實驗室建設是一項系統工程,涉及周期長、預算約束、場地約束、地理位置、氣候特征等諸多因素。它需要系統的閉環思維和概念。俗話說,“磨刀不誤切料”,實驗室建設需要提前在實驗室設計階段打好基礎,以免在裝修階段、驗收階段、使用階段甚至后期維護階段發現各種頭痛后遺癥。我相信許多實驗室經理都有過類似的失敗經歷。
一個好的實驗室設計計劃應該注意哪些因素?
一、實驗室布局設計
實驗室布局設計是根據實驗室性質、實驗室目標定位、實驗室功能要求、實驗類型、實驗工藝流程等因素,按照國家相關標準,科學合理地區分和布局現有實驗室場地的功能。
實驗室平面設計要求實驗室設計人員必須熟悉我國的建筑裝飾知識、我國實驗室的相關標準和規范,并熟悉所設計的實驗室實驗工藝流程等。
二、實驗室面積和儀器放置
實驗室設計前,應根據實驗過程確定儀器的類型、數量、規格、尺寸、電壓、功率等參數以及放置位置。設計人員應設計儀器的電源、給排水、供氣、凈化水和排氣管的接口。根據儀器數量和放置位置,確定每個區域所需的面積,并劃分有效使用空間。儀器的放置不僅應方便工作,還應考慮接地問題。
三、通風系統設計
實驗室通風系統的設計是實驗室設計的重中之重,也是實驗室建設成敗的關鍵因素。實驗室通風系統的設計包括排氣系統和空氣補充系統兩個方面。
實驗室通風系統的設計應依據《暖通空調設計規范》GB50019-2003和《民用建筑暖通空調設計規范》GB50736-2012。通過實驗室實際需要的排氣量、管道長度、管道方向和現場實際情況,根據流體力學的綜合分析計算,科學合理地設計排氣系統,達到設計實驗室安全、舒適、節能的目的。
四、電氣工程設計
實驗室電氣工程的設計包括強電流和弱電流兩個方面。強電主要包括儀器電、照明插座等。弱電包括:網絡、數據通信、廣播、視頻監控等。
強電設計應基于各種儀器設備的功率匯總,功能房間、樓層和整棟建筑一級的統計,配電系統的設計應基于電氣工程的相關知識。每個儀表室單獨設置一個房間終端配電箱,主要儀表需要單獨留出一個電路,不能與房間照明或其他插座串聯,主要滿足儀表設備的使用和維護要求。樓層配電箱應安裝在帶門鎖的專用配電室,由專人管理。
實驗室應配備不間斷電源,為實驗室的主要設備提供保護。根據實驗室設備的功耗參數,確定不間斷電源的功率和電流參數。應注意不間斷電源的選擇。應為實驗室的發展預留足夠的空間。應考慮未來一段時間在實驗室獲得儀器和設備的可能性以及計劃獲得儀器的參數,然后應充分保留分配負荷。
五、給排水設計
實驗室給排水包括自來水和純水。由于實驗室給排水的方式是采用隱蔽式配件,如果設計中有任何遺漏,將會給以后的實驗室管理帶來極大的不便和煩惱。
一般來說,對于普通自來水,實驗室供水管選用優質的聚氯乙烯管,主管選用6英尺,支管選用4英尺。排水管應為優質PPR管,一般選用φ50或φ75,特殊情況下可選用φ110。
純凈水,根據所有設備滿負荷運行所需的純凈水數量和等級,確定合適的制水設備,并為所選設備的水處理能力預留足夠的空間。
六、實驗室溫度和濕度要求(空調系統)
實驗室的溫度和濕度應根據實驗要求進行設計。普通的物理和化學房間可以配備普通的分體空調或多種連接。對于精密儀器室,對溫度和濕度有一定的要求,如電感耦合等離子體、電感耦合等離子體質譜等。對溫度和濕度也有一些特殊要求,如纖維檢驗、紙張檢驗、紡織品等。設計者在設計這樣的實驗室時需要根據標準選擇材料。
紡織品和紡織原料測試的標準氣氛應符合ISO139和GB6529標準,溫度為20±1℃,相對濕度為65±2%;紙張、紙制品和紙箱產品檢驗的標準氣氛應符合ISO187和GB10739,溫度為23±1℃,相對濕度為50% 2%。除常規溫濕度恒溫恒濕實驗室外,還有其他特殊要求的恒溫恒濕實驗室,如低溫5-18℃,高溫30-80℃,相對濕度要求低于40%相對濕度的低濕度和相對濕度高于80%相對濕度的高濕度。
七、照度和噪聲控制設計
根據生物安全實驗室建筑技術規范,BSL-2實驗室要求照度不小于300Lux,噪聲不大于68dB6。實驗室內部裝修前,要求施工方提供實驗室的照度。實驗室建成后,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。采取獨立水電等措施后,實驗室的環境噪聲明顯降低,特別是在相對獨立的核心工作區測得的分貝與普通門診基本相同。
八、凈化和凈化水平
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指南》、《GB19489-2008實驗室生物安全通用要求》和《病原微生物實驗室生物安全管理條例》(國務院令第424號)進行生物安全評價,確定實驗室是否需要凈化,凈化等級為[2-4級。
在實際設計中,所有實驗室指標完全滿足BSL-2實驗室的要求,包括明確的標識、獨立的更衣室和獨立的倉庫,配備洗眼器、高壓蒸汽滅菌器和應急工具。此外,設計[5]中也提到了BSL-3實驗室建設的一些要求。地板高度不小于2.6m,實驗室通道凈寬不小于1.5m,門寬不小于1m。同時,門的高度和寬度應便于實驗室儀器的運輸。建成后,實驗室門禁系統、通風頻率、溫濕度控制等指標達到BSL-3實驗室水平。