综合性检验机构实验室功能设计及建设的探讨王宗羽（福州市产品质量检验所，福建，福州 350002）zongyuwang@摘要本文对综合性检验机构实验室功能设计及建设各阶段发现问题进行系统分析，总结提出了建设过程中应关注的重点环节。
关键词检验机构；实验室功能设计；重点环节；综合性检验机构承担的检测项目较多，一般覆盖食品、化工、机械、电子等多个不同领域，在实验室环境设施、设备的水电气配套、专业特殊需求等存在相应的不同要求。
目前国内实验室建设，普遍存在基建设计与实验室设计相脱节的问题，缺乏专业的实验室设计或项目实施机构和人员，许多实验室工作人员临时参与到实验室建设工作中，但是适合实验室工作人员参考的有关实验室设计的资料非常少，在摸索中也走了不少弯路。
通过对本所实验室建设出现的各种情况研究，将建设各阶段关注重点进行分析，希望能提供国内实验室同行有益的借鉴。
在实验室功能设计及建设初期，根据实验室检测能力分类情况，细化化学、机械等不同专业试验流程，结合各实验室检测过程管理的要求，初步落实实验室各楼层不同功能分布情况，充分体现优化的以流程为主线的实验室布局尤为重要。
一个实验室建设成功与否，前期开展的中长期核心业务调研、检测实验室设备状况及安装配套需求核实、初步功能性布局方案研讨起到了关键作用。
具体的实验室通风、台柜、暖通、载气系统等设计，以及建设过程中现场管理等只能进一步完善实验室建设，不是决定性的。
实验室的设备提供单位一般无专业建筑设计资质，实验室专业设计图应根据设备具体荷载、功率等计算建筑结构、电缆、通风管径等参数，预先整合到基建设计的建筑图纸中。
建筑图纸一旦经消防、规划部门审批后，再有重大的改变后续相关审批流程对实验室建设进度影响是巨大的，很多时候局部改变还会带来其他不可预见的问题。
结合我们实验室建设过程出现的一些情况及解决方案，认为应在实验室建设中关注以下方面。
一．前期准备阶段综合性检验机构每次实验室重大建设都是业务工作重心再确认的良机，应在单位全面征集中长期核心业务需求，管理层召集技术骨干，必要时邀请相关专业专家开展针对性调研，明确检测市场、检测项目需求，形成实验室中长期发展整体性意见。
根据实验室中长期发展意见，在全单位开展仪器设备状况调查，（重点落实现有及中长期发展可能添置设备清单；核查大型设备荷载情况，落实安装场所建筑结构是否满足设备安装要求；核查大型耗能设备用电功率、是否需要工业三相电源、电源稳定性；核查大型设备尺寸，避免搬迁过程设备无法通过；核实高精度仪器安装调试需求，比如气相色谱仪、液相色谱仪、液相色谱-质谱仪、等离子发射光谱仪等，落实人机分离设计及数据传输线路预设）。
还要开展实验室环境设施需求征集，比如食品实验室对样品、药品、标液配制标液贮存一般有保存温度要求，气质室、液质室、ICP-MS室环境条件直接影响检测结果，眼镜、精密天平实验室要求恒温恒湿，这些要求要在设计初提交设计单位在建筑图纸中体现出来。
目前新建大楼基本是中央空调系统，单独某个房间24小时运行如果没有专项针对性设计，空调设备运行寿命及成本是难以接受的。
二．设计阶段根据实验室发展定位进行实验场所区域划分和功能设置是实验室设计前提和依据，这个过程比较长，一般需要实验室反复沟通协调，调配资源，充分考虑实验室业务的发展前景，既要有前瞻性，预留一定发展空间，又要考虑经济性，不能无限制扩大。
在此基础上形成实验室平面功能图，对房间功能进行标注，才能保证后续设计工作的统一性，达到流程化、科学、合理的布局，使之更人性化，使用方便、高效。
实验室设计含管综工程、水电工程、通风、通气（实验室用燃气、载气）、废气废水处理、弱电系统等项目，要满足检测设备安装、使用的各项条件要求，初步设计方案中功能性规划布局很重要，实验室必须充分考虑，形成比较成熟的功能要求，比较忌讳边设计边施工，尤其是涉及实验室功能的变化。
因为从实验室工作人员的角度，许多改动仅是一个房间名称的变动，或者一个水龙头位置的变化，而在设计者来说，有可能涉及多个专业、上百张图纸的变化，在施工方来讲有可能使管线重新铺设、墙壁拆除等等，会直接带来人工、时间、材料等多方面的损失。
实验室设计不同于一般办公室，一般情况下每个实验房间检测需求均不同，每个实验台柜都是根据实验流程，配合不同检测设备定制的产品，调整互换性比较差。
实验室二次装修设计、施工单位也不同于土建的设计、建筑公司，基本没有消防设计、施工资质，仅能完成实验室内部的通风系统、排水和废水处理、电气、实验室台柜以及恒温恒湿、P2级实验室等设计、施工，需要消防、规划等职能部门审批的项目由土建单位施工，实验室设计一旦变化，将出现大量与已审批图纸不符的问题，影响后期验收。
在设计阶段还应特别关注的几个重点环节：1.检测技术的发展迅速，检测活动仪器化、自动化，实验室主要存在仪器分析和理化检测两个主要类型，一般设计中要注意理化实验室整体布局应位于仪器分析实验室下方，避免大量供水、排水管道（特别是酸碱、有机的管道）可能性泄露对高精度电子设备的威胁。
2.微生物检测实验室，为满足洁净度要求，一般独立区域设计施工，必须安装独立的通风空调系统以控制实验室气流方向和压强梯度。
通风空调系统为直排系统，不得采用部分回风系统。
不得在实验室内安装分体空调器。
设计中要关注精密空调主机、循环系统主机的安装位置，特别是玻璃幕墙的建筑，这些通风设备尺寸大，几百公斤重，管道又要求尽量短，要在建筑结构设计中预留安装位置为宜。
Nfpa美国防火协会和FMdata sheet半导体安全规范都规定了洁净厂房里面使用喷淋系统。
一般采用湿式系统，喷头选用快速反应。
美国研究认为只要系统施工阶段做得好，平时维护好了，漏水污染洁净室和机台设备、发生大的漏水事件几率比发生火灾还小。
但是，在国内施工过程、使用维护还是比较难保证的，比较常规的做法是在微生物实验室不做喷淋系统，而采用配置消防器材的方式，具体配置情况应以消防部门审批文件为准。
为保障职工生产过程安全，微生物检测实验室还应注意设置洗眼装置，在出口设置发光指示标志，实验室内外设置通讯系统。
3.为了满足检测实验室环保需求，实验室应根据设备通风量，以及各楼层通风设备分布情况进行通风系统统一规划，尽量采取楼层设备排气支路并入多个平行主管道的平衡排气方式，可以最大限度减少管道尺寸，在满足使用要求的前提下，节约成本，控制管道内排风风速。
因为整体规划原因，必须合并主管道的时候，要充分考虑管道15m/s风速控制，避免过大的排风噪声，过大的管道尺寸；同时要关注排风管道和强电、弱电、暖通、消防等管道的相互位置关系，现在楼层建筑楼层高度十分紧张，为保证楼层可使用高度，管道空间资源是非常有限的，在设计阶段要和土建设计、施工单位做好沟通协调。
废气处理设备一般集中安装在大楼楼顶，设备荷载都比较大，为满足设备承载要求，如果能在建筑设计阶段在结构设计中预留安装位置的最好，很多时候，实验室废气处理设备建筑设计阶段还未采购到位，具体安装尺寸根本无法确定，只能由专业加固工程公司在实验室楼面结构梁设计中追加，再报建筑设计院审核结构。
4.实验室除了一般照明、普通插座外，使用大量检测设备、辅助设备，这些设备功率是非常巨大的，实验室专业设计单位应根据设备功率配置表，设计各楼层匹配的专用设备三相四线动力电缆。
一般实验室每个房间会单独配备控制开关箱，对实验室不同类型试验场所用电自主控制，对每台设备均实现安全防护。
5.部分实验室有特殊安装场所要求：比如机械实验场所拉力试验机安装基础的建设，尽量在基础地面施工，避免地下车库顶部承载力无法满足的问题；汽柴油检测设备运行会产生高频振动，还会排放大量废气，一般要独立场所安装，采取必要消音措施。
三．建设过程控制实验室建设一般采取的是政府设备采购方式，看是一次设备采购，其实更应该认为是专业设计、施工的一个工程项目，施工现场完全是运用建筑工程管理的方法。
我们一般会和实验室设备中标方签订工程施工合同，要求严格按照实验室设计图纸施工，现场配备有明确的、有资质的项目经理，现场管理人员，安全员等，接受工程监理单位的统一管理，及时协调建设过程中各工序冲突矛盾，保证实验室设备安装调试和土建工程进度一致。
举个简单的例子，实验室设备台面安装要等房间粉刷、地面玻化砖铺设完成后，才能进行施工；项目经理要在施工前提前核实墙面粉刷后位置、消防、暖通等的管道和台面交叉处处理方式，对每一件台柜现场放样，形成单件图，下单生产和产品到货安装是不同步的，应避免实验室设备生产运输造成建筑工程项目停工等待情况。
为了更好地控制实验室建设工程质量，我所引进了有资质的工程监理单位，根据工程规范加强建设过程管理，进场材料一律监理抽样送检，合格后进场；每个工序根据相关检验规范，安排中间及最终检验；微生物实验室委托卫生防疫部门抽样检验，根据权威部门检验结论验收。
四、结束语实验室建设是一个复杂过程，设计图纸和实际需求总会发生冲突，对实验室整体布局每一次的调整，在使用者看来涉及的只有几个房间，实际上建施、消防、暖通、水电等专业的设计图纸均要做出相应修改，涉及到的设计部门、工程施工队伍也是全方位的，会造成巨大的资源浪费。
实验室建设是一个新兴行业，随着国家对产品质量的进一步重视，检验机构不断提升检验装备水平，配套建设高要求的试验场所会越来越多，检验机构工作人员积极参与实验室功能设计，将有助于更好地提升实验室整体水平。
参考文献[1] 实验室功能设计、建设和改造工作指南/马昕，薛秋红，贾俊涛主编中国标准出版社，2009 ISBN 978-7-5066-5141-7。
![2024年智慧实验室整体规划解决方案[PPT]](https://img.taocdn.com/s1/m/356ea4b4b9f67c1cfad6195f312b3169a451eab3.png)
