電源室等對溫度要求(qiú)高的區域保持24小時(shí)的恒定溫度調節。
8、實(shí)驗室消防係統
實驗室是一個特殊(shū)環境,對消防的要求相對於普(pǔ)通的辦公樓來(lái)說要高很多(duō)。要根據實驗室的具體情(qíng)況(設(shè)備投資及工藝特點、實驗工藝(yì)要求、儲存樣品和試劑的種類、實驗室(shì)建築物的(de)特(tè)點(diǎn)等),采用不同的消防措施(shī)來保障實驗室的(de)消防安全。如對於精密儀器室和無菌室、配電室、不間斷電源室而言,其消防(fáng)就不能采用自動噴淋裝置,而(ér)應采用氣體滅火裝置,以避免自動噴淋裝置損壞儀器設備或破壞潔淨環境。
9、實驗室給排水(shuǐ)係統
排水係統的管道應耐酸堿(jiǎn)腐蝕及有機試劑對材質的融(róng)解,應采用PPR或其他材質,而不能用普通的PVC管材,同時也要根據汙水的性質、流量、排放規律(lǜ)並結合室外排水條件而確定方案。由於大型實驗室下水管道複(fù)雜,應采取必要措施(shī)避免管道堵塞滲漏,如養成良好(hǎo)的用水習慣、放置濾網(wǎng)、設置存水彎(wān)、彎頭采用45°角連接等。集中供水(shuǐ)係統由於成本較高,水質不(bú)穩定,因此不推薦使用。為了避免二次汙染,可采用感應式水龍頭,缺點是容易壞。為了美觀(guān),熱(rè)水器可采用內(nèi)置式的即熱式電熱水器。
10、實驗室集中供氣係統
實驗室的很多設備的運行都需要各(gè)種各樣的氣體供應(yīng),集中供氣作為一種設(shè)計(jì)方案得到廣泛使用,特(tè)別是在用(yòng)氣量大、用氣集中的實驗室,集(jí)中供氣的價值會得以充分體現。氣瓶室的安全性必須得到保障,必須采用防爆門(mén)、泄爆窗、氣體泄(xiè)漏感應報警裝置、所(suǒ)有電器電路(lù)均應采(cǎi)用防爆型(xíng)的(de)、還應考(kǎo)慮防雷(léi)、防靜電以及空調設備(bèi)。
11、實驗室通排風係統
實驗室通排風係統是整個實驗室設計和建設過程中規模最大、影響最(zuì)廣泛的係統之一。通排風係統完善與否,直接(jiē)對(duì)實驗室環境、實驗人員的身體健康、實驗設備的(de)運行維護等方(fāng)麵產生(shēng)重要影響。
通排風係統完善的實驗室,應該(gāi)是環境和諧、安全、健康的工作場所。實驗室噪音、房間的換氣次數、壓(yā)差、通風櫃有毒氣體(tǐ)殘留等都是值得關注的(de)問題。另外,樣品室和試劑室(shì)也應考慮有通排風設備,以免樣品帶來的異味影響環境;一個現代化的(de)實(shí)驗室(shì),應設計新(xīn)風係統;新風口(包括(kuò)空調送風口)的位(wèi)置應(yīng)避(bì)免冷熱空氣直接吹(chuī)響操作者(zhě),更要注意的是,應(yīng)避免其對生物安全櫃、通風櫃和排風罩等局部排風裝置(zhì)的吸入氣流產生橫向幹擾。
12、實驗室家具的選擇
實驗室家具(jù)的選擇首先應考慮能充(chōng)分滿足工作所需,主要涉及(jí)到台麵材質、櫃體結構與材質、顏(yán)色搭配(pèi)等要素。例如前處理室應采用耐酸堿的(de)陶瓷板台麵、儀(yí)器室應(yīng)采用理(lǐ)化板台麵等。實驗櫃體的結構主(zhǔ)要分為鋼木、全木、全鋼三種(zhǒng),實驗台的支架又可分為(wéi)C形、回(huí)形,應根據各個單位的需求而定。每(měi)個房間實驗台的布局、種類、數量也要(yào)充分考(kǎo)量,邊台、中央(yāng)台、高櫃、吊櫃等(děng)應(yīng)搭配得當,避免造成日後工作的不便。此外,還(hái)有一些細節也應考慮,例如操作人(rén)員位及(jí)電腦位合理(lǐ)的配置,以避免將來使用的不便。
13、實驗室室內裝修細節
實驗室的天花應采用小方格的扣(kòu)板形式,而不應采用(yòng)大塊的整體結構,這樣便於施工和後期維護。為了便於參觀檢查,參(cān)觀走廊兩側或大型儀器室可采用落地玻璃幕牆設(shè)計,這樣更加通透明亮,便於管(guǎn)理,缺點是不能在牆(qiáng)根預留插座,同時門的穩定性較差,造價也(yě)較高。實驗室若要達到最佳的視覺效果,配色也是一個考慮的方麵。搭配(pèi)合理的櫃體、台麵、地(dì)麵、天花會凸顯其卓爾不凡的高端特征,令參觀者(zhě)過目不忘,令使用者身心(xīn)愉悅。
14、涉及到的常用標準規範
GB19489-2008《實驗室 生物安全通用要求》
GB50346-2011《生物安全實(shí)驗室建築規範》
建標127《疾控中心實驗室建設標準》
GB 50881-2013《疾病預防控製中心建(jiàn)築技術規範》
GB 50447-2008《實驗動物設施建築技術規範》
GB 27416-2014《實驗動物機(jī)構 質量和能力的通用要求》
JGT497-2016《排風高(gāo)效過濾裝置》
GB/T3325-2008《金屬家具通用技術條件》
GB50019-2003《采暖通風與空氣調節設(shè)計規範


