实验室工程(实验室设计改造)

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一．建筑布局

实验室的布局形式有:

①单通道型

实验室、辅助室、研究人员办公室等。分别布置在走道两侧，以自然采光和自然通风为主，人工采光和机械通风为辅。这种安排成本低。

②双通道型

实验室、辅助用房和设备管道井布置在两侧走道之间，采用人工照明和空调制系统。将综合实验室和研究员办公室布置在外墙一侧。如中国科学院发育生物学研究所实验室。这种布置便于控制环境条件，但消耗大量能量。

③环绕型

实验室围绕由垂直交通设施、管道井和公共设施组成的中心布置，如联邦德国弗赖堡大学生物研究所的实验室。这种布置的优点是工程管线集中，可以节省投资，缩短了实验室与公共交通及辅助用房的距离，增加了自然采光用房的数量。但应采用安全走廊或安全楼梯来解决疏散问题。

④集中化

大型空实验室集中在中心，办公室、交通设施、辅助用房布置在周围，如美国Sack生物研究所的实验室。这种布置灵活，活动隔墙拆卸方便。实验室楼层之间有技术夹层，管道和设备布置灵活，维护方便。

二．设计要点

实验室的设计应建立在保证实验室质量的基础上，尽量减少室内环境对人体的危害。设计要点是:

①实验室的平面设计应考虑人的活动空室和实验设备的规模。实验室的开放程度和深度主要取决于每个实验者所需的实验台的长度以及实验台和通风柜的布局。

②实验室的高度取决于实验室的类型、实验时的温度、湿度、洁净度和能耗要求。化学、生物、物理实验室一般宽3.0 ~ 3.6米，深6.0 ~ 8.4米，高3.6 ~ 4.2米。如果通风机和各种管道安装在夹层内，夹层的高度应便于管道的安装和维修。

③需要考虑各个实验室在洁净度、采光、防振、防辐射、防尘、电磁屏蔽、防噪音、防雷、净水、防磁、防火、防爆、消除有害气体等方面的要求。比如集成电路实验室，主要要满足温度、湿度、防尘、防振的要求。应考虑实验中产生的废气、废水、固体废物和噪声经处理后能达到排放标准。

三．设计流程及说明

1.实验室的位置

选址是实验室设计的第一步，决定着实验室设计的成败。不同类型的实验室对选址的要求可能不同，选址要根据实验室的性质来考虑。例如，传染性实验室应位于“盛行风的下风处和最小风频的上风处”。然而，对于核磁共振谱仪、电子显微镜、色谱-质谱、光谱学或对振动有严格要求的特殊设备实验室，振动是首要考虑的因素。有强电磁和核辐射的实验室应远离人群密集区。

2.合理定位，科学预算。

实验室建设投资巨大，设备更新周期短，这就要求实验室设计要根据使用对象准确定位，避免实验设备过度超前，或因建筑设计和设备落后而进行二次更新设计，浪费人力、物力和资金。

不同类型的实验室建设项目投资成本差异很大。预算的时候要参考同类实验室的最新费用。还有，实验设备的预算要和土木工程的预算明确区分，因为很多实验室，尤其是非普通实验室的设备费用远远大于土木工程。

设计人员在做预算前，应与业主确定实验室的性质、等级、面积、规模等直接影响工程造价的因素。其次，实验室的预算应该分为前期投入预算和后期运行预算。由于实验室设备较多，不同设备的选择直接影响到业主的后期运行成本。因此，确定实验室等级，选择大型设备进行项目预算就显得尤为重要。

3.工艺流程设计

建筑师和工艺专业要对用户和管理者进行详细的调研，有条件的话咨询相关专业的咨询公司。实验设计完全不同于其他民用建筑，它的功能是核心，它的功能是过程设计。所以实验室设计首先是工艺设计，而不是建筑学专业。实验室越复杂，过程就越重要。因此，禁止建筑师本末倒置，先完成功能设计，再进行技术专业的深化设计。

4.实验室的模块化设计。

随着世界科技竞争的日益激烈，对实验室提出了更高的要求。实验室必须完全适合相应的固定空房间。很多用户希望实验室能适合未来的发展和扩展，这样的实验室才能被接受。实验室系统必须足够灵活以满足这些要求。因此，实验室的模块化设计应运而生，其特点是模块化建设、灵活性强、拆装方便、功能齐全。比如一些实验室，尤其是电子实验室，因为产品变化快，对实验室设计的要求更高。这种实验室设计要有一个灵活空的房间，标准化的设备可以很容易地组装和拆卸，从而最终实现“灵活的综合实验室”。包括隔断系统模块、服务系统模块和家具系统模块。

5.布局

规划与工艺设计同时进行。布局以工艺设计为基础。在满足工艺要求的前提下，进行建筑功能、空房间和艺术处理。但布局的确定直接影响到结构、水、暖、电、动力等相关专业的设计，所以要提前确定布局，为其他专业争取时间，提高专业配合的效率。

实验室的布局一般分为集中式和分散式两种。集中式就是把实验室、图书资料、行政辅助用房等辅助用房集中在一栋楼里。分散式是将实验室辅助用房与实验室分开，独立建设各种功能的建筑，通过走廊等交通空连接。它们的选择与实验室的性质、规模、建筑用地、实验室等级有关。

6.实验室的每个系统

一般实验室系统包括:实验室消防系统、给排水系统、配电系统、弱电系统、空空调系统、通风排风系统、送风系统等。这些系统的设计是基于技术和架构的，不仅需要满足技术的功能需求，还需要满足架构的需求，还需要满足其各专业之间的协同运行。

7.环境保护系统设计

实验室对环境的影响包括内部环境和外部环境两个方面。内部环境主要指实验室内的人员、设备和建筑物；外部环境主要指人、空气、水、土等。环境保护系统的设计是将实验室产生的废气、废液、固体废物、噪声、核磁放射性污染物等内外环境危害降到最低。

8.实验室家具的选择

实验室家具尺寸的选择是在基本设计阶段完成的。在详细设计阶段，实验室家具要根据实验室的性质来选择，一定要安全实用，尽可能兼顾美观。家具材料的选择是保证安全的基础。比如核磁实验室，不能选择钢铁等金属材料。试验台的材料应考虑防腐耐用材料的选择；防爆柜要选择符合相关规范要求的产品，不能为了美观而自行设计。

9.实验室装饰

好的实验室装修不仅能保证设备的高效运转，还能营造宜人的空环境，从而激发科学家的灵感。实验室的装修也一定要根据实验室的性质来选择，一定要安全第一，不影响设备的使用。比如实验室墙壁要选择容易清洗、不开裂的彩钢板；实验室应使用不易积尘、承载力大的地面材料；核磁地面应使用承载力大、防爆的地面。

宇净化专业从事实验室的设计、研发、生产和安装；主要包括实验室总体规划建设、实验室设计、实验室维护、实验室家具制作、实验室通风系统、水电系统、洁净工程等相关系统工程，涉及医疗、环保、食品药品、水文、生物科技园等多个板块。