【摘要】实验室系统工程宜以安全、绿色、人性化、智能化、可持续性为前提，以满足检测实验室的功能要求为原则，构建规划合理、布局科学的检测环境，从而降低运行风险、提高使用效率、减少能耗损失，满足检验检测工作需求。
【关键词】实验室；实验室系统工程；实验室系统工程设计；实验室设计
正文：
实验室系统工程设计是一个严谨、复杂的技术工作，标准与规范是工程设计人员的“宪法”和“法律”，特别是其中的强制性条款。广州菲恩从实验室平面规划总图设计、实验室三废排放与处理设计、实验室智能化系统、实验室基础设施与设备选择、实验室的水电暖设计等方面简明扼要阐述实验室系统工程规划设计的常识。
一、平面规划总图设计的原则主要是满足实验室工作流程的优化及日常管理等方面的需要。例如，在符合工作流程的情况下，将进行样品处理、容量分析、离心、沉淀、过滤等工作的实验室安排在通风良好的位置；易爆实验或贮存间宜远离机械振源及热发生源；当X射线、γ射线探伤室设在实验楼里时，宜布置在无地下室的底层一端，但不宜靠近人流多的地段或工作人员多的办公室；当外部电磁干扰强度影响到电子仪器设备的正常工作时，宜做好屏蔽措施等等。立体空间布局上应考虑底层设置大型或重型设备、较大振动的设备、噪声较大的设备、对振动很敏感的精密测量仪器、待测试件较重或较大或重复性试验项目频繁的实验室、测试过程需大量酸碱液的实验室、需做设备基础或防振基础的实验室、需设置建筑防护设备的实验室；对于以下实验室则宜布置在建筑物的顶层且宜处于下风向位置：产生有毒有害气体的实验室、产生粉尘物质的实验室、易燃或易爆物质的实验室、排风装置较多的实验室；以下实验室宜布置在建筑物的北侧：温湿度精度要求高的或有温湿度要求的实验室、需避免日光直射的实验室、器皿药品贮存间、空调机房、配电间、精密仪器存放间。
二、实验室三废排放与处理设计应符合国家现行相关法律法规。对于使用有放射性、爆炸性、毒害性和污染性物质的实验室，在系统设计中的位置应符合有关安全、防护、疏散、环境保护等规定。实验室建筑宜处于最小频率风向的上风侧。
实验室废水处理按其性质、成分等采取不同的方式，如：回收利用、直接排放、处理后排放等。一般设备冷却用水在使用后仅水温略有升高，这类废水不经处理就可排入水体或外部排水管网，有的经简单处理还可重复使用，而当废水含有毒有害、放射性物质则需经适当处理或回收利用其有用物质后，符合国家规定的排放标准，才可排入水体或外部排放管网。废水的处理方法，尤其对于酸碱性废水处理方法，简单可行的方法是建设水池，将酸性废水和碱性废水在池中中和，调整废水pH值到微碱性，加入絮凝剂沉淀，上清液可直接排放或进污水管网，沉淀物处理后按固体废弃物处理。具体应符合GB50015、CJ343、GB8978等国家现行法律法规、规范的有关规定。
实验室废气处理主要为两大类：酸雾和有机气体。产生两类污染的操作宜在不同的通风柜中进行，通风系统可分别设置。酸雾气体用碱性水溶液吸收处理，有机废气可用高效吸收装置进行处理。实验室废气处理应符合GB16297等国家现行法律法规、规范的有关规定。
实验室废渣、废物处理，对于高毒性的可溶性废渣废物，实验室必须设专门容器分别加以收集，严禁埋入地下污染地面水体，其它废渣、废物可按照国家相关法律法规进行处理。具体应符合GB 18599等国家相关的规定。
三、实验室智能化系统包括实验室业务信息管理系统、办公自动化系统、安全预警系统等。实验室应根据建筑物的规模和功能需求等实际情况，设计配置相关的系统，同时还应配备远程通讯设施或预留接口。实验室应设置安防措施，避免无授权人员进入，如门禁系统，安防系统设计应考虑消防、应急要求。实验室的关键部位(如有人值守和无人值守需长期试验的实验室、试验人员无法接近观察测试过程的部位)应设置监视器，需要时，可实时监视并录制实验室活动情况和实验室周围情况。监视设备应有足够的分辨率，影像存储介质应有足够的数据存储容量，具体应符合GB50348等有关的规定。
四、实验室基础设施与设备选择应综合考虑安全、节能环保、现代化等要求。
实验室应设计安全和应急装置，如：洗眼器、紧急沐浴器、灭火器、保护手套、防护衣服、急救箱等，安全装置的最佳位置是在实验室的主入口上，方便工作人员使用、维护保养。实验室标志是保证实验人员安全的重要措施，可以起到安全防范警示等作用，避免或减少实验室安全事故的发生，包括通用安全标志、消防标志、化学品作业场所安全警示标志、工业管道标志、气瓶标志、设备标志等，紧急通道和出入口应设置醒目标志。
实验室建筑的防火设计必须符合现行GB50016的规定，通用实验室的安全出口不宜少于两个，易发生火灾、爆炸、化学品伤害等事故的实验室的门宜向疏散方向开启。
设置采暖及空气调节的实验建筑，在满足采光要求的前提下，应减少外窗面积。实验室应优先考虑自然通风，无法自然通风的才考虑机械通风。
底层、半地下室及地下室的外窗应采取防虫及防啮齿动物的措施，实验室的门扇应设观察窗。在共用建筑物中建立的实验室，应设可自动关闭的带锁的门，必要时，可设立缓冲区域，如缓冲间等。在爆炸危险的房间内应设置外开门。实验室墙面总体要求为方便清洁，实验室地面应坚实耐磨、不起尘、不积尘并能够防水、防滑、防放射性沾染、防静电，使用强酸强碱实验室所布置地面应具有耐腐蚀性，用水量较多的实验室地面应设地漏。
实验室家具按布局形式可分为：一字型、L型、岛型、半岛式。一字型实验台适用于小型实验室或大型实验室边台，L型实验台与实验室的两相临墙壁平行布置且留维修通道，中央实验室台可做岛型，便于工作人员活动并可以快速接近紧急设备或出口，当实验室两侧或两端有确定的出口时可采用半岛形实验台。
五、实验室的给水排水、电气、暖通空调设计。
水是实验室不可缺少的基础条件之一，化学实验对环境的影响和潜在危害是客观存在的，在建设实验室过程中必须充分重视，实验室给水排水管道材料的选择应考虑防腐、抑菌。实验室的地面或楼面应设置地漏，明敷给水管道应采取防冷凝水措施，不宜与其它无关的管道穿越。必须穿越时，室内不得设置阀门。
实验室工程设计必须重视电器设备的用电设计。首先应考虑电源负荷大小和今后可能的发展情况，在敷设电线、安装插座时应留有适当余量；对于24h运转的设备如烘箱、恒温箱、冰箱、纯水制备系统等，应设有专用或不间断电源，以免因故停电而中断。实验室的安全关系到检测人员和设备的安全，因此供电系统必须有良好的地线，大功率设备供电应设置安全空气开关和接触器。
实验室通常可以采用带循环风的空调系统，但是如果涉及化学溶媒、感染性材料制作和动物实验，则应采用全新风系统。散发有毒有害气体的实验室设置空调时，应设置独立的直流系统；当与其它实验室、办公室合用一个系统时，严禁从散发有毒或有害气体的实验室回风。空调设备节能运行设计应在满足室内空气质量要求的前提下，控制新风阀的开合度以保持最小新风量运行。条件许可时，可采用根据室内CO2浓度变化自动控制新风、排风及回风阀门的动作，从而节约冷量。根据季节变化，充分利用自然冷源，过渡季节应尽量采用室外新风的自然冷却能力，节省人工冷源的冷量。
实验室通风系统主要由通风柜、排气罩和通风管道组成，实验室的排风系统宜独立设置，同一个房间若有两台以上的通风柜，应划为一个系统，避免一台通风柜使用时，其它通风柜产生倒流污染室内。实验室的补风由新风机所送入的新风、通过门窗缝隙或预留百叶补风口渗入的新风或经中央空调送入的新风组成。通风柜应布置在远离新风口的地方，避免气流短路。为避免实验室内的有害气体污染其余房间和走廊，室内一般可通过调整排风量大小以及风机的开停顺序设计成微负压状态，新风可通过房间的门窗缝隙渗透入室内。实验室要有一定的换气次数，以保证室内挥发性有害物质及时排出室外。实验室的排气系统应视废气的具体产生量而定，如果量少可直接排出室外，但应采用专门的排气管从楼顶排放；对有毒、有害或量大的废气，可在风机排风口末端加装活性碳或其它吸咐装置进行处理后排放。
采暖地区实验室的冬季采暖室内计算温度应为18～20℃，采暖系统宜按南北朝向分开环路设置，采暖系统的散热器宜按每个自然开间的采暖热负荷进行设置。采暖系统的散热器其散热量宜有调节的可能性，但布置在更衣间、淋浴间以及热媒有冻结危险场所的散热器除外。采暖系统应在每个环路回水干管末端和每根立管上设带短管的阀门。
参考文献：
[1]GB50015-2003(2009年版)《建筑给水排水设计规范》.中国计划出版社
[2]GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》.中国建筑工业出版社
[3]GB50189-2015《公共建筑节能设计标准》.中国建筑工业出版社
[4]GB50016-2014《建筑设计防火规范》.中国计划出版社
[5]JGJ91-93《科学实验室建筑设计规范》.中国科学院北京建筑设计研究院
