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实验室设计要重点考虑的要素

时间:2021-03-29 17:11点击量:

  实验室设计是一项系统的工作,涉及周期长、预算限制、场地制约、地理位置、气候特点等诸多因素,需要有系统的、闭环的思维和设计理念。

  在进行实验室设计之前 , 首先要了解目标实验室的总体规划,包括实验室的性质 、目的、任务、 依据和规模, 确定实验室功能和仪器设备选型等。其中仪器选型直接影响实验室的布置。因为在实验室设计阶段打好基础,才不会在实验室装修阶段、验收阶段、使用阶段,甚至是后期的维护阶段发现各种各样的问题。

实验室设计

  1、实验室设计平面布置

  实验室平面设计要求设计师有一定的建筑装饰知识、我国实验室相关标准和规范、熟悉所设计的实验室实验工艺流程等。进而更好的确定实验室整体平面布置图, 明确实验室布局。

  所谓实验室平面布局设计是根据实验室性质、实验室的目标定位、实验室的功能要求、实验类型以及实验工艺流程等因素,按照国家相关标准针对实验室既有场地进行科学、合理的功能间区分和布局的工作。

  2、实验室通风系统设计

  实验室通风系统设计是实验室设计中的重中之重,也是实验室建设成败的关键因素。实验室通风系统设计包含排风系统和补风系统两方面。

  实验室通风系统的设计应根据《采暖通风与空气调 节设计规范》GB50019-2003,《民用建筑供暖通风空气调节设计规范》GB50736-2012等规范,排风系统则需要通过实际实验室所需排风风量、管道长度、管道走向以及现场实际情况,依据流体力学进行综合的分析计算,科学合理的设计排风系统,进而达到设计上实验室的安全、舒适、节能等目的。

  补风系统,则应根据实验室类型的要求进行设计,以实现特定的实验室对房间压差的特定要求。一般理化实验室要求保持微负压(-5Pa—-10Pa)状态;个别特殊的生物安全实验室则有压力梯度的要求,如标准的PCR实验室四个功能区压力就是要求递减,这样的实验室在设计时需要通过送排风的控制来实现。

  3、实验室仪器摆放

  实验室设计前应根据该实验流程来确定仪器的种类、数量、规格型号、外形尺寸、电压功率等参数以及摆放位置,设计师针对性的做出仪器电源、给排水、供气、纯净水以及排风管道接口的设计。根据仪器数量及放置位置确定各区域所需面积,分割有效利用空间。仪器摆放不仅要方便工作,还要考虑仪器承重问题。

实验室设计

  4、实验室电路工程设计

  电路设计须考虑整体功率的大小、三相电要求、特殊仪器稳定性的要求。为方便操作和满足安全管理的要求, 实验室一般要求设置独立控制开关。

  实验室电气工程设计包含强弱电两方面。强电方面主要包含仪器用电、照明插座等,弱电包含:网络、数据通信、广播、视频监控等等。

  强电设计应根据各仪器设备功率汇总,按功能间、楼层、整栋大楼一级一级的进行统计,依据电气工程学相关知识进行配电系统的设计。每个仪器间单独设置房间终端配电箱,且主要仪器需要单独留出一个回路,不能与房间照明或其他插座串联,这样主要是满足仪器设备的使用和维护要求。楼层配电箱应安置在专用的配电房,设置门锁专人管理。

  实验室应配备UPS(不间断电源)为实验室主要设备提供保护。根据实验室设备用电参数,确定不间断电源功率及电流参数,应注意不间断电源的选择应为实验室发展预留足够空间,考虑未来一段时间实验室添置仪器设备的可能性及计划购置仪器的参数,然后充分预留配电负荷。电插根据需要可设计在墙面或地面,地面电插应有一定程度的防水,电插位置应靠近所供电仪器,减少地面走线使实验室更加整洁。由于不间断电源散热、噪音较大,实验室规划时在后部设置了独立供电房并在房间中安装专用空调。

  弱电方面:针对现代实验室发展要求和科技发展趋势,建议主要房间都要设计多个网络通讯端口和至少一个电话接口;实验室规划设计阶段需要在主要通道设计摄像头进行实验室管理监控,有条件的可以每个房间设计,甚至重要精密仪器室加强摄像监控。

  5、实验室给排水设计

  实验室给排水包含自来水和纯水。因为实验室的给排水最好的方式都是采用暗装,所以设计如果有遗漏的话将会给后期的实验室管理带来很大的不便和烦恼。

  普通自来水一般而言,实验室给水管道选用优质的U-PVC管道,主管可以选用6′,支管可以选用4′;排水管选用优质的PPR管道,一般选择φ50或φ75,特殊情况可以选用φ110的。

  纯水是根据所有设备满负荷运行所需纯水水量及等级确定合适制水设备,所选设备水处理能力也应预留足够空间。设计中将噪音最大的气泵(为自动化流水线提供气体压力)和纯水处理仪放置在中心实验室后部独立的水机房,纯水仪防漏管道直接联通实验室排水系统,并在机房内设置了吸水泵,方便处理一定程度的泄露。此外,还在实验室仪器轴线上设置了两个地底凹槽,给排水管路全部铺设在地下。

  6、实验室空调系统

  实验室的温湿度应根据实验要求设计,普通的理化室采用普通的分体空调或多联机即可。对于精密仪器室对温湿度有一定的要求,比如ICP、ICP-MS等。另有一些特殊的如纤维检验、纸品检测、纺织面料等对温湿度都有更高的要求。还有些洁净实验室为了使实验室内保持所需要的温度、湿度、风速、压力和洁净度等参数,最常用的方法是安装洁净空调系统,它可以向室内不断送入一定量经过处理的空气,以消除室内外各种热湿干扰及尘埃污染。。设计师在设计这样的实验室是需要依据标准针对性的选材。

  7、实验室气路设计

  实验室供气模式主要有集中供气和单独供气两种。实验室的各种气体管道支管宜明敷,沿墙明设,以便安装维护。

  8、实验室装备的配置

  实验室装备配置内容主要包括实验台的布局模式 、结构尺寸、台面选择 、通风柜选型 、实验用柜选型、安全设施配备等。

  实验台布局的重点是安全性和方便性 ,实验台布局常用的模式

  (1) 岛型。 是最常见的一种模式。常使用于大空间、成长方形 的室 内形 式。此模式 的特点是人流顺畅;

  (2)半岛型。这也是一种比较典型的应用方式,此模式适用于狭长的房间;

  (3) L 型。L 型适用于较为窄小的房间形式;

  (4) U 型与一字型(即侧边实验台)布局也较常用。

实验室设计

  结语,除了以上会是影响实验室设计成败的要素,还有其它方方面面,总之实验室设计是一个专业的系统工程集合,不同于一般的商业或办公环境设计建设,需要专业的实验室建设团队科学作业,相互配合,出具最详尽的的实验室设计方案。


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