理化實驗室設計
筆者在2011年建立了現代化的新型食品檢驗實驗室,作為建設過程整體的經驗者,本文就實驗室建設的一些基本理論和經驗進行了以下探討。現代化食品檢測實驗室專業涉及食品化學、物理學、微生物學、分子生物學和食品感覺評價等多個學科,功能上涉及供水、排水、通風、排氣、強電、弱電、空調、消防、廢氣廢液處理、集中供氣等復雜技術,同時考慮環境保護、安全、可持續發展等多個因素

1、合理定位,科學規劃
在構建專業實驗室的過程中,構建的部分很重要,包括實驗室的定位和規劃,是整個實驗室建設的基礎和靈魂。
實驗室的定位是指實驗室在國際、國內的定位(達到什么水平?)實驗室在行業(系統)內的定位實驗室在社會上的定位(行使政府的功能嗎?第三者的檢查是什么?通用實驗室?)實驗室位于地理區域。實驗室計劃包括實驗室建筑計劃和實驗室技術計劃兩個方面。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前,實驗室需求的調查過程實際上是確定實驗室整體規劃3~5年的過程,需要進行大量的前期調查,明確自己的需求和未來的發展方向,廣泛考察相關機構建設的實驗室圖2:實驗室建設過程除此之外,還應充分認識到專業實驗室建設是一項復雜的系統工程,不是儀器和家具的簡單組合,而是工作環境的構建和環境的構建。
2、實驗室的設計必須比土建設計
構造先于建設,只有構造清楚,才能開始建設。通過專業手段具體實現抽象構想的過程,包括實驗室的設計、設置、調整、維護、升級等。
目前我國對實驗室建設沒有相關的建筑規范,所以很多實驗室在土建設計階段,沒有充分考慮實驗室對建筑的特殊要求。正確的實驗室建設流程是先進行實驗室工藝設計,然后在滿足實驗室工藝要求的前提下進行實驗室土建設計。這要求建設部門咨詢專業實驗設計者,在項目土建設計階段及時介入。最好帶土建設計師去其他單位的實驗室,加深認識。比較典型的土建設計問題包括:1)沒有設計風井,或者風井的位置、大小、數量不能滿足要求2)沒有考慮氣瓶室,只有消防用氣瓶室設計的3)沒有對實驗室進行整體的平面計劃,分區太簡單或不合理;4)沒有考慮儀器的使用;5)沒有考慮特殊的房間功能,如恒溫恒濕室等;6)凈層高過低,影響管道布局,裝修后空間低。3、實驗室設計和承包公司的選擇
實驗室設計和承包公司應選擇國內規模一定的企業,應嚴格考察其設計、研發、生產和施工能力和資質水平,最好實地考察已完成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,團隊穩定。建設部門最好在實驗室所在地承擔建設項目,熟悉當地情況。另外,由于我國地區廣闊,南北方差異大,附近的原則也容易施工和后續的維護。設計圖紙完成后,最好請第三方機構和權威專家審查,以免發生不合理的設計和重大缺陷。在施工工程中,要求對方配備有實際經驗的項目經理,有利于進度控制、資源配置、交流協調。
4、實驗室平面布局的設計
實驗室平面布局是實驗室設計的基礎,只有根據功能分區和工作流程的需求制定相應的平面布局計劃,才能確保后續的水、電、風等專業設計,可以說是牽著頭發動全身。因此,平面布局設計階段應盡可能詳細考慮工作和發展需求,合理布局空間,盡可能優化整合。除了布局優化和儀器設備擺放位置設計外,還要充分考慮人員流動和物品流動的方向是否符合工作要求。例如,為了避免實驗者頻繁奔跑,前處理室應與設備室在同一樓層的氣瓶室應與氣相色譜儀、氣質聯用儀等設備在同一樓層盡量最大化單層面積,避免樓層過多,各樓層應設置洗滌室、樣品室,充分利用空間的生物安全室應合理配置清潔區、半清潔區、污染區,避免交叉污染。
5、實驗室配電系統
實驗室配電系統是根據實驗儀器和設備的具體要求,經專業設計人員綜合多方面因素設計完成的,與普通建筑大不相同。實驗室設備對電路的要求很復雜,不像普通人認為的那樣,只要滿足最大電壓和最大電力的要求就可以了。事實上,許多儀器對電路有特殊要求(如靜電接地、斷電保護、等電位連接等)。配電系統的設計不僅要考慮現有的設備狀況,還要考慮實驗室數年的發展計劃,充分考慮配電系統的預約問題和將來的電路維護等問題。為了保證電力的可靠性,還應考慮UPS或雙線設計,UPS電源的容量應符合實際需求,保證一定能擴大區間,滿足未來發展的需要。除
外,氣瓶之間應采用防爆電氣部件,確保無安全危險。墻壁插座應充分考慮需求。例如,樣品室應留下冰箱插座、前處理室應準備離心機插座、入口應留下自動鞋套機插座、走廊兩側也應考慮分布插座。6、實驗室弱電系統
實驗室弱電系統主要包括電話、監控、門禁、網絡等,弱電系統具有預設后不能變更的特點,因此不能像強電線路那樣隨意變更。例如,網絡接口應與墻壁并列,高度應高于實驗臺,以便將來使用。儀器室應預留足夠的網絡接口,不采用地面插入形式,應預留足夠長的線頭,以便儀器臺在安裝時與臺面網絡接口連接。走廊長的話,可以在遠端預約電話線,工作時打電話很方便,無菌室內外隔音效果好,所以預約對話電話,交流很方便。門禁系統應設置在各層實驗室的主入口或其他需要控制出入的地方。
7、實驗室空調系統
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空調系統不僅要控制實驗室的溫濕度,還要配合實驗室的通風系統,實驗室的溫濕度和房間的壓差實驗室所在的大樓整體采用中央空調時,必須進行區域、時間段的模塊管理,以免加班時不能正常使用空調而影響設備的檢測性能。中央空調管線布局應結合實驗室通排風管道設計,避免施工時交錯重疊,影響層高。在極端天氣情況下,應保證樣板房、氣瓶房、超低溫冰箱房、精密儀器房、UPS房等對溫度要求較高的區域保持24小時恒溫調節。
8、實驗室消防系統
實驗室是一個特殊的環境,對消防的要求比普通辦公樓高得多。實驗室的設計應根據實驗室的具體情況(設備投資和技術特征、實驗技術要求、樣品和試劑的貯藏種類、實驗室建筑物的特征等)采用不同的消防措施保障實驗室的消防安全。精密儀器室和無菌室、配電室、不間斷電源室,消防不能采用自動淋浴裝置,應采用氣體滅火裝置,以免自動淋浴裝置損壞儀器設備,破壞清潔環境。
9、實驗室給排水系統
排水系統的管道必須耐酸堿腐蝕和有機試劑對材質的融解,采用PPR或其他材質,不能使用普通的PVC管材由于大型實驗室的下水管道復雜,應采取必要措施,以避免管道堵塞和泄漏。例如,養成良好的用水習慣,放置過濾器,設置存水彎頭,彎頭以45°角連接。集中供水系統成本高,水質不穩定,不推薦使用。為了避免二次污染,可以采用感應式水龍頭,缺點是容易損壞。為了美觀,熱水器可以使用內置的即熱電熱水器。
10、實驗室集中供氣系統
實驗室的許多設備運行都需要各種氣體供應,目前以集中供氣為主流設計方案得到廣泛應用。氣瓶室的安全性必須得到保障,必須采用防爆門、防爆窗、氣體泄漏感應報警裝置、所有電氣電路采用防爆型、防雷、防靜電、空調設備。
11、實驗室通風系統
實驗室通風系統是整個實驗室設計和建設過程中規模最大、影響最廣的系統之一。排氣系統是否完善直接影響實驗室環境、實驗人員健康、實驗設備運行維護等。


12、實驗室家具的選擇
實驗室家具的選擇首先要考慮充分滿足工作需求,主要涉及桌面材質、柜體結構和材質、顏色組合等因素。例如,前處理室應采用耐酸堿的陶瓷桌面、儀器室應采用理化桌面等。柜臺結構主要分為鋼木、鋁木、全鋼三種,實驗柜臺支架分為c形、回形,必須根據各部門的需要決定。各房間柜臺的布局、種類、數量也要充分考慮。邊緣柜臺、中央柜臺、高柜臺、吊柜等組合,以免日后工作不便。另外還要考慮一些細節,比如電腦的位置合理配置,避免日后使用不便。
13、實驗室裝修細節
實驗室吊頂應采用小方格扣板形式,不應采用大塊整體結構,方便施工和后期維護。為了方便參觀檢查,參觀走廊兩側或大型儀器室可采用落地玻璃幕墻設計,更透明、更明亮,管理方便,缺點是不能在墻根預留插座,同時門的穩定性差,成本也高。實驗室要達到最佳視覺效果,配色也是考慮的方面。合理的柜體、柜臺、地板、天花突出優秀的高級特征,讓參觀者過目不忘,使用者身心愉快。
14、關聯的常用標準規范
GB19489-2004實驗室,生物安全通用要求
打造GB/T325-2008金屬家具通用技術條件微生物和生物醫學實驗室生物安全通用準則GB50019-2003采暖通風和空調設計規范GB503-2004生物安全實驗室微生物和生物醫學實驗室生物安全通用準則GB500019-203采暖通風和空調設計規范。 987件室外排水設計規范:GB/T24-2008木家具通用技術條件CJ343-2010污水排入城市下水道水質標準(內容來源:網絡由小分析姐姐整理編輯)推