實驗室規(guī)劃設計手冊

實驗室的建設，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備，還要綜合考慮實驗室的總體規(guī)劃、合理布局和平面設計，以及供電、供水、供氣、通風、空氣凈化、安全措施、環(huán)境保護等基礎設施和基本條件。因此實驗室的建設是一項復雜的系統(tǒng)工程，在現(xiàn)代實驗室里，先進的科學儀器和優(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?！耙匀藶楸?，人與環(huán)境”己成為人們高度關注的課題。本著“安全、環(huán)保、實用、耐久、美觀、經(jīng)濟、卓越、領先”，的規(guī)劃設計理念。規(guī)劃設計主要分為六個方面：平面設計系統(tǒng)、單臺結構功能設計系統(tǒng)、供排水設計系統(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。?一、????平面設計系統(tǒng)?平面設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，但如設置有爆炸危險的房間，房門應朝外開，房門材質最好選擇壓力玻璃。?2、人體學（前后左右工作空間），完美的設備與科技工作者操作空間范圍的協(xié)調搭配體現(xiàn)了科學化、人性化的規(guī)劃設計。?在做平面設計的時候，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、毒氣泄露等的場所。我們在做平面設計的時候，應盡量地要保持實驗室的通風流暢、逃生通道暢通。根據(jù)國際人體工程學的標準。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、專業(yè)學科功能。實驗室通常按物理學，無機化學，有機合成化學，生物學來分類。根據(jù)實驗室內容、用途和規(guī)模的不同又各有自己的特點，比如基礎教學實驗室，按學科專業(yè)分，多為較簡

單的教學實驗對水電氣風等要求較低，而科研機構對實驗室通風、供排水、電控及潔凈都要求較高，但實驗室設計的基本原則都是具有共同性的，以有機化學為例，主要由化學基本實驗室、儀器分析實驗室、潔凈實驗室、電子計算機室、研究室、輔助實驗室、服務供應室等組成。?化學基本實驗室，主要是進行容量分析、離子測定、氧化還原等實驗，一般設計的裝備有：實驗臺與洗滌臺；通風柜及管道修檢井；帶試劑架的實驗臺及輔助工作臺，需考慮設在實驗室內的研究空間或電腦臺，藥品柜、器皿柜、落地安置的儀器設備、急救器等。?儀器分析實驗室，主要設置各種大型精密分析儀器，同時也包括普通小型分析儀等，一般設計的裝備有：儀器臺、實驗臺、通風柜、天平臺、電腦臺、氣瓶柜、洗滌臺、器皿柜、藥品柜、急救器、萬向排氣罩、原子吸收罩等。以下列出各類儀器分析實驗室的要求，以供參考。?各類儀器分析實驗室要求表?實驗室名稱????所?屬?各?室?的?要?求?氣相色譜?分析室????主要是對容易轉化為氣態(tài)而不分解的液態(tài)有機化合物及氣態(tài)樣品的分析。儀器設備主要有氣相色譜儀，具有計算機控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，自動化程度很高，對有機化合物具有高效的分離能力，所用載氣主要有：H2、N2、Ar、He、CO2等。但對高沸點化合物，難揮發(fā)的及熱不穩(wěn)定的化合物、離子化合物、高聚物的分離卻無能為力。要求局部排風及避免陽光直射在儀器上，避免影響電路系統(tǒng)正常工作的電場及磁場存在，一般設計：儀器臺（應離墻以便儀器維修）、萬向排氣罩、電腦臺（一般在儀器臺旁配置）、邊臺、洗滌臺、試劑柜等?液相色譜?分析室????主要體現(xiàn)在高效率分離，對復雜的有機化合物分離制取純凈化合物，定量分析和定性分析，儀器設備主要有：高效液相色譜儀，適宜于高沸點化合物、難揮發(fā)化合物、熱不穩(wěn)定化合物、離子化合物、高聚物等，彌補氣相色譜儀的不足。環(huán)境和實驗室基礎裝備設計要求與氣相色諳室相近。?質譜分析室????主要是對純有機物的定性分析，實現(xiàn)對有機化合物的分子量、分子式、分子結構的測定，分析樣品可以是氣體、液體、固體，主要設備有質譜儀、氣-質聯(lián)用儀。質譜儀是利用電磁學的原理，使物質的離子按照基特征的質荷比（即質量m與電荷e之比—m/e）來進行分離并進行質譜分析的儀器，缺點是對復雜有機混合物的分離無能為力。氣相色譜分離效率高，定量分析簡便的特點，結合質譜儀靈敏度高，定性分析能力強的特點，兩種儀器聯(lián)用為氣-質聯(lián)用儀?？梢匀￠L補短，提高分析質量和效率。質譜儀可能有汞蒸汽逸出，要考慮局部排風。?光譜分析室????主要是根據(jù)物質對光具有吸收、散射的物理特征及發(fā)射光的物理特性，在分析化學領域建立化學分析。主要的儀器是原子發(fā)射光譜儀、原子吸收光譜儀，分光光度計、原子熒光光譜儀、熒光分光光度計、X射線熒光儀、紅外光光譜儀、電感耦合等離子體（LCP）光譜儀、拉曼光譜儀等。實驗室應盡量遠離化學實驗室、以防止酸、堿、腐蝕性氣體等對儀器的損害，遠離輻射源；室內應有防塵、防震、防潮等措施。儀器臺與窗、墻之間要有一定距離，便于對儀器的調試和檢修。應設計局部排風。使用原子吸收罩排風較為適宜。?以上實驗室，根據(jù)實際需要可設置樣品處理室，一般有洗滌臺、實驗臺、通風柜等設備，同化學實驗室類似。?潔凈實驗室主要是通過人為的手段，應用潔凈技術實現(xiàn)控制室內空氣中塵埃、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。國際標準則劃分為：1級、2級、3級、4級、5級。

潔凈室?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、空調凈化和電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。但由于凈化空調需要風量小為了安全起見，風量都按大的估算，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)在專門有凈化空調機組，可以直接利用。二級~四級生物安全實驗室應實施兩級隔離。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PRC實驗室為例（PCR即聚合酶鏈式反應），是分子生物學研究和實驗的常規(guī)方法，也是生物學、醫(yī)學臨床等領域廣泛應用的實驗技術。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實驗室設計方案如下圖所示：??PCR實驗室平面圖?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，主要是氣流和風速的影響，天平室應靠近化學實驗室，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在底層。天平室內不得設置洗滌臺或任何管道穿過窒內，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，主要是設計的實驗裝備有；邊臺和洗滌臺?，F(xiàn)代實驗室多使用去離子水、水量大且能保證水質。地面需設地漏。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?？梢酝ㄟ^管子接到各實驗室內。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，其一設有天平臺。另一間作配制試劑和存放試劑之用，一般應配置：通風柜、實驗臺、試劑柜。

服務供應部分，為基本實驗室和輔助實驗室服務的場所，如高壓鍋室和水電氣輔助室等。我們只需稍作了解。?4、實驗室工作人員總人數(shù)；?5、儀器設備布局；?6、工作程序、流程專業(yè)設計；?第一部分為平面設計，甲方（使用方）先拿出最根本的功能要求、分布方案，乙方（設計院）、丙方（實驗室規(guī)劃與設計專業(yè)公司）與甲方參與實驗室建設設計小組，共同討論，三方共同確認后方進入第二程序。因為傳統(tǒng)實驗室建筑設計按國家建筑標準，僅是以外型和室內結構為主，并非以實驗室功能為主，建筑設計與功能設計脫節(jié)。我們公司在這方面就有很多教訓。比如廣東醫(yī)學院，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，單臺結構設計，應逐項、逐件、逐層，從整棟大樓、分層、分房間、分單件設計確定，全面細分確認；?第三部分，全部確認后，邀請用戶高層領導參與實驗室建設演示會，當場表態(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項目的順利完工；建設實驗室規(guī)劃與設計和產(chǎn)品招標分為兩部分；招標：A、設計為第一部分；B、產(chǎn)品標準為第二部分；建筑裝修、凈化、基礎裝備分三個專業(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配套將進入責任明確階段，承擔責任，全部完工時集中三家同時驗收，基礎裝備部分為產(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、墻壁通風流暢，防止死角，室內四角盡量空閑，易打理，簡潔。二、單臺結構功能設計系統(tǒng)?不同專業(yè)采用不同實驗室專用基礎配套裝備，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）；化學實驗臺（主要用于有機、無機化學實驗）；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按結構劃款式分為：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。

設計師 秦女士電話19112092654