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    實驗室設計的基本常識!你必須知道?!

    作者:admin 發布日期:2022-5-25 關注次數: 二維碼分享

    實驗室設計建設是一個非常復雜的系統工程,涉及到的環節眾多,所以,一般實驗室的設計建設都會邀請專業的實驗室設計單位來承接設計工作,但是,身為實驗室工作者,一些基本的實驗室設計常識還是要掌握的,今天小析姐就把實驗室各個環節設計的基本知識進行了匯總,希望能對你有所幫助。


    實驗室在專業上涉及到化學、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,在功能上又涉及到給水、排水、通風、排風、強電、弱電、空調、消防、廢氣廢液處理、供氣等復雜的工藝技術,同時還要考慮到環保、安全、可持續性發展等諸多因素,因此是一個復雜的系統工程。


    01.合理定位,科學規劃


    在構建專業實驗室的流程中,“構”的部分至關重要,它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:實驗室在國際、國內的定位(要達到一個什么樣的水準);實驗室在行業(系統)內的定位;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室)實驗室在所處地理區域的定位。


    實驗室規劃包括兩個方面:一是實驗室建筑規劃,二是實驗室工藝規劃。實驗室建筑規劃包括建筑外觀、風格、高度、園區布局等;實驗室建設之前,需調查實驗室需求,其過程包含整個實驗室規劃的過程,因此需要進行大量前期調研工作,既要明晰自身的需求和未來的發展方向,又要廣泛地考察相關單位已建成的實驗室,學習其經驗和教訓。

    此外,還應該從理念上充分認識到專業實驗室建設是一個復雜的系統工程,即是工作環境的構建,也是對環境造就出的工作方式的構建,而不是儀器和家具的簡單組合。


    02.實驗室設計應先于土建設計


    “構”應先于“建”,只有“構”清楚了,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、維護和升級等。


    應明確意識到,實驗建筑是為實驗室建設服務的,是為開展實驗活動服務的。目前,由于許多設計人員對相關實驗室建設標準和規范的學習不夠或認知不足,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筑的特殊要求。


    正確的實驗室建設流程是首先考慮實驗室的功能定位,結合實驗室的工藝要求進行實驗室的建筑設計;對于常規的實驗建筑,也可以按照通用性良好的尺度現行進行建筑設計。


    這就要求建設單位咨詢對實驗室設計和建造具有豐富經驗的專業機構。專業機構在項目建筑設計階段的及時介入,將對實驗建筑,尤其是建筑內部實驗室的科學設計起到良好的作用,可避免更多的合規性、科學性、適用性、實用性方面的問題。此外,如有可能最好邀請建筑設計師一起參觀其他單位的實驗室以加深其認識,這將有利于建筑設計能夠更大程度地符合實驗室建設的要求。


    比較典型的建筑設計問題包括:

    (1)未對實驗室進行整體的平面規劃,分區過于簡單或不合理;


    (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范要求的問題;

    (3)未設計風井,或者風井的位置、大小、數量不能滿足要求;

    (4)未充分考慮對通風空調要求高的專業實驗室的建設要求,如負壓生物安全實驗 室、PCR實驗室、SPF動物房等對建筑層高、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對建筑的要求等;

    (6)未考慮建筑呼吸性的要求,無法適應未來實驗室的改建或升級要求;

    (7)未考慮儀器布置的要求。


    03.實驗室設計與承建單位的選擇


    實驗室設計與承建單位應選擇國內具有豐富經驗和一定實力的企業,必須嚴格考察其設計、研發、生產和施工能力以及資質條件,最好實地考察其已完工的項目和公司所在地。設計單位的設計人員應專業全面、經驗豐富、認真負責、隊伍穩定。承建單位最好在實驗室所在地已承擔過建設項目,這樣比較熟悉當地情況。


    此外,由于我國地域遼闊,南北方差異較大,因此應考慮便于施工和后續的維護的問題。設計圖紙完成后。好請第三方機構和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。在施工工程中,應要求對方配備一名富有實際經驗的項目經理,這樣有利于進度控制、資源調配、溝通協調。


    04.實驗室平面布局的設計


    實驗室平面設計是實驗室設計的基礎,是決定實驗室功能設置和功能區布局是否科學合理的關鍵,是決定每個實驗室是否符合法律法規和標準規范要求的前提。只有按照功能分區和工作流程的需求做好相應的平面布局規劃才能確保后續的水、電、風等專業的設計,可謂牽一發而動全身。


    因此平面布局設計階段應盡可能地詳細考慮工作和發展的需求,合理配置空間,盡量優化整合。


    除了布局的優化和儀器設備的擺放位置的設計外,還應充分考慮到人員流動與物品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;氣瓶室應盡量與氣相色譜儀、氣質聯用儀等儀器在同一樓層;盡量按功能需求,保證單層面積最優化,以避免樓層面積過多或過少;通常,每一層都要設置消洗室、樣品室等輔助用室,以合理利用空間優化實驗流程。


    05.實驗室配電系統


    實驗室的配電系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面因素設計完成的,與普通建筑有很大區別。因為實驗室儀器設備對電路的要求比較復雜,并不是通常人們所認為的那樣,只要滿足最大電壓和最大功率的要求就可以了。事實上有很多儀器設備對電路都有特殊的要求(例如靜電接地、斷電保護、等電位連接等)。對配電系統的設計,不但要考慮現有的儀器設備情況,同時也要考慮實驗室幾年的發展規劃,充分考慮配電系統的預留問題及日后的電路維護等問題。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,不間斷電源的容量應符合實際所需并保證一定可擴增區間以滿足未來的發展所需。


    此外對于某些特殊的區域,如氣瓶間則應采用防爆電器元件以確保無安全隱患。墻上的插座應充分考慮需求,例如樣品室應留足冰箱的插座、前處理室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一些插座。


    06.實驗室弱電系統


    實驗室的弱電系統主要包括電話、監控、門禁、網絡等,弱電系統有一個特點即預置后不可變更,因此不能像強電線路一樣可以根據所需任意更改。例如,網絡接口應與墻插并列,高度應恰好高過實驗臺,這樣方便日后使用。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臺安裝時連接到臺面網絡接口。走廊如果很長,可以在遠端預留電話線,方便工作時接打電話,無菌室內外由于隔音效果較好,應預設對講電話,便于溝通。門禁系統應設在每層實驗室的主入口處或其他需要控制出入的地方。關鍵設施設備應留有通訊接口,以便根據需要實現智能化管理。


    07.實驗室空調系統


    實驗室空調系統的設計,應考慮實驗室使用率的問題。通常,宜采用可靈活使用的形式,以利于節約能耗。不相容環境的通風空調系統不得混合設置,以免發生交叉污染或氣體混合后發生爆炸燃燒等更大危害的情況。


    空調系統不僅僅是控制實驗室的溫濕度,同時還應實驗室通風系統配合,才能真正有效地保證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的工作環境。實驗室所在的整棟大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響儀器的檢測性能。中央空調管線的布局應結合實驗室通排風管道的設計,避免施工的時候交錯重疊,影響層高。極端天氣情況下,應能確保樣品室、氣瓶室、超低溫冰箱室、精密儀器室、不間斷電源室等對溫度要求高的區域保持24小時的恒定溫度調節。

    08.實驗室消防系統

    實驗室是一個特殊環境,對消防的要求相對于普通的辦公樓來說要高很多。要根據實驗室的具體情況(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。如對于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凈環境。


    09.實驗室給排水系統

    排水系統的管道應耐酸堿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,同時也要根據污水的性質、流量、排放規律并結合室外排水條件而確定方案。由于大型實驗室下水管道復雜,應采取必要措施避免管道堵塞滲漏,如養成良好的用水習慣、放置濾網、設置存水彎、彎頭采用45°角連接等。集中供水系統由于成本較高,水質不穩定,因此不推薦使用。為了避免二次污染,可采用感應式水龍頭,缺點是容易壞。為了美觀,熱水器可采用內置式的即熱式電熱水器。


    10.實驗室集中供氣系統

    實驗室的很多設備的運行都需要各種各樣的氣體供應,集中供氣作為一種設計方案得到廣泛使用,特別是在用氣量大、用氣集中的實驗室,集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、泄爆窗、氣體泄漏感應報警裝置、所有電器電路均應采用防爆型的、還應考慮防雷、防靜電以及空調設備。

    11.實驗室通排風系統

    實驗室供排風系統是整個實驗室設計和建設過程中規模最大、影響最廣泛的系統之一。供排風系統完善與否,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面產生重要影響。通排風系統完善的實驗室,應該是環境和諧、安全、健康的工作場所。實驗室噪音、房間的換氣次數、壓差、通風柜有毒氣體殘留等都是值得關注的問題。另外,樣品室和試劑室也應考慮有通排風設備,以免樣品帶來的異味影響環境;一個現代化的實驗室,應設計新風系統;新風口(包括空調送風口)的位置應避免冷熱空氣直接吹響操作者,更要注意的是,應避免其對生物安全柜、通風柜和排風罩等局部排風裝置的吸入氣流產生橫向干擾。

    12.實驗室家具的選擇

    實驗室家具的選擇首先應考慮能充分滿足工作所需,主要涉及到臺面材質、柜體結構與材質、顏色搭配等要素。例如前處理室應采用耐酸堿的陶瓷板臺面、儀器室應采用理化板臺面等。臺柜的結構主要分為鋼木、鋁木、全鋼三種,實驗臺的支架又可分為C形、回形,應根據各個單位的需求而定。每個房間臺柜的布局、種類、數量也要充分考量,邊臺、中央臺、高柜、吊柜等應搭配得當,避免造成日后工作的不便。此外,還有一些細節也應考慮,例如電腦位合理配置,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板形式,而不應采用大塊的整體結構,這樣便于施工和后期維護。為了便于參觀檢查,參觀走廊兩側或大型儀器室可采用落地玻璃幕墻設計,這樣更加通透明亮,便于管理,缺點是不能在墻根預留插座,同時門的穩定性較差,造價也較高。實驗室若要達到最佳的視覺效果,配色也是一個考慮的方面。搭配合理的柜體、臺面、地面、天花會凸顯其卓爾不凡的高端特征,令參觀者過目不忘,令使用者身心愉悅。

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