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實驗室設計關鍵8要素

來源：現代實驗室裝備網發布時間：2019-05-28 返回列表

實驗室建設是一項系統的工程，涉及周期長、預算限制、場地制約、地理位置、氣候特點等諸多因素，需要有系統的、閉環的思維和理念。正所謂磨刀不誤砍材工，實驗室建設需要提前在實驗室設計階段打好基礎，才能不至于出現在裝修階段、驗收階段、使用階段，甚至是后期的維護階段發現各種各樣令人頭疼的后遺癥，相信很多實驗室管理人員都有過類似的失敗經歷。
那么一個好的實驗室設計方案應該關注哪些因素呢？
第一、實驗室平面布局設計
實驗室平面布局設計是根據實驗室性質、實驗室的目標定位、實驗室的功能要求、實驗類型以及實驗工藝流程等因素，按照國家相關標準針對實驗室既有場地進行科學、合理的功能間區分和布局的工作。
實驗室平面設計要求實驗室設計師必須熟悉我國建筑裝飾知識、我國實驗室相關標準和規范、熟悉所設計的實驗室實驗工藝流程等。
第二、實驗室面積及儀器擺放
實驗室設計前應根據該實驗流程來確定儀器的種類、數量、規格型號、外形尺寸、電壓功率等參數以及擺放位置，設計師針對性的做出儀器電源、給排水、供氣、純凈水以及排風管道接口的設計。根據儀器數量及放置位置確定各區域所需面積，分割有效利用空間。儀器擺放不僅要方便工作，還要考慮地面承重問題。
第三、通風系統設計
實驗室通風系統設計是實驗室設計中的重中之重，也是實驗室建設成敗的關鍵因素。實驗室通風系統設計包含排風系統和補風系統兩方面。
實驗室通風系統的設計應根據《采暖通風與空氣調節設計規范》GB50019-2003，《民用建筑供暖通風空氣調節設計規范》GB50736-2012等規范，排風系統則需要通過實際實驗室所需排風風量、管道長度、管道走向以及現場實際情況，依據流體力學進行綜合的分析計算，科學合理的設計排風系統，進而達到設計上實驗室的安全、舒適、節能等目的。
補風系統，則應根據實驗室類型的要求進行設計，以實現特定的實驗室對房間壓差的特定要求。一般理化實驗室要求保持微負壓（-5Pa—-10Pa）狀態；個別特殊的生物安全實驗室則有壓力梯度的要求，如標準的PCR實驗室四個功能區壓力就是要求遞減，試劑準備區（+5Pa）→樣品制備區（+0Pa）→基因擴增區（-5Pa）→產物分析區（-10Pa）。這樣的實驗室在設計時需要通過送排風的控制來實現。
第四、電氣工程設計
實驗室電氣工程設計包含強弱電兩方面。強電方面主要包含儀器用電、照明插座等，弱電包含：網絡、數據通信、廣播、視頻監控等等。
強電設計應根據各儀器設備功率匯總，按功能間、樓層、整棟大樓一級一級的進行統計，依據電氣工程學相關知識進行配電系統的設計。每個儀器間單獨設置房間終端配電箱，且主要儀器需要單獨留出一個回路，不能與房間照明或其他插座串聯，這樣主要是滿足儀器設備的使用和維護要求。樓層配電箱應安置在專用的配電房，設置門鎖，需專人管理。
實驗室應配備UPS(不間斷電源)為實驗室主要設備提供保護。根據實驗室設備用電參數，確定不間斷電源功率及電流參數，應注意不間斷電源的選擇應為實驗室發展預留足夠空間，考慮未來一段時間實驗室添置儀器設備的可能性及計劃購置儀器的參數，然后充分預留配電負荷。電插根據需要可設計在墻面或地面，地面電插應有一定程度的防水，電插位置應靠近所供電儀器，減少地面走線使實驗室更加整潔。由于不間斷電源散熱、噪音較大，實驗室規劃時在后部設置了獨立供電房并在房間中安裝專用空調。
弱電方面：針對現代實驗室發展要求和科技發展趨勢，建議主要房間都要設計多個網絡通訊端口和至少一個電話接口；實驗室規劃設計階段需要在主要通道設計攝像頭進行實驗室管理監控，有條件的可以每個房間設計，甚至重要精密儀器室加強攝像監控。
第五、給排水設計
實驗室給排水包含自來水和純水。因為實驗室的給排水最好的方式都是采用暗裝，所以設計如果有遺漏的話將會給后期的實驗室管理帶來很大的不便和煩惱。
普通自來水一般而言，實驗室給水管道選用優質的U-PVC管道，主管可以選用6′，支管可以選用4′；排水管選用優質的PPR管道，一般選擇φ50或φ75，特殊情況可以選用φ110的。
純凈水，根據所有設備滿負荷運行所需純水水量及等級確定合適制水設備，所選設備水處理能力也應預留足夠空間。設計中將噪音最大的氣泵（為自動化流水線提供氣體壓力）和純水處理儀放置在中心實驗室后部獨立的水機房，純水儀防漏管道直接聯通實驗室排水系統，并在機房內設置了吸水泵，方便處理一定程度的泄露。此外，還在實驗室儀器軸線上設置了兩個地底凹槽，給排水管路全部鋪設在地下。
第六、實驗室溫度、濕度要求（空調系統）
實驗室的溫濕度應根據實驗要求設計，普通的理化室采用普通的分體空調或多聯機即可。對于精密儀器室對溫濕度有一定的要求，比如ICP、ICP-MS等。另有一些特殊的如纖維檢驗、紙品檢測、紡織面料等對溫濕度都有更高的要求。設計師在設計這樣的實驗室是需要依據標準針對性的選材。
紡織品和紡織原料檢驗的標準大氣按ISO139和GB6529標準規定，溫度20±1 ℃，相對濕度65%±2%；紙張、紙品和紙箱類商品檢驗的標準大氣按照ISO187和GB10739標準規定，溫度23±1℃，相對濕度50%±2%。除了常規溫濕度的恒溫恒濕實驗室，還有其它特殊的5-18℃低溫、30-80℃高溫、相對濕度要求小于40%RH低濕、相對濕度高于80%RH的高濕等特殊要求的恒溫恒濕實驗室。
第七、照度及噪音控制設計
根據生物安全實驗室建筑技術規范要求BSL-2實驗室照度不低于300Lux，噪聲不超過68dB6。實驗室內裝修前，向施工方提出了實驗室的照度要求，建成后又進行了照度檢測，機房照度約為285-319lux，核心工作區照度約為375-384lux，基本符合BSL-2實驗室建設標準。采取水電獨立等措施后實驗室環境噪音明顯減小，尤其是在相對獨立的核心工作區測定分貝數與普通診室基本相同。
第八、凈化及凈化等級
實驗室建設前應根據微生物和生物醫學實驗室生物安全通用準則、GB19489-2008實驗室生物安全通用要求、病原微生物實驗室生物安全管理條例（國務院424號令）進行生物安全評估，確定實驗室是否需要凈化以及凈化等級〔2-4〕。
評估結果：自動化實驗室防護水平應不低于BSL-2級實驗室要求，實際設計中實驗室各項指標完全符合BSL-2實驗室要求，包括明確標識、獨立更衣室、獨立庫房，配備了洗眼器、高壓蒸汽滅菌器及應急工具。此外還在設計中參考了BSL-3實驗室建設的部分要求[5]。樓層高度不小于2.6m，實驗室內通道凈寬不小于1.5m，門寬度不小于1m，同時門的高度與寬度應方便實驗室內儀器運輸，建成后實驗室門禁系統、換氣頻率、溫濕度控制等部分指標達到了BSL-3級實驗室水平。
綜上，實驗室建設是一個系統工程，不同于一般的商業或辦公環境設計建設，需要專業的團隊系統作業，出具縝密的建設方案。

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