實(shí)驗室在專(zhuān)業上涉及到化學、物理學(xué)、微生物學、分子生物學、生物安全、和感官品評等多個學科,在功能上又涉及到給(gěi)水、排水、通風、排風、強電、弱電、空(kōng)調、消防、廢氣廢液處理(lǐ)、供氣等(děng)複雜的工藝技術,同時還要考慮到環保(bǎo)、安全、可持續性發展等諸多因(yīn)素,因此(cǐ)是一個複雜的係統工程。
1、合理定位,科學規劃
在構建專業實驗室的流程中,“構”的部分至關(guān)重要(yào),它包括了實(shí)驗室的定位和規劃,是(shì)整個實驗室建設的基礎和靈(líng)魂。 實驗室定位是(shì)指:實驗室在國際、國內的定位(要(yào)達到一個什麽樣的(de)水準);實驗室在行業(係統)內的(de)定位;實驗室在社會中的定位(行使政府職能、第三方檢測的通用實驗(yàn)室)實驗室在所處地理區域的(de)定位。
實驗室規劃包括(kuò)兩個方麵:一是(shì)實驗室建築規劃,二是實驗室工藝規劃。實驗室建築規劃包括建築外觀、風格(gé)、高度、園區布(bù)局等(děng);實驗室建設之前,需調查實驗室需求,其(qí)過程(chéng)包含整個實驗室規(guī)劃的過程,因此需要進行大(dà)量前期調研工作,既要明晰自身的需求和未(wèi)來的發展方向,又要(yào)廣泛地考察相關單位已建成(chéng)的實驗(yàn)室(shì),學習其(qí)經驗和教訓。
此外,還應(yīng)該從(cóng)理(lǐ)念上充分認識到(dào)專業實驗室(shì)建設是一個複雜的係統工程,即是(shì)工作(zuò)環境的構建(jiàn),也是對環境造就出的工作方式(shì)的構建,而不是儀器和家具(jù)的簡單組(zǔ)合。
2、實驗室設計應先於土建設計(jì)
“構”應先於“建”,隻有“構”清楚(chǔ)了(le),才可以開始“建”。構建就是用(yòng)專業(yè)的手段將抽象構思進行具體實現的過程(chéng),包括實驗(yàn)室設計、安裝(zhuāng)、調試、維護和升級等。
應(yīng)明確意識到,實驗建築是為實(shí)驗室建設服務的,是為開展實驗活動服務的。目前(qián),由於許多設計人員對相關實驗室建設標準和規範的學習不夠或認知不足,因此很多實驗室在土建(jiàn)設計階段,沒有充分考慮到實驗室對建築的特殊要求。正(zhèng)確的(de)實驗(yàn)室(shì)建設流程是首先考慮實驗室的功能定位,結(jié)合實驗室的工藝要求進(jìn)行實驗室的建築設計;對於常規的實(shí)驗建(jiàn)築,也可以按照通用性良好的(de)尺度現行進行建築設計。這就要求建設單位(wèi)谘詢對實驗室設計和建造具有豐富經驗的專(zhuān)業機構。專業機(jī)構在項目建築設計階段的及時介入,將對實驗建築,尤其(qí)是建築內部實驗室的科學設計起到良好(hǎo)的作用,可避免更多的合規性、科學性、適(shì)用性、實用性方麵的問題。此外,如有可能最好邀請(qǐng)建築設計師(shī)一起參觀其他單(dān)位的實驗室以加深其認識,這將(jiāng)有利於建築設計能夠更大程(chéng)度地符合實驗室建設的要求。
比較典型的建築設(shè)計問題包括:
1)未對實驗室進行整體的(de)平麵規劃,分區過於(yú)簡單或不合(hé)理;
2)未考慮(lǜ)實驗區與非實驗區分隔的要求,如垂直交通是位(wèi)置、生活與辦公區位置的設置無法符合標準規範要求的問(wèn)題;
3)未設計(jì)風井(jǐng),或者(zhě)風(fēng)井的位(wèi)置、大小、數量不能滿足(zú)要(yào)求;
4)未充分考慮(lǜ)對通風(fēng)空調(diào)要(yào)求高(gāo)的專(zhuān)業(yè)實驗室的建(jiàn)設要求,如負壓生物安全實驗(yàn) 室、PCR實驗室、SPF動物房等對建築層高、進深、開(kāi)間(jiān)、柱網等要求;
5)未考慮特殊室內環境參數的要求,如恒溫恒(héng)濕室實驗室對建築的(de)要求等;
6)未考慮建築呼吸性的要求(qiú),無法適應未來實驗室的改建或升級要求;
7)未考慮儀器布置的要求(qiú)。
3、實驗室設計與承建單位的選擇
實驗室設計(jì)與(yǔ)承(chéng)建單位應選擇國內具有(yǒu)豐富經驗(yàn)和一定(dìng)實力的企(qǐ)業,必須嚴格考察其設(shè)計、研發、生產和(hé)施工(gōng)能力(lì)以及資質條件,最好(hǎo)實地考察其已完工的項(xiàng)目(mù)和公司所(suǒ)在地。設計單位的設計人員應專業全麵、經驗(yàn)豐富、認真負責、隊伍穩定。承建(jiàn)單位最(zuì)好在實驗(yàn)室所在地已承擔過建設(shè)項目,這樣比較熟悉當地情況。此外,由於我國地(dì)域遼闊,南北方(fāng)差異較大,因此應考慮便於施工和後續的維護的問題。設計圖紙完成後,最好請第三方機構和權威專家進行詳細審核,以避(bì)免出現不合理(lǐ)的(de)設計和重大缺陷。在施工工程中,應要求對方(fāng)配備一名(míng)富有實際經驗的項目經理,這樣有利於進度控製、資(zī)源調配、溝通協調。
4、實(shí)驗室平麵布(bù)局的設計
實驗室平麵設計是實驗室設計的基礎,是(shì)決定實驗室功(gōng)能設置和功能區布局是否科(kē)學合理的關鍵,是決定每個實驗室是否符合法律法規和標準規(guī)範要求的前提。隻有按照功能(néng)分區和工作流程(chéng)的需求做好相應的平麵布局規劃才能確保後續的水、電、風等專業的設計,可謂牽一發而動全身。因此平麵布局設計階(jiē)段應盡可能地詳細考慮工作和發(fā)展的需求(qiú),合理配置空(kōng)間,盡量優(yōu)化整合。除了布局的優化和儀器設備(bèi)的擺放位置的設計外,還應充分(fèn)考慮到人員流動與物品流動的方向是(shì)否符合工作要求。例如,為了避免實驗人員頻繁跑動,前處理室應該和儀器室在同一樓層;氣(qì)瓶室應盡(jìn)量與氣相色譜儀、氣(qì)質聯用儀等儀器在同(tóng)一樓層;盡量按功能需求,保證單層麵積(jī)最優化,以(yǐ)避免樓層麵積過多或過少;通常(cháng),每一層都要設置消洗室、樣(yàng)品室等輔助用室,以合理利用空間優化實驗流程。
5、實(shí)驗室配電係統
實驗室的(de)配電係統是根據實驗儀器(qì)和設(shè)備的具體要求,經過專業的設計(jì)人員綜合多方麵因素設計完成的,與普通建築有很大區別。因為實驗室儀器設備對電路的要(yào)求比較(jiào)複雜,並不是通常人們所認為的那樣,隻要滿足最大電壓和最大功率的要求就(jiù)可以了(le)。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(diàn)位連(lián)接等)。對配電係統的(de)設計,不但要考慮現有的儀(yí)器設備情況,同時也要考慮實驗室幾年的發展規劃,充分考慮(lǜ)配電係統的預留問(wèn)題及日(rì)後的電路維護等問(wèn)題。為了保證電力(lì)的可靠保障,還應考慮不間斷電源或雙線路設(shè)計,不間斷電源的容(róng)量(liàng)應(yīng)符合實際所需並保證一定(dìng)可擴增區間以滿足(zú)未來(lái)的發展所(suǒ)需。
此外對於某些特殊的區域,如氣瓶間則(zé)應采用防爆電器元件(jiàn)以確保無安全隱患。牆上的插座應充分考慮需(xū)求(qiú),例如樣品室應留足冰箱的插座、前處(chù)理室應預備離心機的插(chā)座、門口應預留自(zì)動鞋套機的插(chā)座、走(zǒu)廊兩側也應(yīng)考慮到分布一些插座。
6、實驗室弱電係統
實驗室的弱電係統主要包括(kuò)電話(huà)、監(jiān)控、門禁、網絡(luò)等,弱電係統有一個特點即預置後不可變更,因此不能像強電線(xiàn)路一樣可以根據所需任意更改。例如,網絡接口應與牆插並列,高度(dù)應恰好高(gāo)過實驗台(tái),這樣方便日(rì)後使用。儀器室應預留足夠多的網絡接口,不要采用地插形式而應預留足夠長的線頭以方便儀器台安(ān)裝(zhuāng)時連接到台麵網絡接口。走廊如果很長,可以在遠端預留電話線,方(fāng)便工作時接打電話,無菌室內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(yīng)設在每層實(shí)驗室的主入口處或其他(tā)需要控(kòng)製(zhì)出(chū)入的地方。關鍵(jiàn)設施設備(bèi)應留有通(tōng)訊接口,以便根據需要實現智能化管理。
7、實驗室空調係(xì)統
實驗室空調係統的設計,應考慮實驗室使(shǐ)用率的問題。通常,宜采用可靈活使(shǐ)用的形式,以利於節約能耗。不相容環境的通風空調係統不得混合設置,以免發生交叉汙染或氣(qì)體混合後發生爆炸燃燒等更大危害的(de)情(qíng)況。
空(kōng)調係統不僅僅是控製實驗室的溫濕度,同(tóng)時(shí)還(hái)應實驗室通風係統配合,才能真正有效地保證實驗(yàn)室的溫濕度和房間壓差,令人員和精(jīng)密儀器有一個良好的(de)工作環(huán)境。實驗室所在的整棟大(dà)樓若采用中央空調則一定要能夠進行分區域、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(yǐng)響儀器(qì)的檢測性能。中央空(kōng)調管線的布局應結合實驗室通排風管(guǎn)道的設計,避免施工的時候交錯重疊,影(yǐng)響層高。極端天氣情況下,應能確保樣品室、氣(qì)瓶室、超低溫冰箱室、精密儀器室、不間斷電源室等對溫度(dù)要(yào)求高(gāo)的區域(yù)保持24小時的(de)恒定溫度調節。
8、實驗室消防係統
實驗室是一個特殊環境,對消防的要(yào)求(qiú)相對於普通的辦公樓來說要(yào)高很多。要根據實驗室(shì)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、實驗室建築物的特點等),采(cǎi)用不同的消防措施來保障實驗(yàn)室的消防安全(quán)。如對(duì)於(yú)精密儀器室和無菌室、配電室、不間斷電源室而言,其消防就不能采用自動噴淋裝置,而應采(cǎi)用氣(qì)體滅火(huǒ)裝置,以避免自動噴淋裝置損壞儀器設備或破壞潔淨(jìng)環境。
9、實驗室給排水(shuǐ)係統
排水係統的管道應耐酸堿腐蝕及有機試劑對材質(zhì)的融解,應采用PPR或其他材質,而(ér)不能(néng)用(yòng)普通的PVC管材,同時也要根(gēn)據汙水的性質、流量、排放規律並結合室外排水條件而確定方案。由於大型實驗室下水管(guǎn)道複(fù)雜,應采(cǎi)取必(bì)要措施避免管道堵塞滲漏,如養成良好的用水習慣、放(fàng)置濾網、設置(zhì)存水彎、彎頭采用45°角連接等。集中供(gòng)水係統由於成本較高,水質不穩定(dìng),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(le)美觀,熱水器可采(cǎi)用內置(zhì)式(shì)的即熱式電熱水器。
10、實驗(yàn)室集中供氣係統
實驗室的很(hěn)多設備的運行都需要各種各樣的(de)氣體供(gòng)應,集(jí)中供氣作為一種設(shè)計方案得到廣泛使用,特別(bié)是在用氣量大、用氣集中的實驗室,集中供氣的價值會(huì)得以充分體現。氣瓶室的安全性(xìng)必(bì)須得到保障,必須采用防爆門、泄爆窗、氣體泄(xiè)漏感應報警裝置、所(suǒ)有電器電路均應采用防爆型的、還應考(kǎo)慮防雷、防靜電以及空調設備。
11、實驗(yàn)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(mó)最大、影響最廣泛的係統之(zhī)一。通排(pái)風係統完善與否,直接對實驗室環境、實驗人員的身體健康、實驗設備的運行維護等方麵產生(shēng)重要影響。
通排風係統完善的實驗室,應該是(shì)環境和諧、安全、健康的工(gōng)作場所。實驗室噪音、房(fáng)間的(de)換氣次數、壓差、通風櫃有毒氣體殘留等(děng)都(dōu)是(shì)值得關(guān)注的問題。另外,樣品室和試劑室也應考慮有通排風設備,以免樣品(pǐn)帶來的異味影響環境;一個現代化的實驗室,應設計(jì)新風係(xì)統;新風口(包括空調送風口)的(de)位置應避免冷熱空氣(qì)直接(jiē)吹響操(cāo)作者,更要注意的是,應避免其對生物安全櫃、通風櫃和排風罩等(děng)局部排風裝置的吸入氣流產生橫向幹擾。
12、實驗室家(jiā)具的選擇
實驗室家具的(de)選擇首先應考慮能充分滿足工作所需,主要(yào)涉及到台麵材質、櫃體結(jié)構與材質、顏色搭配等要素。例如前處理室應采用耐酸堿的陶瓷板台麵、儀器室應采(cǎi)用理化板台麵等。實驗(yàn)櫃體的結構主要分為鋼木、全木(mù)、全鋼三種,實驗(yàn)台的支架又(yòu)可分(fèn)為C形(xíng)、回形,應根據各個單位的需求而定。每個房間實(shí)驗(yàn)台的(de)布局、種類、數量也要充分考量,邊台、中央台、高櫃(guì)、吊櫃等(děng)應搭配得當,避免造成日後工作的不便。此外,還有一些細節也應考慮(lǜ),例如操作人員(yuán)位及電腦位合理的配置,以避免將來(lái)使用的(de)不便。
13、實驗室室內裝修細節(jiē)
實驗室的天花應采用小方格的扣板形式,而不應(yīng)采用大塊的(de)整體結構,這(zhè)樣便於施(shī)工和後期維護。為了便(biàn)於參觀檢查,參觀走廊兩側或大(dà)型儀器室可采用落地玻璃幕牆設計(jì),這樣更加通透明亮,便於管理,缺點是不能在牆根預留插座,同時門的穩定性較差,造價(jià)也較高。實驗室(shì)若要達到最佳的(de)視覺效果,配色(sè)也是一個考慮的方(fāng)麵(miàn)。搭配合理的櫃體、台麵、地麵、天花會凸顯其卓爾不凡的高端特征,令(lìng)參觀者過目不忘,令使用者身心愉(yú)悅。
14、涉及(jí)到的常用標準規範
GB19489-2008《實驗室 生物安全通用要求》
GB50346-2011《生物安全實驗室建築規範》
建標127《疾控中心實驗(yàn)室建設標準》
GB 50881-2013《疾病預(yù)防控製(zhì)中心建築技術規範》
GB 50447-2008《實驗(yàn)動物設施建築(zhù)技術規範》
GB 27416-2014《實驗(yàn)動物機(jī)構 質量(liàng)和能力的通用要求》
JGT497-2016《排風高效過濾裝(zhuāng)置》
GB/T3325-2008《金屬家具通用技術條件》
GB50019-2003《采暖通風與空氣調(diào)節設計規範


