實驗室規(guī)劃設(shè)計 /LAB DESIGN

實驗室的建設(shè)，無論是新建、擴建、或是改建項目，它不單純是選購合理的儀器設(shè)備，還要綜合考慮實驗室的總體規(guī)劃、合理布局和平面設(shè)計，以及供電、供水、供氣、通風(fēng)、空氣凈化、安全措施、環(huán)境保護等基礎(chǔ)設(shè)施和基本條件。因此實驗室的建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在現(xiàn)代實驗室里， 的科學(xué)儀器和優(yōu)越完善的實驗室是提升現(xiàn)代化科技水平，促進科研成果增長的必備條件。“以人為本，人與環(huán)境”己成為人們高度關(guān)注的課題。本著“安全、環(huán)保、實用、耐久、美觀、經(jīng)濟、卓越、 ”，的規(guī)劃設(shè)計理念。規(guī)劃設(shè)計主要分為六個方面：平面設(shè)計系統(tǒng)、單臺結(jié)構(gòu)功能設(shè)計系統(tǒng)、供排水設(shè)計系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、特殊氣體配送系統(tǒng)、有害氣體輸出系統(tǒng)等六個方面。下面就按上述六方面依次講解。

平面設(shè)計系統(tǒng)

平面設(shè)計我們主要考慮以下幾個方面的因素：

1、疏散、撤離、逃生、順暢、無阻，安全通道；一般實驗室門主要向里開，但如設(shè)置有爆炸危險的房間，房門應(yīng)朝外開，房門材質(zhì)選擇壓力玻璃。

2、人體學(xué)（前后左右工作空間），完美的設(shè)備與科技工作者操作空間范圍的協(xié)調(diào)搭配體現(xiàn)了科學(xué)化、人性化的規(guī)劃設(shè)計。

在做平面設(shè)計的時候，首先要考慮的因素是就是“安全”，實驗室是最易發(fā)生爆炸、火災(zāi)、毒氣泄露等的場所。我們在做平面設(shè)計的時候，應(yīng)盡量地要保持實驗室的通風(fēng)流暢、逃生通道暢通。根據(jù) 人體工程學(xué)的標準。我們做如下的劃分以供參照：（祥見下圖）

實驗臺與實驗臺通道劃分標準(通道間隔用L表示)

L>500mm時，一邊可站人操作；

L>800mm時，一邊可坐人操作；

L>1200mm時，一邊可坐人，一邊可站人，中間不可過人;

L>1500mm時，兩邊可坐人，中間可過人；

L>1800mm時，兩邊可坐人，中間可過人可過儀器

天平臺、儀器臺不宜離墻太近，離墻400mm為宜。為了在工作發(fā)生危險時易于疏散，實驗臺間的過道應(yīng)全部通向走廊。另:實驗室建筑層高宜為3.7米-4.0米為宜，凈高宜為2.7米-2.8米，有潔凈度、壓力梯度、恒溫恒濕等特殊要求的實驗室凈高宜為2.5米-2.7米（不包括吊頂）；實驗室走廊凈寬宜為2.5米-3.0米.普通實驗室雙門寬以1.1米-1.5米(不對稱對開門)為宜,單門寬以0.8米-0.9米為宜。


3、潔凈實驗室標準：主要是通過人為的手段，應(yīng)用潔凈技術(shù)實現(xiàn)控制室內(nèi)空氣中塵埃、含菌濃度、溫濕度與壓力、以達到所要求的潔凈度、溫濕度和氣流速度等環(huán)境參數(shù)。空氣潔凈度是指潔凈空氣環(huán)境中空氣含塵量程度，空氣潔凈度的級別以含塵濃度劃分。潔凈度是指每升空氣中所含粒徑≥0.5um的塵粒的總顆粒。我國空氣潔凈等級標準分為：100級、1000級、10000級、100000級。 標準則劃分為：1級、2級、3級、4級、5級。潔凈室的組及其相互關(guān)系如圖所示：

潔凈室一般實施兩級隔離，一級隔離通過生物安全柜、負壓隔離器、正壓防護服、手套、眼罩等實現(xiàn)；二級隔離通過實驗室的建筑、空調(diào)凈化和電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。但由于凈化空調(diào)需要風(fēng)量小為了安全起見，風(fēng)量都按大的估算，一般都要超過規(guī)范規(guī)定，物別是百級以上，冷熱負荷在要求不是很嚴格的情況可能估算，現(xiàn)在專門有凈化空調(diào)機組，可以直接利用。二級~四級生物安全實驗室應(yīng)實施兩級隔離。一般實驗室裝備有:超凈工作臺、生物安全柜、邊臺或不銹鋼操作臺、洗滌臺等。

以PCR實驗室為例（PCR即聚合酶鏈式反應(yīng)），是分子生物學(xué)研究和實驗的常規(guī)方法，也是生物學(xué)、醫(yī)學(xué)臨床等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的實驗技術(shù)。其特點是能將微量的DNA大幅增加，實驗室通常分為四個區(qū)域，即：試劑儲存和準備區(qū)、標本制備區(qū)、擴增反應(yīng)混合物配制和擴增區(qū)、擴增產(chǎn)物分析區(qū)（如使用全自動分析儀，區(qū)域可適當(dāng)合并）。進入各個區(qū)域必須嚴格按照單一方向進行，不同的工作區(qū)域使用不同的工作服（例如不同的顏色）。工作人員離開時，不得將工作服帶出。

試劑儲存和準備室（標本制備區(qū)），儀器主要配置有：冷凍離心機、生物安全柜、冰箱、可移動紫外燈、全自動力核酸蛋白純化儀、專用工作服和工作鞋等。擴增反應(yīng)混合物配制和擴增區(qū)配置有：冰箱、高速離心機、超凈工作臺、PCR儀（要求負壓狀態(tài)）、可移動紫外燈、微量加樣器、核酸擴增儀等。擴增產(chǎn)物分析區(qū)主要配置有：移液器、振蕩器、超凈工作臺、毛細管電泳儀、冰箱、離心機、微量加樣器、可移動紫外燈等。PCR實驗室設(shè)計方案如下圖所示：



電子計算機室和研究室，電子計算機與我們的生活最為密切，主要考慮空調(diào)散熱、電源電壓等問題。配置的裝備主要是帶鍵盤儀器臺。研究所主要是供研究人員辦公的地方，對我們實驗室裝備要求較低，在此不多作講解。

輔助實驗室：主要有天平室、高溫室、純水室、氣瓶室、貯藏室、溶液配制室、暗室等。天平室，分析天平是化學(xué)實驗室必備的常用儀器，高精度天平對環(huán)境有一定要求，主要是氣流和風(fēng)速的影響，天平室應(yīng)靠近化學(xué)實驗室，以方便使用，但不宜與高溫室和有較強電磁干擾的房間相鄰。高精度微量天平宜設(shè)在底層。天平室內(nèi)不得設(shè)置洗滌臺或任何管道穿過窒內(nèi)，以免管道滲漏影響天平的維護和使用。高溫室，高溫爐和恒溫箱是常備設(shè)備，一般放置在高溫工作臺上，但特大型的恒溫箱須落地安置為宜，高溫爐秘恒溫箱須分開放置。純水室，主要是設(shè)計的實驗裝備有；邊臺和洗滌臺。現(xiàn)代實驗室多使用去離子水、水量大且能保證水質(zhì)。地面需設(shè)地漏。氣瓶室，實驗室用氣除不燃氣體（氮氣、二氧化碳）、惰性氣體（氬氣、氦氣等）外，其他氣體具有高壓、劇毒、氧化分解、爆炸等危險性氣體，例如易燃氣體氫氣、一氧化碳；劇毒氣體為氟氣、氯氣；助燃氣體為氧氣等，這些氣體不得進行實驗室。可以通過管子接到各實驗室內(nèi)。溶液配制室，用于配制各種標準溶液和不同濃度的溶液。在允許的條件下，可由兩個房間組成，其一設(shè)有天平臺。另一間作配制試劑和存放試劑之用，一般應(yīng)配置：通風(fēng)柜、實驗臺、試劑柜。

服務(wù)供應(yīng)部分，為基本實驗室和輔助實驗室服務(wù)的場所，如高壓鍋室和水電氣輔助室等。我們只需稍作了解。

4、工作程序、流程專業(yè)設(shè)計；

部分為平面設(shè)計，甲方（使用方）先拿出最根本的功能要求、分布方案，乙方（設(shè)計院）、丙方（實驗室規(guī)劃與設(shè)計專業(yè)公司）與甲方參與實驗室建設(shè)設(shè)計小組，共同討論，三方共同確認后方進入第二程序。因為傳統(tǒng)實驗室建筑設(shè)計按國家建筑標準，僅是以外型和室內(nèi)結(jié)構(gòu)為主，并非以實驗室功能為主，建筑設(shè)計與功能設(shè)計脫節(jié)。我們公司在這方面就有很多教訓(xùn)。比如廣東醫(yī)學(xué)院，合同簽了兩年因為現(xiàn)場不符合安裝條件，還沒有安裝。

第二部分為單臺功能，單臺結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)逐項、逐件、逐層，從整棟大樓、分層、分房間、分單件設(shè)計確定，全面細分確認；

第三部分，全部確認后，邀請用戶高層領(lǐng)導(dǎo)參與實驗室建設(shè)演示會，當(dāng)場表態(tài)決策；由甲方請乙方、丙方的項目監(jiān)理嚴格監(jiān)督安裝、建筑過程中標準執(zhí)行情況跟蹤實驗室建設(shè)項目的順利完工；建設(shè)實驗室規(guī)劃與設(shè)計和產(chǎn)品招標分為兩部分；招標：A、設(shè)計為 部分；B、產(chǎn)品標準為第二部分；建筑裝修、凈化、基礎(chǔ)裝備分三個專業(yè)進行，不可混同、總包，不同專業(yè)，分別招標，然后中標三方緊密配合，裝修和凈化工程先行，交工驗收后實驗室基礎(chǔ)配套將進入責(zé)任明確階段，承擔(dān)責(zé)任，全部完工時集中三家同時驗收，基礎(chǔ)裝備部分為產(chǎn)品測試標準，測試與前兩項工程不同，有很大區(qū)別不可等同對待。

7、地面、墻壁通風(fēng)流暢，防止死角，室內(nèi)四角盡量空閑，易打理，簡潔。

單臺結(jié)構(gòu)功能設(shè)計系統(tǒng)

不同專業(yè)采用不同實驗室專用基礎(chǔ)配套裝備，系列產(chǎn)品共分五大部分：A、實驗臺部分；B、儀器臺部分；C、功能柜部分；D、儀器設(shè)備部分；E、輸出系統(tǒng)部分；

A、實驗臺部分

1、實驗臺的分類：

①實驗臺按實驗室的功能劃分為：物理實驗臺（主要用于電子、電工、物理實驗）；化學(xué)實驗臺（主要用于有機、無機化學(xué)實驗）；生物實驗臺（主要用于凈化無菌實驗，如簡易解剖臺、不銹鋼操作臺等）；

②按結(jié)構(gòu)劃款式分為：MM（由鋼制支撐架、基箱、臺面、試劑架、連接件、輔件組成）MR（基箱、臺面、試劑架、連接件、輔件組成）。

③按用途可分為：中央實驗臺、邊臺實驗臺、洗滌實驗臺、試劑架、基箱、實驗凳。

2、基箱的分類：

基箱按材質(zhì)可分為：鋼木制基箱、鋁木制基箱、全木制基箱。

    按制作工藝分為：鋼制歐式基箱（即門面板與側(cè)板連接）、鋼制美式基箱（即門面板裝嵌在基箱內(nèi)）

按款式可分為：活動式基箱、落地式基箱、懸掛式基箱。其中活動式基箱、懸掛式基箱用于MM款。落地式基箱用于MR款。鋼木制基箱是我們公司新開發(fā)的產(chǎn)品，側(cè)板、門面板為鋼制材質(zhì)，其它如層板、頂板、抽屜底板、維修板均為木制材質(zhì)，具有安全防火、性價比高、玻璃器皿放置時不易破碎等優(yōu)點。全木制不適于制作懸掛式基箱和洗滌臺。

B、儀器臺部分：承重性、穩(wěn)定性、抗外干擾、電控要求很高，氣體配送嚴格、安全、可靠、方便、易管理；承重：500Kg以上。主要用于儀器分析實驗室，如光譜、色譜、原子分析實驗室等。產(chǎn)品主要有：標準儀器臺、光譜儀器臺、色譜儀器臺、顯微鏡臺、連體儀器臺、天平臺、電腦臺、高溫儀器臺、教學(xué)臺功能柜部分：

功能柜部分是前兩部分服務(wù)、儲存，重要功能部分涉及安全、環(huán)保問題；有全木和鋼木之分；試劑、藥劑、揮發(fā)性藥品、輻射性藥品、劇毒品、易燃培養(yǎng)等儲存功能基本分十三種：

1、一般性能藥品柜；2、揮發(fā)性藥品儲存柜；3、染劑專用柜；4、防輻射藥品柜；
5、易燃品儲存柜（防火柜）； 6、文件柜（資料柜）；7、更衣柜（剎菌更衣柜）； 8、培養(yǎng)柜；

9、標本柜； 10、儀器柜；11、純堿柜； 12、硫酸柜；13、無菌柜。

D、儀器設(shè)備部分：

1、通風(fēng)柜；                      2、生物安全柜；

3、超凈工作臺；                  4、器皿清洗機（全自動）

5、劇毒品安全儲存柜；            6、智能密集柜；

7、解剖臺；                      8、取材臺；

9、感應(yīng)功能柜。                 10、揮發(fā)性藥品柜

E、有害氣體輸出部分。在后面章節(jié)將會詳細說明，這里就作不重復(fù)。

供排水設(shè)計系統(tǒng)

供排水設(shè)計系統(tǒng)主要是為前期實驗室建筑設(shè)計服務(wù)。為建筑設(shè)計院提供實驗臺上下水水點。水嘴分為急流水嘴和緩流水嘴,單聯(lián)水嘴(MBs-016)為急流水嘴。一般搭配PP水槽（MBc-032）。雙聯(lián)水嘴（MBs-02）為緩流水嘴，一般搭配PP水槽（MBc-029）規(guī)格為。在默認情況下我們一般給客戶配置雙聯(lián)水嘴。三聯(lián)水嘴（MBc-01）為一急兩緩水嘴。一般搭配PP水槽（MBc-029）。大水槽（MBc-031）、通風(fēng)柜的杯槽（MBc-028）。

電控系統(tǒng)

實驗室用電主要包括照明電和動力電兩大部分。動力電主要用于各類儀器設(shè)備用電、電梯、空調(diào)等的電力供應(yīng)。實驗室供電系統(tǒng)也是實驗室最基本的條件之一。電源插座有：10A、13A、16A、20A；漏電保護開關(guān)、過載保護開關(guān)等。電源插座應(yīng)遠離水盆和煤氣、氫氣等噴嘴口，并不影響實驗臺儀器的放置和操作位置。線槽主要多功能鋼線槽(主要用于試劑架上)和PVC線槽配西班牙插座(主要用于邊臺和中央臺臺面上).

特殊氣體配送系統(tǒng)

實驗室用氣主要有不燃氣體（氮氣、二氧化碳）、惰性氣體（氬氣、氦氣等）、易燃氣體（氫氣、一氧化碳）；劇毒氣體(氟氣、氯氣)；助燃氣體（氧氣）組成。除不燃氣體、惰性氣體外其它氣體不得進行實驗室。可以通過輸氣管接到各實驗室內(nèi)。一般氣相室配置氦氣（He）、氮氣（N2）。氣質(zhì)聯(lián)用室配置了氮氣、氫氣、氧氣。氫氣管線上的連接管件都要連接后焊接，嚴禁有泄漏的可能。所有的管線在安裝完畢后一定要做氣密性實驗，并在使用前要先除油。由于管道細小，管間距小，安裝過程中可依據(jù)現(xiàn)場情況進行調(diào)整，保證間距不小于45mm，氣瓶裝瓶時，易燃易爆與惰性氣體同柜，杜絕兩種易燃氣體同瓶裝一柜。

有害氣體輸出系統(tǒng)

在通風(fēng)系統(tǒng)的介紹里我們會單獨列出進行分析