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    實驗室設計方案,讓實驗室建設更科學
    時間:2021-11-12 作者:admin

    實驗室建設在功能上涉及給排水、通風和排風、強弱電、消防、廢氣廢液收集處理、集中供暖供氣等多項復雜的工藝技術。同時還要考慮到環境保護、實驗室安全以及可持續性發展等。因此建設一個重點實驗室是一項非常復雜的工程,沃柏斯作為實驗室建設行業內的知名企業,同時積累了豐富的經驗。

    一.合理定位,科學規劃必不可少

    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:1、實驗室在國內和國際想達到一個什么樣的標準;2、實驗室在行業和系統內的定位是什么樣的;3、是否是有行使政府職能第三方檢測通用實驗室;4、實驗室在當地區域內的定位等。只有先把自己的定位高清楚后才能做下一步的規劃。

    實驗室規劃包括實驗室建筑規劃、實驗室工藝規劃兩個部分。建筑規劃包括建筑外觀、風格、高度、園區布局等。

    工藝規劃其實就是需求的過程的發掘,明確整個實驗室未來3-5年的使用場景,既要明晰自身的需求又要把握未來的發展方向。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,而不是僅僅是儀器和家具的簡單組合。

    二、實驗室設計應先于土建設計

    實驗室設計其實就是用專業的手段將抽象構思進行具體實現的過程,包括前期設計、中期安裝調試、后期維護和升級等。
    目前,我國對實驗室的建設沒有相關的建筑規范,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進行實驗室的工藝設計,然后在滿足實驗室工藝要求的前提下,進行實驗室的土建設計。


    這就要求建設單位咨詢專業的實驗設計方,在項目的土建設計階段,就及時介入。如有可能最好帶土建設計師一起參觀其他單位的實驗室以加深其認識。

    常見的土建設計忽略的問題包括:1、未設計風井,或者風井的位置、大小、數量不能滿足要求;2、未考慮氣瓶室,僅按消防用氣瓶室設計;3、未對實驗室進行整體的平面規劃,分區過于簡單或不合理;4、未考慮儀器的使用情況;5、未考慮特殊房間功能,如恒溫恒濕室等;6、凈層高過低,影響管線布局,裝修后空間低矮。這些問題都需要向沃柏斯這樣的專業實驗室設計公司進行前期對接。

    三、實驗室設計與承建單位的選擇

    設計與承建單位應選擇國內具有一定規模的企業,必須嚴格考察其設計、研發、生產和施工能力和資質水準,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,因此就近原則也便于施工和后續的維護工作。設計圖紙完成后,最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。

    四、實驗室平面布局的設計

    平面布局是實驗室設計的基礎,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。


    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;氣瓶室應和氣相色譜儀、氣質聯用儀等儀器在同一樓層;盡量讓單層面積最大化,以避免樓層過多,每一層都要設置洗滌室、樣品室以充分利用空間;生物安全室應合理布局潔凈區、半潔凈區、污染區,以避免交叉污染。

    五、實驗室的配電系統

    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),這些都需要豐富專業的人員在前期進行設計配置。

    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,這些很多細節都是非常容易被忽視的。

    六、實驗室弱電系統

    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。這些細節問題如果沒有專業的設計知識都是很容易被忽略的。

    七、實驗室空調系統

    空調系統不僅僅是控制實驗室的溫濕度,同時還應該與實驗室通風系統配合,這樣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。

    八、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。在設計階段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。

    九、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。

    十、實驗室集中供氣系統

    實驗室中很多設備的運行都需要各種各樣的氣體來供應,目前來說以集中供氣作為主流設計方案得到廣泛使用。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、防靜電的空調家電設備。

    十一、實驗室通風、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。

    在設計的時候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;通風柜前方的新風口散流器應采用可以調節方向活動室百葉設計,以避免冬夏季節外界冷熱空氣直接吹向操作者。

    十二、實驗室操作臺的選擇

    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。

    十三、樓梯及電梯問題

    實驗設備上樓一般采用樓梯運輸或電梯運輸。如考慮用樓梯運輸設備時,梯寬不小于1.8米,平臺不宜小于1.6米活荷載不小于400kg/m2,凈空不小于3米,否則有些設備帶包裝上樓十分困難。

    如果用電梯運輸,電梯載重應不小于1噸,門寬不小于1.1米,門高不小于2.1米,進深不小于2米,這樣一般較重寬高長的設備都可以通過電梯來運輸了。


    至于設備卸貨問題,只需在大樓口處(如,雨篷單梁上)設計一吊耳(明式或隱蔽式),掛上吊練就可以輕松方便的卸下貨物。有條件的實驗室應設計一個載人電梯,一個卸貨電梯。也有一些特情況,如電梯間間的曳引機又小又重有時采用上述兩種方式都無法運輸,當樓層小于六層時可采用多級伸臂式汽車吊至屋面,再設法進入電梯間,如樓層更高時,設計時還應考慮電梯間曳引機的運輸問題。

    十四、震動和噪聲問題

    震動和噪聲是實驗認可時必須考核的環境條件。專業實驗室的建設一般必須遠離有噪聲和震動的工廠,最好也不要臨街建筑,因為街道上的過往載重汽車會給實驗樓的臨街的底層帶來強烈的震動。實驗室的環境噪聲要求不大于70dB,有些特殊要求的實驗室,如測試家用電器噪聲的實驗室,其背景噪聲要求不大于40dB,而且越小越好,而臨街房間噪聲會增大20~30dB,很難達到對環境噪聲的要求,設計和規定房間用途時應充分考慮到這一點。

    十五、實驗室室內裝修細節

    實驗室的天花板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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