食品检验实验室设计

现代化的食品检测实验室在专业上涉及到食品化学、物理学、微生物学、分子生物学和食品感官品评等多个学科,在功能上又涉及到给水、排水、通风、排风、强电、弱电、空调、消防、废气废液处理、集中供气等复杂的工艺技术,同时还要考虑到环保、安全、可持续性发展等诸多因素,因此是一个复杂的系统工程。

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1、合理定位科学规划

在构建专业实验室的流程中,“构”的部分至关重要,它包括了实验室的定位和规划,是整个实验室建设的基础和灵魂。

实验室定位是指:实验室在国际、国内的定位(要达到一个什么样的水准?);实验室在行业(系统)内的定位;实验室在社会中的定位(行使政府职能?第三方检测?通用实验室?)实验室在所处地理区域的定位。

实验室规划包括两个方面:一是实验室建筑规划,二是实验室工艺规划。实验室建筑规划包括建筑外观、风格、高度、园区布局等;实验室建设之前,调查实验室需求的过程实际上就是确定整个实验室3~5年规划的过程,因此需要进行大量前期调研工作,既要明晰自身的需求和未来的发展方向又要广泛地考察相关单位已建成的实验室,学**其经验和教训。

此外,还应该从理念上充分认识到专业实验室建设是一个复杂的系统工程,是对工作环境的构建以及环境造就出的工作方式,而不是仪器和家具的简单组合。

2、实验室设计应先于土建设计

“构”应先于“建”,只有“构”清楚了,才可以开始“建”。就是用专业的手段将抽象构思进行具体实现的过程,包括实验室设计、安装、调试、维护和升级等。
目前,我国对实验室的建设没有相关的建筑规范,因此很多实验室在土建设计阶段,没有充分考虑到实验室对建筑的特殊要求。正确的实验室建设流程是首先进行实验室的工艺设计,然后在满足实验室工艺要求的前提下,进行实验室的土建设计。这就要求建设单位咨询专业的实验设计方,在项目的土建设计阶段,就及时介入。如有可能最好带土建设计师一起参观其他单位的实验室以加深其认识。

比较典型的土建设计问题包括:

1)未设计风井,或者风井的位置、大小、数量不能满足要求;
2)未考虑气瓶室,仅按消防用气瓶室设计;
3)未对实验室进行整体的平面规划,分区过于简单或不合理;
4)未考虑仪器的使用情况;
5)未考虑特殊房间功能,如恒温恒湿室等;
6)净层高过低,影响管线布局,装修后空间低矮。

3、实验室设计与承建单位的选择

实验室设计与承建单位应选择国内具有一定规模的企业,必须严格考察其设计、研发、生产和施工能力和资质水准,最好实地考察其已完工的项目和公司所在地。设计单位的设计人员应专业全面、经验丰富、认真负责、队伍稳定。承建单位最好在实验室所在地已承担过建设项目,这样比较熟悉当地情况。此外,由于我国地域辽阔,南北方差异较大,因此就近原则也便于施工和后续的维护工作。设计图纸完成后,最好请第三方机构和权威专家进行详细审核,以避免出现不合理的设计和重大缺陷。在施工工程中,应要求对方配备一名富有实际经验的项目经理,这样有利于进度控制、资源调配、沟通协调。

4、实验室平面布局的设计

实验室平面布局是实验室设计的基础,只有按照功能分区和工作流程的需求做好相应的平面布局规划才能确保后续的水、电、风等专业的设计,可谓牵一发而动全身。因此平面布局设计阶段应尽可能地详细考虑工作和发展的需求,合理配置空间,尽量优化整合。除了布局的优化和仪器设备的摆放位置的设计外,还应充分考虑到人员流动与物品流动的方向是否符合工作要求。例如,为了避免实验人员频繁跑动,前处理室应该和仪器室在同一楼层;气瓶室应和气相色谱仪、气质联用仪等仪器在同一楼层;尽量让单层面积最大化,以避免楼层过多,每一层都要设置洗涤室、样品室以充分利用空间;生物安全室应合理布局洁净区、半洁净区、污染区,以避免交叉污染。

5、实验室配电系统

实验室的配电系统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、等电位连接等)。对配电系统的设计,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,充分考虑配电系统的预留问题及日后的电路维护等问题。为了保证电力的可靠保障,还应考虑不间断电源或双线路设计,不间断电源的容量应符合实际所需并保证一定可扩增区间以满足未来的发展所需。

此外对于某些特殊的区域,如气瓶间则应采用防爆电器元件以确保无安全隐患。墙上的插座应充分考虑需求,例如样品室应留足冰箱的插座、前处理室应预备离心机的插座、门口应预留自动鞋套机的插座、走廊两侧也应考虑到分布一些插座。

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6、实验室弱电系统

实验室的弱电系统主要包括电话、监控、门禁、网络等,弱电系统有一个特点即预置后不可变更,因此不能像强电线路一样可以根据所需任意更改。例如,网络接口应与墙插并列,高度应恰好高过实验台,这样方便日后使用。仪器室应预留足够多的网络接口,不要采用地插形式而应预留足够长的线头以方便仪器台安装时连接到台面网络接口。走廊如果很长,可以在远端预留电话线,方便工作时接打电话,无菌室内外由于隔音效果较好,应预设对讲电话,便于沟通。门禁系统应设在每层实验室的主入口处或其他需要控制出入的地方。

7、实验室空调系统

空调系统不仅仅是控制实验室的温湿度,同时还应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差,令人员和精密仪器有一个良好的工作环境。实验室所在的整栋大楼若采用**空调则一定要能够进行分区域、分时段的模块式管理,以避免加班时因不能正常使用空调而影响仪器的检测性能。**空调管线的布局应结合实验室通排风管道的设计,避免施工的时候交错重叠,影响层高。极端天气情况下,应能确保样品室、气瓶室、超低温冰箱室、精密仪器室、不间断电源室等对温度要求高的区域保持24小时的恒定温度调节。

8、实验室消防系统

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。如对于精密仪器室和无菌室、配电室、不间断电源室而言,其消防就不能采用自动喷淋装置,而应采用气体灭火装置,以避免自动喷淋装置损坏仪器设备或破坏洁净环境。

9、实验室给排水系统

排水系统的管道应耐酸碱腐蚀及有机试剂对材质的融解,应采用PPR或其他材质,而不能用普通的PVC管材,同时也要根据污水的性质、流量、排放规律并结合室外排水条件而定方案。由于大型实验室下水管道复杂,应采取必要措施避免管道堵塞渗漏,如养成良好的用水**惯、放置滤网、设置存水弯、弯头采用45°角连接等。集中供水系统由于成本较高,水质不稳定,因此不推荐使用。为了避免二次污染,可采用感应式水龙头,缺点是容易坏。为了美观,热水器可采用内置式的即热式电热水器。

10、实验室集中供气系统

实验室的很多设备的运行都需要各种各样的气体供应,目前来说以集中供气作为主流设计方案得到广泛使用。气瓶室的安全性必须得到保障,必须采用防爆门、泄爆窗、气体泄漏感应报警装置、所有电器电路均应采用防爆型的、还应考虑防雷、防静电以及空调设备。

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11、实验室通排风系统

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。

通排风系统完善的实验室,应该是环境和谐、安全、健康的工作场所。实验室噪音、房间的换气次数、压差、通风柜有毒气体残留等都是值得关注的问题。另外,样品室和试剂室也应考虑有通排风设备,以免样品带来的异味影响环境;一个现代化的实验室,应设计新风系统;通风柜前方的新风口散流器应采用可以调节方向活动室百叶设计,以避免冬夏季节外界冷热空气直接吹响操作者。

12、实验室家具的选择

实验室家具的选择首先应考虑能充分满足工作所需,主要涉及到台面材质、柜体结构与材质、颜色搭配等要素。例如前处理室应采用耐酸碱的陶瓷板台面、仪器室应采用理化板台面等。台柜的结构主要分为钢木、铝木、全钢三种,实验台的支架又可分为C形、回形,应根据各个单位的需求而定。每个房间台柜的布局、种类、数量也要充分考量,边台、**台、高柜、吊柜等应搭配得当,避免造成日后工作的不便。此外,还有一些细节也应考虑,例如电脑位合理配置,以避免将来使用的不便。

13、实验室室内装修细节

实验室的天花应采用小方格的扣板形式,而不应采用大块的整体结构,这样便于施工和后期维护。为了便于参观检查,参观走廊两侧或大型仪器室可采用落地玻璃幕墙设计,这样更加通透明亮,便于管理,缺点是不能在墙根预留插座,同时门的稳定性较差,造价也较高。实验室若要达到最佳的视觉效果,配色也是一个考虑的方面。搭配合理的柜体、台面、地面、天花会凸显其卓尔不凡的高端特征,令参观者过目不忘,令使用者身心愉悦。

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