羊伟庆
(上海信品工程科技有限公司；上海市；200120)
摘 要：实验室设计工作是建筑设计工作中难度较高的，无论是环境或是布局设计均要以严谨的态度进行实施，保证实验室设计与基础需求相一致，促进提升设计效率，以人性化设计模式强化实验室设计效果。同时，也应根据国家现行的规范要求及科研建筑设计标准开展建设，并结合装饰材料设计、机电系统设计、实验室安全标识系统设计等方面开展实验室安全标准设计工作。本文将通过目前阶段实验室设计的主要难点问题，及完善高效率人性化实验室设计的有效措施分别进行分析，对基于高效率人性化实验室设计进行深度探究和思考。
关键词：高效率；人性化；实验室设计
前言：
在保障实验室设计效率的前提条件下，以人性化设计为核心，是促进提升实验室设计效果的关键措施。对此，需要相关设计人员通过多角度进行和思考，深度发掘目前阶段实验室设计工作的主要难点问题，同时结合具体问题进行分析，找到科学有效的解决措施，以此促进推进及提升实验室设计效果与设计效率，为之后的实验工作奠定良好的基础。
1 目前阶段实验室设计的主要难点问题
实验室的设计目标大多数以科学性实验及生物实验等为主要目标，这对于实验室的基础条件要求较高，同时对于实验室设计工作要求较高。在实验室设计工作的不断完善过程中，存在一定的问题与难点，这是影响实验室设计工作效率与效果的重要影响因素。改善这一问题需要从实验室基础的设计难点进行分析，深度挖掘目前阶段实验室设计的主要难点问题，从而促进提升实验室设计效果。对此，需要相关设计人员通过多角度进行分析和思考。
1.1特殊实验室（超净室、高精度恒温恒实验室）等级设计缺乏针对性。
目前实验室设计工作中的一大难点在于对于超净室等级以及高精度恒温恒实验室的需求较高，设计无法精准把握。而当前阶段洁净等级或温湿度等级设计缺乏针对性，多数先按照高标准要求进行建设，这便造成运行能耗高，资源浪费等普遍现象。
1.2机电管路复杂繁琐。
实验室设计与普通建筑设计存在较大的差异，其中机电管路十分复杂繁琐，这是设计的重要难点，更是导致空间整合效果差的主要问题所在。
1.3大型实验设备过多。
在实验室设计工作中，存在很多大型的实验设备，不仅占地面积较大，同时重量过高。而部分原建筑的承重力偏低，不足以保障大型设备的存放，这对建筑的基础承重力要求十分高。
1.4实验室分区不合理。
实验室设计工作中需要以合理的分区为主，对于不同的实验需求设计不同的实验分区，但要避免过多的隔断。这是目前实验室设计的难点所在。
1.5颜色搭配能力不强。
实验设计工作中，颜色的搭配工作是比较重要的元素，过于鲜艳明亮的颜色或过于暗沉的颜色均不适合实验室运用。个性化且具备针对性的颜色设计方案是促进完善实验室设计效果的关键所在，更是目前阶段实验室设计的问题。
因此，在当前阶段实验室设计工作中，存在很多难点问题，找到难点并利用科学的方式将其突破，将会有效促进提升实验室设计效果，帮助强化实验室设计效率，进而达到完善实验室设计体系的发展目标。
2 完善高效率人性化实验室设计的有效优化措施
2.1加强智能化环境系统设计，提升实验室控制精度等级
2.1.1确保人性化特殊实验室系统设计效果
实验室设计工作中对于实验环境洁净等级和温湿度要求而言，需要加强重视，通过多项环节提升实验室洁净等级和温湿度要求设计效果，以人性化设计模式为核心，加强现代自控技术的运用，促进提升实验室设计质量。首先，在实验室设计工作之前，要注重对行业内的实验仪器设计专家和优秀的设计案例进行考察和学习。对此，可以对北京、上海、广州等国内实验室设计优秀的项目进行实地考察，同时在学习过程中与行业的专家进行沟通交流，将其设计的思路和方法进行学习，完善地运用至实验室设计工作中，进而促进提升特殊实验室设计效果。其次，在实验室设计工作中，要想保证人性化的洁净系统设计效果，便要加强注重洁净度与温湿度结合的方式进行设计，以实验室的根本需求及运用方式促进提升实验室使用效果[1]。
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图1 人性化洁净系统设计方案
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2.1.2实验室洁净综合系统
同时对于半导体行业的实验室设计工作，要加强注重以抗静电和抗微振为核心。另外，在实验室设计工作中，加强利用现代化、科学化的设备和系统提升实验室的洁净等级，从多个方面和角度强化科学化设计及人性化设计，以此提出完善的设计方案。对于现代化、人性化实验室设计目标的完成，可以通过空调系统、装修系统、配电系统等多方面进行分析，以此保障实验室设计的完整性和完善性。例如：对于实验室空调系统的设计可以采用现代化的自动化控制和制冷技术作为核心，为实验室的湿度、温度等进行针对性设计，保证实验室的基础条件，促进提升实验环境效果。因此，在高效率人性化实验室设计工作目标中，加强现代化洁净系统的运用，从多角度分析实验室系统设计工作，可以有效促进提升实验室设计质量，充分保证实验室使用效果[2]。
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图2 实验室洁净综合系统
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2.1.3人体操作空间设计
结合国家现行的规范要求及《科研建筑设计标准》JGJ91-2019进行分析，高效率人性化实验室设计需要从环境周围间距、实验仪器摆放高度、工艺布局等方面开展研究，应与人体工程学的要素相结合进行设计。同时，也应对分区设计进行合理设置，应达到人流、物流、污物流互不交叉影响的工艺流线最短，进而可以确保最大程度的满足人体的舒适度，提供实验效率。比如，总长度应为3350-4110，其中，在左图中，图左侧通行区应为760-910、图左侧就坐区应为450-610、中间区域应为910-1060、右侧就坐区应为490-610、通行区为760-910。在右图中，总长度应为3400-2500，标准厚度应为610-690、设备最小间距应为1210。
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图3 实验室人体操作空间设计
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2.2完善空间模拟设计，整合机电管路系统
对于机电管路设计复杂的问题，是目前阶段实验室设计的难点问题，更是需要重点关注的问题。机电管路设计不合理将直接影响实验室设计效果及施工效果，同时在之后的实验室工作过程中会出现一系列不必要的问题和麻烦。优化空间管路设计，将机电管路系统进一步完善和强化，是非常重要的工作内容所在。对此，相关设计人员可以结合现代化机电管路整合方案，完善空间模拟设计工作，同时结合模拟设计的结果指导专业性调整，以此呈现完善的机电管路设计方案，避免施工过程中出现缺乏管路空间的问题。在机电管理系统设计工作中，为了进一步提升设计效果，要加强注重不断完善设计图纸，保证设计图纸的精准性，以此为之后的实际施工工作降低压力。在此过程中，可以通过多部门合作分析的方式对机电管路系统的设计及整合进行探究，挖掘更加科学有效的方法提升管路设计完善性效果。再者，由于实验室会涉及到较多的专业化的机电管道系统，除了常规水电、通排风管路外，还涉及弱电智能化、气路、自控等。尤其是洁净实验室。在科学规划空间的情况下，应对大管路的交叉翻转进行确保，从而保证实验室气流组织顺畅，保证实验效率和安全。
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图4 管路布置示意图
此外，还应采用BIM技术，即现代空间模拟技术整合机电管路系统，它是通过对现场进行模拟而发现问题，并可以提前对各管路系统进行整合，还可以在施工现场运用预先模拟结果进行指导，进而避免返工，并提高工作效率。
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图5 BIM空间整合示意图
2.3加强楼板及梁的加固处理，提升施工质量与效率
在以高效率、人性化实验室设计工作为核心的设计目标中，对于实验室中大型、重型设备的落实问题要加强重视。部分建筑本身的承重能力并不足以支撑大型设备的存放工作，要注重将实验室建筑本身的承重能力提升，继而为之后实验室使用工作奠定良好的基础。对此，相关设计人员可以通过现代化的加固技术对相应楼板与建筑梁进行加固处理，进而为提升施工质量与施工效率做好基础建设工作。
2.4强调实验室合理分区设计，保障基础生物安全
2.4.1对实验室进行合理分区。
为了满足人性化实验设计工作，保障实验生物的基础安全性，对于不同需求的实验室设计可以通过合理分区的方式进行。不同的实验需求背景下对于环境需求、实验室面积、使用人数等元素要以针对性数据为主，一方面为了保证人性化建筑目的，另一方面可以有效促进提升实验室设计合理性，为相关实验人员提供良好的实验环境，进而达到良好的实验效果。同时，还应设置各种安全标识系统，进行现代化的安全标识管理。
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图6 实验室安全标识系统示意图
2.4.2确保空间位置的舒适性。
分区设计实验室这一过程中，要保证科研人员操作空间、休息空间的位置和舒适性。实验人员的工作压力较大，通过合理的休息环境设计可以充分保证实验人员在空余时间进行适当休息和放松。
2.4.3对窗的正确运用。
根据实验室的根本需求将不同采光情况的窗充分利用，以此体现实验室设计的人性化效果[3]。因此，在实验室设计工作中，强调合理的分区设计，可以有效保障研发实验的安全以及实验人员的工作效果。
2.5注重实验室颜色搭配合理性，促进营造良好实验环境
在实验室设计工作中，颜色搭配工作非常重要，不同的色彩会对实验人员产生不同的心理影响。对于实验室内部、休息区域等不同位置的颜色搭配要以人性化目的为核心，结合科学性的颜色搭配方法促进提升实验室设计效果。例如：在针对实验室颜色设计工作中，可以利用浅淡的灰色作为主色，对于棚顶、墙面、地面分别调整色调，为实验室呈现安静、整洁的环境，进而提供良好的环境氛围。此外，还应对装饰材料进行设计，材料在满足“易清洁、不积灰、不产尘”的前提下，需要充分考虑人性化特征，注重搭配色彩，应注重整体以冷色系为主，但还应确保应具有一定的视觉冲击力，以此能够有助于科研人员产生灵感，真正实现“以景动情、以情动人”。而且，还应将大数据等元素与设计相融合，确保信息收集与数据分析效率的提高。同时，实验室重点采用模块化。吊顶、墙壁、地面均需开展模块化设计，可以采用排风管路系统高度集成、配电管路、给排水管路采用高效简单的连接设计，以此不断完善施工工艺，并减少重复性污染，真正实现绿色环保。
3 结论与建议
综上所述，在高效率及人性化的实验室设计目标中，相关设计人员要通过多角度进行分析，结合实验室的基础需求进行设计，充分保证设计效果，同时促进提升实验室设计效率，为实验工作做好基础建设。
参考文献：
[1]张萍.化学实验室通风系统设计方法分析及比较[J].建筑热能通风空调,2021,40(04):88-91.
[2]刘颐.生物安全实验室建筑的人性化设计[J].工程建设与设计,2011(10):41-43.
[3]吴蔚.人性化办公建筑的“实验室”——中国高科技园区规划及建筑设计的探索[J].建筑技艺,2009(08):41-44.
撰写日期：2021-06