實驗室在專業上涉及到化學、物理學、微生(shēng)物學(xué)、分子生物學、生物安全、和感官(guān)品評等多個學科(kē),在功能上又涉及到給水(shuǐ)、排水、通風、排風、強電、弱電、空調、消(xiāo)防、廢(fèi)氣廢液處理(lǐ)、供氣等複雜的工藝技術(shù),同時還要考慮到(dào)環保、安(ān)全、可持續性發展等(děng)諸多因素,因此是一個複雜(zá)的係(xì)統工程。
1、合理定位(wèi),科學規劃
在(zài)構建專業實驗室的流程中,“構”的部分至關重要(yào),它(tā)包括了實驗室的定位和規劃,是整個實驗室建設的基礎和靈魂。 實驗室定位是指(zhǐ):實驗室(shì)在國際、國內的定位(wèi)(要達到一個什麽樣的水準);實驗室在行業(係統)內的定位;實(shí)驗(yàn)室在社會中的(de)定位(行使(shǐ)政府職(zhí)能、第三方檢測的通用實驗室)實驗室在所處地理區域的定位。
實驗室規劃包括兩(liǎng)個方麵:一是實驗室建築規劃,二是實驗室工藝規劃。實驗室建築規劃包括建築外觀、風格、高度、園區布局等;實驗室建設之前,需調查實驗室需求,其過程包含(hán)整個實驗室規劃的過程(chéng),因此需要進行(háng)大量前期調研工作,既(jì)要明晰自身的需求和未來的(de)發展方向,又要廣泛地考察相關單位已建成的實驗室,學(xué)習其經驗和(hé)教訓。
此外,還應該從理念上(shàng)充分認(rèn)識(shí)到(dào)專業實驗室建設是一個複雜的係統工程,即是工作環境(jìng)的構建,也是對環境(jìng)造就出的工作方式的構建(jiàn),而不是儀器和家具的簡單組合(hé)。
2、實驗室設計應(yīng)先於土建設計
“構”應先於“建”,隻有“構”清楚(chǔ)了,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現的過程,包括實驗室設計、安裝、調試、維護和升級(jí)等。
應明確意識到,實驗建築(zhù)是為實驗室(shì)建設(shè)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(yuán)對相關實驗室建設標準和規範的學(xué)習不夠或認知不(bú)足,因此很多實驗室在土建設計階(jiē)段,沒有充分考慮到實驗室對建築(zhù)的特(tè)殊要求。正確的實驗室建設流程是首先考慮(lǜ)實驗室的功能定位,結合實驗室的工藝(yì)要求進行實驗室的建築設計;對於常規的實驗建築,也可以按照通用(yòng)性良好的尺度現行進行(háng)建築設計。這就要求建設單位谘詢對(duì)實驗室設計和建造具有豐富經驗的專業機構。專業機構(gòu)在項目建築設計階段的及時介入,將(jiāng)對實驗建築,尤其是建築內部實驗室的科學設計(jì)起到良好的作用,可避免更多的合(hé)規性、科學性、適(shì)用性、實用性方麵的問(wèn)題。此外,如有可能最好邀(yāo)請建築設計師一起參觀其他單位的實(shí)驗(yàn)室以加深其認識,這將有利於建築設計能(néng)夠更大程度地符合(hé)實(shí)驗室建設的要求。
比較典型的建築(zhù)設計問題包括:
1)未對實驗室進行整體(tǐ)的平麵規劃,分區過於簡單或不合理;
2)未考慮實驗區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、大小、數量不能滿足要求;
4)未(wèi)充分考慮對通風空(kōng)調要求高的專(zhuān)業實驗室的建設要求,如負壓生物安全實驗 室、PCR實驗室、SPF動(dòng)物房等對建築層高、進深、開間、柱網等要求;
5)未考慮特殊室內環(huán)境參數的(de)要求,如恒溫恒濕室實驗室對建築的要求等;
6)未考慮建築呼吸性的要求,無法適應未來實驗室的改建或升級要求;
7)未考慮(lǜ)儀器布置的要求。
3、實驗室設計與承建單位的選擇
實驗(yàn)室設計與承建(jiàn)單位應選擇國內具有豐富經驗和一定實力(lì)的(de)企業,必須嚴格考察其設計、研發、生產和施工能力以及資質條件,最好實地考察(chá)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全麵、經驗豐(fēng)富、認真負責、隊伍穩定。承(chéng)建單位最好在(zài)實驗室所在(zài)地已承擔過建設項目,這樣比(bǐ)較熟(shú)悉當地情(qíng)況。此外,由(yóu)於(yú)我國地域遼闊,南北方(fāng)差異較大,因此(cǐ)應考慮便於施工和(hé)後續的維護的(de)問題。設計圖紙完成(chéng)後,最好請第三方機構和(hé)權威專家進行詳細審核,以避免出現不合理的設計和重大缺陷。在施(shī)工工程中(zhōng),應要求對方配備一名(míng)富有實際經驗的項目經理,這樣有利於進度控製、資源調配(pèi)、溝通協調。
4、實驗室(shì)平麵布局的設計
實驗室平麵設計是實驗室設計的基礎,是決定實驗室功能設(shè)置(zhì)和功能區布局是否科學合理的(de)關鍵,是決定每個實驗室是否符合法(fǎ)律法(fǎ)規和標準規範要求(qiú)的前提。隻有按照功能分區和工作流程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(zhuān)業的設計,可(kě)謂牽一發而動全(quán)身。因此平麵布局設計階段應(yīng)盡可能地詳細考慮工(gōng)作和發展的需求,合(hé)理配置空間,盡量優化整合。除了布局的優化和儀器設(shè)備的擺放位置的設計外(wài),還應充分(fèn)考慮到人員流動與物品(pǐn)流動的方向是否符合工作要求。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;氣瓶室應盡量與(yǔ)氣(qì)相色譜儀、氣質聯用儀等儀(yí)器在同一樓層;盡(jìn)量按功能需求,保證單層麵積最優化,以避免樓層麵積過多或過少;通(tōng)常,每一層都要(yào)設置消洗室、樣品(pǐn)室等輔助用室,以合理利用空間優化實驗流程。
5、實驗室(shì)配電係(xì)統
實驗室的配電係(xì)統是根據實驗儀器和設備的具體要求,經過專業的設計人員綜合多方(fāng)麵(miàn)因素設計完成的,與普通建築有很大區別。因為實(shí)驗室儀器(qì)設備對電路的要求(qiú)比較複(fù)雜,並不是通常(cháng)人們所認為的那樣,隻要滿足最大電(diàn)壓(yā)和最大功率的要求就可(kě)以了。事實上有(yǒu)很多儀器設備對電路(lù)都有特殊的要求(例如靜電接地、斷電保護、等(děng)電(diàn)位連(lián)接等)。對配電係統的(de)設計,不但要考慮現有的(de)儀器設(shè)備情況,同時也要(yào)考慮實驗室幾年的發展規劃,充分考(kǎo)慮配電(diàn)係統的預留問題及日後的電路維(wéi)護等問題。為了保證電力的可靠保障,還(hái)應考慮不(bú)間斷電源或雙線路設計,不間斷電源(yuán)的容量應符合實際所需並保證(zhèng)一定可擴增區間以滿足未來的發展所需。
此外對於某些特殊的區域,如氣瓶間則應采用防爆(bào)電器元件以確(què)保無(wú)安全隱患。牆上的插座應充分(fèn)考慮需求(qiú),例如(rú)樣品室應留足冰箱的插座、前處理室應預備離心機(jī)的插座、門口應預(yù)留自動鞋(xié)套機的插座、走廊兩側也應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電話、監控、門禁、網(wǎng)絡等,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(qià)好高(gāo)過實驗台(tái),這(zhè)樣方便日後使用。儀器室應預留足夠多的網絡接(jiē)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(tái)安裝時連接到台麵網絡接口。走廊如果很長,可以在遠端(duān)預留電話線(xiàn),方便工作時接打電話(huà),無菌室內外由於隔音效果較好,應預設對(duì)講(jiǎng)電話,便於溝通。門禁係(xì)統應設在每(měi)層實驗室的(de)主入口處或其他需要(yào)控製出入的地方。關(guān)鍵設施設備應留有通訊接口,以便根據需(xū)要實現智能化管理。
7、實驗室空(kōng)調係統(tǒng)
實驗室(shì)空調係統的設計,應考慮實驗(yàn)室使用率的問題。通常,宜采用可靈活使用的形式,以利於(yú)節約能耗。不相容環(huán)境的通風空調係統不得混合(hé)設置(zhì),以免發生交叉汙染或氣體混合(hé)後發生爆(bào)炸燃燒等更大危害的情況。
空調係統不僅僅(jǐn)是(shì)控製實驗室的溫濕度,同時還應實(shí)驗室通風係統配合,才能真正有效地保證實驗室的溫濕度和(hé)房間壓差,令人員和(hé)精密(mì)儀器有一個良好(hǎo)的工作環境。實驗室所在(zài)的整棟大樓若采(cǎi)用中央空調則一定要能夠進行分區域、分時段的模塊(kuài)式管理,以避免加班時因(yīn)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(de)布局應結(jié)合實驗(yàn)室通排風管道的設(shè)計,避免施工的時候交錯(cuò)重疊,影(yǐng)響層高。極端天氣情況下,應能確保樣品室、氣瓶室、超低溫冰箱室(shì)、精密儀器室、不間斷電源室等對溫度要求高的區域保(bǎo)持24小時(shí)的恒定溫(wēn)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(pǔ)通的辦公樓來說要高很多。要根據實驗室的具體情況(kuàng)(設備投資及工藝特點、實驗工(gōng)藝要求、儲(chǔ)存樣品和試劑的(de)種(zhǒng)類(lèi)、實驗室(shì)建築物的特點(diǎn)等),采用不同的消防措施來保(bǎo)障(zhàng)實驗室的消防安全。如對於精密儀器室和無(wú)菌室、配電室、不間斷電源室而言,其消防就不能采(cǎi)用自動噴淋裝置,而應采用氣體滅火裝置,以(yǐ)避免自動噴淋(lín)裝置損壞儀器設備或破(pò)壞潔淨環境。
9、實驗室給(gěi)排(pái)水係統
排水係統的管(guǎn)道(dào)應耐酸(suān)堿(jiǎn)腐蝕及有機試劑對材質的融解,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、排放規律並結合室外排水條件而確定方(fāng)案。由於大型實驗室下水管道複雜,應采取必要措施避免管道堵塞滲漏,如養成良好的用水(shuǐ)習慣、放置濾網(wǎng)、設置存(cún)水彎、彎(wān)頭采用45°角連接等。集中供水係統(tǒng)由於(yú)成本較高,水質(zhì)不穩定,因此不推薦使用。為了避免二次(cì)汙染,可采用感應式水龍頭,缺點是容易壞。為了美觀,熱水器(qì)可采用內置式的即熱式(shì)電熱水(shuǐ)器(qì)。
10、實驗室集中供(gòng)氣係統
實驗室的很多設備的運行都需要各種各樣的氣體供應,集中供氣(qì)作為一(yī)種設(shè)計方(fāng)案得到廣泛使用,特別是在用氣(qì)量(liàng)大、用氣集中的實驗室,集中供氣的價值會得以充(chōng)分體現。氣(qì)瓶室的安(ān)全性(xìng)必須得到保障,必(bì)須采用防爆門、泄爆窗、氣體泄漏感(gǎn)應(yīng)報警裝置、所有電器電路均應采用防爆型的、還應考慮防雷、防靜電以(yǐ)及空調設備。
11、實驗室通排風係統
實(shí)驗室通排風係統是整個實驗(yàn)室設計和建設過程中規模最大、影響最廣泛的係統之一。通排風係統完善與否,直接對實驗室環境(jìng)、實驗人員的身體(tǐ)健康、實驗設備的運行維護等方麵產生重要影響。
通排(pái)風係統完善的實驗(yàn)室(shì),應該是環境和諧、安(ān)全、健康的工作場所。實驗室噪音、房(fáng)間的換氣次數(shù)、壓差、通風櫃有毒氣體殘留等(děng)都(dōu)是值得關注的(de)問題。另外,樣品室和試劑室也應(yīng)考慮(lǜ)有通排風(fēng)設備,以免(miǎn)樣品帶(dài)來的(de)異味影響環境;一個現代化的實驗室,應設計新風(fēng)係統;新風口(包括空(kōng)調送風口)的位置應避免冷熱空氣直接吹響操作者,更要注意的是,應避(bì)免其對生物安全櫃、通風櫃和排風(fēng)罩(zhào)等局部排風裝(zhuāng)置的吸入氣流產(chǎn)生橫向幹擾。
12、實驗室家具的(de)選擇
實驗室家具的選擇首先應考(kǎo)慮能充分滿足工作所需,主要涉及到台麵材質、櫃體結構與材質、顏色搭配等(děng)要素。例如前處理室應采用耐酸堿的陶瓷板台麵、儀器(qì)室應(yīng)采用理化板台麵(miàn)等(děng)。實驗櫃(guì)體(tǐ)的(de)結構主要(yào)分為(wéi)鋼木、全木、全鋼(gāng)三種,實驗台的支架(jià)又可分為C形、回形,應根據各個單(dān)位的需求而定。每個房間實驗台的布局、種類、數量也要充分考量,邊台、中央台、高櫃、吊(diào)櫃等應搭配得當,避免造成日(rì)後工作的(de)不便。此外,還有一些細節也應考慮,例如操作人員位及電腦(nǎo)位合理的配置,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(cǎi)用小方格的扣(kòu)板形(xíng)式,而不應采用大塊的(de)整(zhěng)體結構,這(zhè)樣便於施工(gōng)和後期維(wéi)護。為了便於參觀檢查,參觀走廊兩側或大型儀器室(shì)可采(cǎi)用落地玻璃幕牆設計,這樣更加通透明亮,便於管理(lǐ),缺點是(shì)不能在牆根預(yù)留插座,同時門(mén)的穩定性較差,造價也較高。實驗(yàn)室(shì)若要達到最佳的視覺效果,配色也是一個(gè)考慮的方麵。搭配合(hé)理的櫃體、台麵、地麵、天花會凸顯其卓爾不凡的高端特征,令參觀者過目不忘,令使(shǐ)用者身心愉悅。
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(shēng)物安(ān)全實驗室建築規範》
建標127《疾控中(zhōng)心實驗(yàn)室建設(shè)標準》
GB 50881-2013《疾病預防控製中心建築(zhù)技術規範》
GB 50447-2008《實驗動物設施(shī)建築(zhù)技術規範》
GB 27416-2014《實驗(yàn)動物機構 質量和(hé)能力的通用要求》
JGT497-2016《排風高效過濾裝置》
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


