现代实验室设计建设有哪些要素

01 实验室建筑设计的前提

1.1科学规划实验室建设

作为学校学科专业发展规划的一部分，实验室是为人才培养和科学研究服务的，因此它必须附和学校的办学规模、发展方向、专业设置、学科建设、科研方向以及本学科的现状和发展方向，从经费投入、队伍建设、实验场地，以及国内外同类实验室的技术水平等方面进行综合考虑。规划是发展的蓝图，科学的规划就是最大的节约。

1.2准确定位实验室

实验室建筑建设是以实现实验室的功能为目标，准确定位实验室是做实验室建筑规划设计前提。实验室定位要根据学科的发展、专业人才培养目标和教学、科研的需要，对各个实验室的功能、目标、空间容量进行分析和定位。要充分考虑如何将有限的资源发挥最大的作用，同时要注意行业标准和技术安全规范。

1.3认真做好前期调研工作

实验室建筑设计的最基本的条件是要满足使用单位的需求，因此要切实做好建设前期使用单位需求的调研工作。学校各级单位要认清前期调研工作的重要性。基建管理部门要在设计部门的协助下，有针对性地设计调研问卷，调研问卷要简明，同时反馈的结果又能为实验室建筑设计提供数据基础。使用单位要认真参照目前实验室情况、新建实验室情况以及未来实验室发展情况，填写调研问卷，对于不清楚的问题要及时与基建管理部门进行沟通，同时对于调研问卷中未涉及的特殊问题一定要加以说明。

1.4保证实验室建设的基本条件

建筑建设是一个系统工程，只有在保证土地、资金、管理人员等基本条件的基础上，才可以开工建设。特别是对于建设新校区的学校，如何统筹各个新建建筑之间的资金和管理人员安排至关重要。

02 实验室建筑设计的基本原则

2.1高效原则

高效原则是指利用有效手段，用尽可能少的材料、资源消耗来取得尽可能大的发展效益。高效原则还体现在建筑空间组织、利用的高效化方面。这要求不仅要重视对每一平方米面积的有效利用，还要对三向度的空间做充分的发掘。

2.2集约化原则

高等学校的土地资源相对较宽松，但仍要最大程度地发挥土地的合理使用。在建设实践中应注意立体地开发用地空间，发掘地上及地下空间的.利用效益在建筑空间的构筑中，应积极采用轻、薄的新型节能建筑材料，以少占建筑空间。同时设计中应结合相关技术的进步，提高能源的集约化利用程度。

2.3适宜性原则

实验室建筑设计要符合高校土地、资金等客观条件，要结合高校所在地域自然气候、地形、地貌、地质等因素，要符合高校内涵、特色、校园文化等。

2.4循环利用原则

建筑的循环利用原则包括再利用、再循环两方面内涵。再利用是指将各种建筑产品以初始形式多次加以使用，主要表现为对早期建筑的改造利用以及对结构构件、照明设施、管道设施、各类设备以及砖石构件的重复利用。再循环是指建筑产品在完成其使用功能后，经过一定加工处理使之变成可再次利用的资源。

2.5绿色环保原则

建筑设计中应注意结合废水净化、雨水收集，设置循环用水和分质用水系统，并积极采用各类节水设施、设备，有效地控制用水量。另外，要积极结合自然气候条件，充分利用太阳能、风能、地热能等资源，以减少空调、照明对不可再生能源的消耗。

03 实验室建筑的基本模数

建筑模数(constructionmodule)，是建筑设计中为了实现工业化大规模生产，使不同材料、不同形式和不同制造方法的建筑构配件、组合件具有一定的通用性和互换性，统一选定的协调建筑尺度的增值单位。也就是说实际建筑是各种建筑模数的倍数组合。在各个国家的经验数据基础上，结合我国实际情况，可以使用如下的建筑模数来进行实验室建筑设计。

3.1开间模数

实验室的开间模数取决于实验人员活动空间以及工程管网的合理布置所需的尺度。对实验室的开间模数，各国均有自己推荐的经验数据。德国一般采用3.0m、3.25m和3.5m三种开间模数英国实验室的模数通常采用3.05m、10英尺的模数日本建议实验室开间采用3.2m为模数，他们用1.6m的单位模数，如实验台宽度、实验台长度、实验台之间的走道宽度以及管道竖井的宽度等均采用1.6m美国农业部地区研究实验室采用3.0m的开间模数前苏联科学院国家科研建筑设计研究所建议实验室开间模数采用3.0m和3.6m，并认为3.6m为实验单元的最优宽度。在分折了国外实验室的开间模数的基础上，结合具体标准要求，认为可采用3.6m三种来设计实验室。

3.2进深模数

实验室进深的尺度很多，世界各国都有自己的尺度，归纳起来，采用的进深一般在6.0m至9.0m之间，其中尤以6.0m至7.0m居多。德国采用跨度为0.25m的倍数，采用6.0～8.0m之间的进深英国近40年来，实验室的进深由4.88m增加到7.32m日本实验室的进深采用1.6m的倍数，经常采用从6.4m到9.6m之间的进深前苏联科学学院国家科研建筑设计研究所采用1.8m的倍数，认为7.2m为实验室最优深度。进深模数主要以建筑结构进行考虑，因此建议采用7.0m～9.6m作为主要的实验室建筑的进深模数。

3.3层高模数

层高是指下层地板面或楼板上表面(或下表面)到相邻上层楼板上表面(或下表面)之间的竖向尺寸。净高是指下层地板面或楼板上表面到上层楼板下表面(或吊顶面)之间的距离。实验室层高模数取决于实验室的类型、实验对温度和湿度的要求、实验室洁净程度要求以及节约能源的要求等。国外依据实验室类型的不同，通常建议物理化学类实验室3.6m以上的层高，文科类实验室3m以上的层高。结合我国实际情况，建议采用3.7～4.2m作为主要的实验室建筑的层高模数。

3.4走廊宽度

一般实验室建筑的走廊分如下几种：单面走廊、双面走廊、安全走廊、参观走廊、设备检修和管理走廊等。决定走廊宽度的因素有很多，主要包括人流量、建筑物长度、门打开的方式等，同时设备检修和管理走廊要考虑通风管道、设备、检修器材等因素。建议采用0.3m的倍数，以1.65～2.00m作为主要的实验室建筑的走廊宽度。

04 实验室建筑设计中要注意的问题

4.1基本需求必须明确

实验室建筑设计的首要目标是要满足实验用途。这需要设计单位、基建管理单位及实验室使用单位认真研究如下主要问题：

(1)实验室建筑位置的选择

(2)实验室的工艺布局、工艺流程及工艺环境的要求

(3)平面组台的几种可能，建造实验楼的层数

(4)选择合适的建筑模数(包括开间、进深、层高以及走道宽度等)

(5)实验室与办公室之间的布局形式

(6)工程管道的布置原则，采用明管还是暗管.垂直管网系统还是水平管网系统

(7)灵活性的要求，如灵活隔断、活络吊顶及地面的灵活措施

(8)主要仪器设备的布置方式以及实验台、实验家具的位置

(9)基本实验室条件要求，如电力容量、网络容量、通风采光要求、消防及监控设备等

(10)实验室安全保障条件等。

4.2特殊需求重点了解

基建管理单位和设计单位对某些特殊实验室的建设要求可能不是很清晰。一方面设计单位要充分考虑可能会影响到建筑设计的指标和因素，另一方面实验室使用单位要尽量全面提供其所需的特殊条件。如下列举有一些特殊实验室的特殊要求：

(1)工程机械实验室大型设备对楼板承重的要求

(2)物理、生化实验室对上下水的要求

(3)放射性实验室的防放射性辐射相关设施的安置条件

(4)生化类实验室对废弃物存放、处置、运输等所需的条件

(5)对防火、防化等特殊需求，以及特殊保障、保护设备设施的安置等。

4.3合理设计统筹安排

实验室建筑设计中注意相同需求实验室的合理安排。以降低建设成本。如相同或相近层高要求实验室设计到相同楼层，对上下水有需求的实验室安排到相同的立面等。同时既要充分考虑不同类型实验室的个性需求，又要考虑满足实验室个性需求所需要的各种资源。一方面保证实验室使用时实验人员的安全、设备安全的要求一定要满足，另一方面对于不合理的需求要加以限制。

4.4充分考虑未来变化

目前各高校实验室的使用功能不是一成不变的，这就要求在设计阶段充分考虑到多种实验室的复用以及使用性质变化后改造成本的最小化。对于基本条件，如电力容量、网络容量等要相应的进行预留。

初期步骤

1、确定实验室的场地选址

2、实验室场地的基础平面图

3、实验室内各功能区的划分

4、实验室内的各功能区的设备清单

5、实验室内各房间的用电量和配套水、电、气、排风、等辅助设备的统计

6、实验室内人员配置

后期步骤

1、实验室测量规划

2、实验室设计

3、实验室施工

4、实验室家具安装

5、实验室验收

6、实验室环评

7、实验室认证（仅第三方检测检验鉴定机构类实验室需要）

SICOLAB实验室建设包含以下内容：

1、实验室装修

喜格提供吊顶、地面、隔断的基础装修。

①吊顶：彩钢板；

②隔断：彩钢板；

③地面：PVC卷材或环氧树脂自流平。

1、实验室通风系统：

喜格提供实验室通风设备（风机、管道），并安装敷设（排风、新风、补风）

2、实验室强弱电系统：

喜格提供强电弱电的安装，也就是电路线管的敷设，并提供强弱电配电箱。

①强电（仪器用电、照明插座等）；弱电（网络、内线通话、视频监控等）。

②实验室应配备UPS（不间断电源）为实验室主要设备提供保护。

3、实验室给排水系统

喜格按设计图提供实验室给排水管路的安装，皆采用暗装。（不含纯水/制水设备）

4、实验室供气系统

喜格按设计图提供特殊供气系统安装，包括管路敷设安装（终端调压等）不含气瓶。

5、实验室空调系统

喜格按设计图提供空调机组产品、管路施工及安装调试完成。

一般分精密空调系统（常见的为洁净空调、恒温恒空调）、普通空调系统。

6、实验室洁净方面

喜格按设计图提供洁净系统安装调试完成。

喜格会根据微生物和生物医学实验室生物安全通用准则、GB19489-2008实验室生物安全通用要求、病原微生物实验室生物安全管理条例（国务院424号令）进行生物安全评估，确定实验室是否设计图要净化以及净化等级去施工建设，并达到实验室功能设计图求以及国家标准规范。

7、实验室三废处理

喜格按设计图提供实验室废气处理方案或实验室废水处理方案或实验室废弃物处理方案及安装施工。（含废水废气处理设备）

8、实验室基础设备

喜格按设计图提供传递窗、紫外灯等。

实验室建设包括技术和设备的更新，研究人员增加和现有研究员的能力提高等。实验室建设原则是满足实验室工作业务流程的优化及日常管理等方面的需要。设计主要考虑实验室的工艺流程、特殊实验室和功能间的位置选择、建筑物内上层和下层的具体环境、建筑结构等因素。

实验室建设标准方案内容简介

近些年实验室建设主要是靠国家的拨款，因为科技发展缓慢，国家才提出了实验室建设问题，因而设立了国家重点实验室等，而实验室建设也主要是指国家对这些实验室的科研经费支持。

实验室建设标准方案装修设计

整体设计以淡雅、清新色调为主，简约、自然、时尚、高档融为一体，不仅可以体现现代实验室的功能要求，而且极大的满足了人体工程学的规范。在实验室功能隔断时，尽可能减轻建筑楼板的承重，实验室内隔断选用轻质隔墙，根据实验室不同采用不同材料的隔断处理。

天花：一般实验室的天花用不集尘、不易脱落的龙骨支架铝扣板天花。有些仪器需要静音，天花选用消音天花。灯光照明采用内嵌式防尘灯盘30Wx3，工作区照度>450Lux,走道照度>200Lux。

实验室噪音：按照OSHA以及ADA规范，实验室内噪音不得高于60分贝。考虑液质、气质扫描电镜的房间。

实验室地面：对于洗涤室、高温室、气瓶室、含汞实验的实验室、恒温恒湿实验室、洁净实验室、大型仪器室等不同种类实验室，需要采用不同的地面处理方式。

另外关于一些例如生物安全实验室、恒温恒湿实验室等特殊实验室，装修需要遵循相关的技术规范。

实验室建设标准方案配电工程设计

实验室的配电工程是根据实验仪器和设备的具体要求，经过专业的设计人员综合多方面因素设计完成的，与普通建筑有很大区别。因为，实验室仪器设备对电路的要求比较复杂，并不是通常人们所认为的那样，只要满足最大电压和最大功率的要求就可以了。事实上有很多仪器设备对电路都有特殊的要求（例如静电接地、断电保护等）。

在工程建设的过程中发现，大部分用户在实验室设计建设初期，都没有充分考虑到实验室用电的特殊要求，甚至有的用户和设计单位认为实验室的用电量与一般的办公室类似。这样给后期实验室的运行带来了很大的麻烦。

对配电工程的设计，不但要考虑现有的仪器设备情况，同时也要考虑实验室几年的发展规划。充分考虑配电工程的预留问题及日后的电路维护等问题。

实验室建设标准方案空调系统设计

通用实验室的夏季空气调节室内计算参数为：温度26～28℃，相对湿度小于65%。专用实验室的空气调节室内计算参数应按工艺要求确定。空调系统的主要作用是控制实验室的温湿度。空调系统与实验室通风系统配合，才能真正有效地保证实验室的温湿度和房间压力的有效控制。总之，实验室对空调系统的要求，有别于普通办公室或公共区域的空调系统，有其特殊性。

实验室消防系统设计

实验室是一个特殊环境，对消防的要求相对于普通的办公楼来说要高很多。实验室设计人员要根据实验室的具体情况（设备投资及工艺特点、实验工艺要求、储存样品和试剂的种类、实验室建筑物的特点等），采用不同的消防措施来保障实验室的消防安全。

实验室排水系统设计

给水系统选择：根据科研、生产、生活、消防等方面用水对水质、水温、水压和水量的要求，结合室外给水系统等因素，从技术经济指标上比较后确定。用水定额、水压、水质、水温及用水条件，应按工艺要求确定。水管由土建方通过预埋管铺设在地板下面，引到中央台指定位置；对于边台，水管由土建方埋设在墙里引到指定位置。其余工作由实验室建设单位完成。

纯水系统：水质满足GB/T6682-1992《分析实验室用水规格和试验方法》中规定二级水的要求。纯水系统，电阻率≥5MΩ·cm。超纯水水质要求：电阻率≥18.2MΩ·cm,25℃。另外对于纯水的管道输送问题，也要符合相关的标准要求。

实验室气瓶间设计

实验室用气危险而复杂，针对不同实验室，应对气体从布局、分类、消防、配电等方面作专门考虑。

实验室供排气设计

实验室的很多设备的运行都需要各种各样的气体供应，同时也会产生废气。如何既安全又方便地解决供排气问题，也是一直以来困扰实验室工作人员的问题之一。传统的实验室供气方式是采用将气瓶安置在仪器设备的旁边，危险气体的气瓶放置在气瓶柜内。排气采用直接排放到实验室或是通过简易的管道排放到窗外。在实验室的发展过程中，随着实验室仪器设备的增加，实验室内经常是密布着各种各样的管道和气瓶。这样处理既造成了非常大的安全隐患，也不美观。

正确的实验室供排气的解决方案是把实验室的供排气看作一个系统。这个系统要考虑到安全性、便利性、日常实验室的管理、气瓶的更换等问题，同时要重点考虑实验室今后的发展，对于特殊气体还要考虑特殊的技术解决方案。

实验室自控系统设计

VAV控制系统的主要目的是精确控制实验室的通风以及空调系统，保证实验室的温度、湿度、换气次数、以及有毒气体的排放等可以在最节能的前提下达到设计标准。

对生物安全实验室、恒温恒湿实验室等特殊要求的实验室，还需要利用自控系统来严格控制各实验室间的压力梯度变化等。

实验室排风系统设计

实验室供排风系统是整个实验室设计和建设过程中规模最大、影响最广泛的系统之一。供排风系统完善与否，直接对实验室环境、实验人员的身体健康、实验设备的运行维护等方面产生重要影响。

实验室过度负压，通风柜气体泄漏，实验室噪音等问题，一直是困扰实验室工作人员的难题。这些问题给长期在实验室中工作的人员，甚至工作在实验室周围的管理和后勤人员，造成了身体和心理上的伤害。

供排系统完善的实验室，是一个环境和谐、安全、健康的工作场所。实验室压力、噪音、房间的换气次数、气流组织、通风柜有毒气体残留等都是值得关注的问题。

实验室仪器摆

实验室仪器摆放的设计是一个实验室设计中的重点和难点之一。实验仪器的摆放看似简单，可实际上需要考虑的因素非常多。实验仪器是否可以良好安全地运行，是否可以妥善地得到保护，是否可以将环境对其的影响度降到最低，相互之间是否有影响，实验人员是否可以方便地使用等等问题，都是在考虑实验室仪器摆放位置的时候需要关注的问题。合理的布置实验仪器，不仅需要设计人员对仪器设备本身，对环境、供水、供气、供电、废液废气的排放等方面的特殊要求非常了解外，还需要设计人员具有相当丰富的建筑工程设计及施工管理等方面的知识。

1 ．实验室任务规划

实验室任务规划的目的在于充分说明本规划范围的实验室在规划期间应承担的实验室任务，包括教学实验任务、科研实验任务、课题实验任务，以及开展科技服务的任务等。

2 ．实验室人员规划

实验室人员规划包括实验室人员定编、人员构成、调配计划、培训计划和人员管理制度等。在人员规划时，首先是确定实验技术人员的编制数，配备多少实验技术人员为合理，要把实验室的性质、任务、技术装备、实验内容、方法等各种因素结合起来考虑；其次是人员结构和素质，要结合规划任务提出的专业结构、职称结构、年龄结构、培训规划等实验室工作的要求；最后，针对今后的管理使用问题设计出相应的组织管理方案。

3 ．实验室设备规划

实验室设备规划一般包括按实验室需求编制的年度设备购置计划。计划表应包括数量、性能要求和金额，并说明来源以及购置时间

4. 实验室经费规划

一定要从实际出发，根据需要与可能分年度使用计划，力求使规划建立在可行的基础上。

5 ．实验室实施进度规划

实验室实施进度规划就是编制出实施规划的进度表，规划是否科学、合理、可行、投资效果的大小，在很大程度上与完成建设的时间有关。

在新建或改建实验室时,设计实验室建设方案是关键环节。笔者就此谈点体会,与各位实验教师交流、切磋。一、实验室的间数和面积实验室建设方案应根据学校规模及实际需求,并参照上级有关实验室建设的标准,确定实验室及附属用房的间数和面积。山东省中小学实验室建设可参照的标准有(以发布时间为序):《中小学校建筑设计规范》、《农村普通中小学校建设标准(试行)》、《城市普通中小学校校舍建设标准》、《山东省中小学实验室建设与配备标准(试行)》、《中小学理科实验室装备规范》、《山东省普通中小学基本办学条件标准(试行)》。由于各项标准的侧重点不同,有的对实验室间数、面积规定的比较明确,有的对内部设施有详细的规定,因此,在使用某项技术指标时,应以对该指标有明确要求且为最新发布的标准为准。虽然同一项指标在国家、省、市级标准中可能都提出了要求,但这些标准并不冲突,下级标准往往是根据上级标准并结合当地实际编制的,更有针对性。

一、中国规范与标准

1、JGJ91-93 《科学实验室建筑设计规范》

2、建标127-2009《治病预防控制中心建设标准》

3、GB 50189-2005《公共建筑节能设计标准》

4、GB J16-87《建筑设计防火规范》

5、DB 20057-94《建筑防雷设计规范》

6、GB 20346-2004《实验室建筑技术规范》

7、GB 50019-2003《采暖通风与空气调节设计规范》

8、GB 50073-2001《洁净厂房设计规范》

9、GB 50346-2004《生物安全实验室建筑技术规范》

10、GB/19489-2004《实验室生物安全通用要求》

11、GB 14925-2001《实验室动物环境及设施》

12、SN/T1193-2003《基因检验实验室技术要求》

13、GB IT14925-94《实验室防护基本标准》

14、GB 4972-84《放射卫生防护基本标准》

15、GB 8703-88《辐射防护规定》

16、GB 8978-1996《污水综合排放标准》

17、GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》

二、国际规范与标准

1、ABSA 美国生物安全协会相关设计要求

2、ACGIH 美国工业卫生协会相关设计要求

3、AIA 美国建筑师协会相关设计要求

4、ANSI 美国标准协会相关设计要求

5、ASHRAE 美国采暖、制冷与空调工程师学会相关设计要求

6、ASTM 美国材料实验室协会相关设计要求

7、NFPA 美国防火协会相关设计与要求

8、NIH 美国全国卫生研究所相关设计要求

9、NRC 美国核控委员会相关设计要求

10、世界卫生组织（WTO）实验室生物安全手册

11、美国CDC/NIH微生物和生物医学实验室生物安全

12、美国建筑师协会生物医学研究实验室规划设计手册