微生物实验室设计思路解析

食品微生物实验室建设必须遵守国家有关法律、法规,从工作实际出发,正确处理好现状与发展、需要与可能的关系。必须坚持科学、合理、实用、节约的原则,根据服务人口数量、服务内容与需求量等因素,结合区域经济发展水平和卫生规划,在满足基本功能的同时,体现标准化、智能化、人性化的特点,适当考虑未来发展的需要,确定实验室建设规模。

现代化的食品微生物实验室在功能上涉及给水、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,同时要考虑环保、安全、可持续性发展等诸多因素,是一个复杂的系统工程,基本设计需要注意以下几个方面,如图1-1。

图1-1　现代化专业食品微生物检验实验室主要涉及的工艺技术

(一)合理定位,科学规划

实验室定位是指预期要达到的水准。如实验室在国际、国内的定位或行业(系统)内的定位,实验室在所处地理区域的定位,在社会中的定位,例如行使政府职能、第三方检测、通用实验室或食品企业质量检测等。

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,确定整个实验室3～5年规划的过程,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,学习其经验和教训。实验室建设流程如图1-2。

图1-2　实验室建设流程

(二)实验室设计应先于土建设计

按照GB 50346-2011生物安全实验室建筑技术规范的要求进行实验室设计,应充分考虑安装、调试、维护和升级等方面对建筑有着特殊要求。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。建设单位应在项目的土建设计阶段,就及时介入,多与专业的实验室设计方沟通。

(三)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。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,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。

(四)实验室布局的设计

实验室应符合当地城市建设总体规划,其选址要充分考虑利用城市基础设施、地形规整,交通方便、避让饮用水源保护区、避开化学、生物、噪声、振动、强电磁场等污染源及易燃易爆场所。实验用房宜与办公等其他功能用房分开设置,不同类别实验室建筑宜独立设置,合理分区。实验室建筑宜处于最小风频上风向。如果各类实验用房集中在一个楼宇的,垂直布局由上至下宜按照毒理(包括动物实验室)、理化、微生物依次安排。业务、实验、行政及保障等各类功能用房集中在一个楼宇的,实验用房宜置于楼宇上部,楼层平面宜为中廊式。实验区位于楼层一端,垂直通道、实验人员办公及生活等其他区域位于楼层另一端,与实验有关的辅助用房可置于上述两个区域之间。实验室开间模数宜为3.5 m～4.0 m(以3.6 m为佳),进深宜为6.0 m～9.0 m。有洁净度、压力梯度、恒温恒湿等特殊要求的实验室净高宜为2.5 m～2.7 m。在确定建设高度时,应尽量扩大技术夹层的高度。实验室走廊净宽宜为1.6 m～2.0 m,普通实验室门宽以1.1 m～1.5 m(不对称双开)为宜;有缓冲间的实验室(包括无菌室、洁净实验室、生物安全实验室等结构复杂的实验用房),应留有隐蔽的设备门,供实验设备,尤其是大型设备的进出。(www.xing528.com)

(五)实验室配电系统

配电系统的设计在考虑现有仪器设备情况的同时也要考虑实验室几年的发展规划,也要充分考虑配电系统的预留问题及日后的电路维护等问题。实验室建筑的供电应留有足够的负荷余量,设施应安全可靠,一般采用双路供电,不具备双路供电条件的,应设置自备电源。有特殊要求的,应配备不间断电源。此外对于某些特殊的区域,如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、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。

(六)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,弱电系统预置后不可变更,不像强电线路一样可以根据所需更改。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。

(七)实验室通排风系统和空调系统

实验室通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。通排风系统完善与否,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的活动式百叶设计,以避免冬夏季节外界冷热空气直接吹向操作者。

空调系统不仅仅是控制实验室的温湿度,同时还应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差,给人员和精密仪器有一个良好的工作环境。食品微生物实验室空调系统应采用独立新风、回风与排风通风系统,实验室所在的整栋大楼若采用中央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。实验室通风柜的排风系统宜独立设置,即一柜一管一风机系统,不宜共用风道,不得借用消防风道。实验用房在外墙上应预留潜藏的侧送侧排风口。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 h的恒定温度调节。

(八)实验室室内装修细节

实验室的墙面应采用表面吸附性小、清洗方便的建筑材料。实验室的地面应采用耐腐蚀、耐磨损、易冲洗的建筑材料。洁净实验室、生物安全防护实验室以及其他有特定要求的实验室地面材料还应满足整体无缝隙的要求。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。实验室采取透明化分隔时,应采用不低于1 m的实墙。实验室外窗不宜采用有色玻璃,以免在实验时造成色觉判断误差。对有避光要求的实验室应另行采取物理屏障措施。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。

(九)实验室消防系统

实验楼的建筑耐火等级不应低于二级,消防设施的设置应符合国家有关建筑防火设计规范的规定。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。实验室建筑的抗震设防类别不应低于乙类建筑。实验楼应设置完善的防雷系统。

(十)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溶解,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确定方案。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,如养成良好的用水习惯、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。高度超出城市给水管网水压范围的实验楼,给水系统宜设置变频恒压供水装置。实验废水应设污水处理装置或采取有效处理措施,具备有效去除酸、碱、重金属、有机溶剂及杀灭致病微生物的功能,水质达到污水排放标准。装置结构应设调节池、物化处理单元、生化处理单元及消毒单元。

(十一)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,主要涉及台面材质、柜体结构与材质、颜色搭配等要素。面材应具备耐腐蚀、易清洗、防火的特点,例如前准备间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。充分考量每个房间台柜的布局、种类、数量,边台、中央台、高柜、吊柜等应搭配得当,避免造成日后工作的不便。微生物实验室洗手水嘴宜使用非触摸式;实验室水槽、下水管道应耐酸、碱及有机溶剂,并采取防堵塞、防渗漏措施。存在生物危险因素的微生物实验室污染区不得设置地漏。此外,还有一些细节也应考虑,例如电脑位置合理配置,以避免将来使用的不便。