大型環(huán)境實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究

賴煜東

（宜昌測(cè)試技術(shù)研究所，宜昌 443000）

引言

環(huán)境試驗(yàn)是指為提高和驗(yàn)證產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)能力而開展的一系列試驗(yàn)，環(huán)境實(shí)驗(yàn)室是開展環(huán)境試驗(yàn)的主要場(chǎng)所。隨著近些年對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境模擬技術(shù)的日益重視，環(huán)境試驗(yàn)行業(yè)得到了快速發(fā)展，各類環(huán)境實(shí)驗(yàn)室也越來越多。與普通廠房相比，環(huán)境實(shí)驗(yàn)室通常具有以下特點(diǎn)：①環(huán)境條件要求多樣，不同試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)環(huán)境要求不盡相同，部分條件差別較大；②空間格局要求多樣，不同類型試驗(yàn)樣品對(duì)實(shí)驗(yàn)室空間要求存在差別；③試驗(yàn)設(shè)備體積大、重量大、固定安裝，且部分需要專門建設(shè)地基，無法輕易移動(dòng)；④涉及的冷卻塔、風(fēng)機(jī)、液壓油源、儲(chǔ)氣罐等外圍輔助設(shè)施多。這些特點(diǎn)決定了環(huán)境實(shí)驗(yàn)室建設(shè)比普通廠房相對(duì)復(fù)雜，充分、合理的分析與設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)至關(guān)重要。筆者結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提出了一些個(gè)人的看法。

1 實(shí)驗(yàn)室選址

選址即為確定實(shí)驗(yàn)室坐落的區(qū)域和具體位置。實(shí)驗(yàn)室選址是一項(xiàng)高度科學(xué)、影響深遠(yuǎn)的工作，必須綜合考慮各種因素，確定最佳方案[1]。若在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)后發(fā)現(xiàn)選址錯(cuò)誤，則損失難以挽回。應(yīng)根據(jù)企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略，確定實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)模和業(yè)務(wù)范圍，進(jìn)而確定實(shí)驗(yàn)室所需場(chǎng)地面積、房屋類型、人員配置和設(shè)備配置等內(nèi)容，并對(duì)選址提出具體要求。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)地點(diǎn)既要利于自身業(yè)務(wù)開展，又不易受到外界環(huán)境的干擾，同時(shí)應(yīng)盡量減小實(shí)驗(yàn)室對(duì)環(huán)境的不利影響。主要考慮以下方面：

1）選址區(qū)域

為便于業(yè)務(wù)開展，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)選擇建設(shè)在交通便捷、基礎(chǔ)設(shè)施完善、目標(biāo)客戶和配套單位相對(duì)集中的區(qū)域。大部分實(shí)驗(yàn)室通常建設(shè)在城市工業(yè)園區(qū)，既便于與試驗(yàn)客戶的交流協(xié)作，也可有效支持實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行過程中的各項(xiàng)需求。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)盡量遠(yuǎn)離鐵路、地鐵、機(jī)場(chǎng)、高壓輸變電站等場(chǎng)所，避免對(duì)實(shí)驗(yàn)室造成不利影響。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)盡量遠(yuǎn)離居民區(qū)，避免試驗(yàn)中的振動(dòng)、噪聲對(duì)周邊居民造成影響。

2）場(chǎng)地要求

許多工業(yè)園都是由農(nóng)田改建而來的，其土質(zhì)較軟易下陷，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)選擇地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、承載力較好、地勢(shì)較高、遠(yuǎn)離山體的場(chǎng)地。力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備在工作時(shí)會(huì)對(duì)地基造成振動(dòng)、沖擊等影響，若地質(zhì)承載力不足將引起地面的坍塌和下陷，進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室其它設(shè)備的變形、斷裂等。振動(dòng)臺(tái)、離心機(jī)、步入式試驗(yàn)箱等設(shè)備通常為下沉式安裝，若實(shí)驗(yàn)室地勢(shì)過低，一旦遭遇暴雨引起雨水倒灌，則將造成重大損失。

2 建筑設(shè)計(jì)

建筑設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中最關(guān)鍵的任務(wù)之一，一旦實(shí)驗(yàn)室建筑設(shè)計(jì)確定了，設(shè)備設(shè)施布局、樣品運(yùn)轉(zhuǎn)路線和人員活動(dòng)區(qū)域等也就基本確定了，想在建設(shè)完成后再調(diào)整將非常困難。良好的建筑設(shè)計(jì)利于實(shí)驗(yàn)室管理和運(yùn)行，不合理的設(shè)計(jì)則可能給實(shí)驗(yàn)室工作帶來各種不便。由于不同環(huán)境試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)建筑條件要求各不相同，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室建筑設(shè)計(jì)比普通廠房更加復(fù)雜。在建筑設(shè)計(jì)之前，應(yīng)充分調(diào)研各試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)環(huán)境條件的需求，將同類型條件進(jìn)行整合, 并將相互有影響的分開，為實(shí)驗(yàn)室建筑設(shè)計(jì)提供技術(shù)輸入。

根據(jù)所施加應(yīng)力的類型不同，環(huán)境試驗(yàn)大體上可分為氣候環(huán)境試驗(yàn)、機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)、生物環(huán)境試驗(yàn)、化學(xué)環(huán)境試驗(yàn)、綜合環(huán)境試驗(yàn)五類，這些類型試驗(yàn)所需的環(huán)境條件各不相同，具體見表1。

由表1可以看出，實(shí)驗(yàn)室大部分試驗(yàn)項(xiàng)目所需空間應(yīng)為開闊、高大的廠房，同時(shí)也需要一些樓房以滿足部分試驗(yàn)項(xiàng)目的獨(dú)立空間需求。為便于工作開展，實(shí)驗(yàn)室整體建議采用廠房加樓房的形式，廠房部分用于建設(shè)氣候環(huán)境試驗(yàn)、機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)、綜合環(huán)境試驗(yàn)等條件，樓房部分用于建設(shè)生物環(huán)境試驗(yàn)等有獨(dú)立空間需求的試驗(yàn)條件，同時(shí)也用作辦公、接待、休息等場(chǎng)所。

表1 各類試驗(yàn)環(huán)境條件一覽表

在明確設(shè)計(jì)輸入后，實(shí)驗(yàn)室除應(yīng)滿足相關(guān)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范以外，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾方面：

1）在建筑設(shè)計(jì)的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)提前對(duì)擬建的試驗(yàn)條件進(jìn)行布置規(guī)劃，確保建筑與試驗(yàn)設(shè)備相互間匹配。實(shí)驗(yàn)室大體可分為試驗(yàn)區(qū)和非試驗(yàn)區(qū)兩部分，試驗(yàn)區(qū)用于布置各類試驗(yàn)設(shè)備、設(shè)施，是開展試驗(yàn)業(yè)務(wù)的主要場(chǎng)所；非試驗(yàn)區(qū)包括辦公區(qū)域、接待區(qū)域、休息區(qū)域等，支持實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行過程中的各項(xiàng)管理、保障工作。試驗(yàn)區(qū)和非試驗(yàn)區(qū)不應(yīng)距離過遠(yuǎn)，便于試驗(yàn)開展和實(shí)驗(yàn)室集中管理。

2）振動(dòng)臺(tái)、沖擊臺(tái)等力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備工作時(shí)會(huì)對(duì)地面和整個(gè)廠房造成振動(dòng)等有害影響，嚴(yán)重時(shí)可能引起建筑共振，甚至導(dǎo)致坍塌。因此實(shí)驗(yàn)室廠房地基必須比普通廠房更牢靠，除了增加地樁外，還需要建設(shè)隔振帶，防止振動(dòng)傳遞到整個(gè)房屋。為減少廠房中的大型設(shè)備運(yùn)行時(shí)對(duì)樓房的影響，實(shí)驗(yàn)室廠房部分與樓房部分在結(jié)構(gòu)上建議不直接相連，可采用連廊將兩部分聯(lián)系起來，形成實(shí)驗(yàn)室整體。

3）實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目類型的不同，將試驗(yàn)區(qū)分為溫濕度試驗(yàn)區(qū)、振動(dòng)試驗(yàn)區(qū)、綜合試驗(yàn)區(qū)、霉菌試驗(yàn)區(qū)、鹽霧試驗(yàn)區(qū)等若干部分，不同區(qū)域按標(biāo)準(zhǔn)做好地面標(biāo)識(shí)，便于分區(qū)管理。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)應(yīng)規(guī)劃調(diào)試區(qū)、轉(zhuǎn)運(yùn)區(qū)，便于試驗(yàn)中的樣品調(diào)試與轉(zhuǎn)運(yùn)。試驗(yàn)區(qū)應(yīng)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)辦公室和休息室，以便試驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)辦公與休息。各區(qū)域規(guī)劃應(yīng)科學(xué)、合理，人員動(dòng)線與物流路線不應(yīng)有過多交叉，確保試驗(yàn)產(chǎn)品流轉(zhuǎn)便捷、人員活動(dòng)順暢。

4）實(shí)驗(yàn)室部分輔助設(shè)施如冷卻水塔、冷卻風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)氣罐要求放置于室外，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室外圍預(yù)留放置輔助設(shè)施的相應(yīng)空間。

5）考慮到環(huán)境試驗(yàn)周期長，試驗(yàn)過程需要值班的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)建設(shè)值班人員休息場(chǎng)所，并配備基礎(chǔ)生活設(shè)施，有條件的還可建設(shè)相應(yīng)運(yùn)動(dòng)、休閑場(chǎng)所。

3 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

3.1 電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最基本要求是要符合GB 50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，在保證電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量、供電效率以及人身安全、設(shè)備安全的情況下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室當(dāng)前及未來發(fā)展的用電需求，合理進(jìn)行電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)。[2]實(shí)驗(yàn)室設(shè)備設(shè)施用電多為AC220/380V，50 Hz，三相四線制配電。由市政引入的10 kV高壓電源經(jīng)園區(qū)變配電所降壓為380 V，再引入實(shí)驗(yàn)室配電室。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)設(shè)備多為大功率設(shè)備，單臺(tái)設(shè)備最大功率可達(dá)數(shù)百kVA，部分超大型步入式試驗(yàn)箱甚至可達(dá)上千KVA。為確保實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)尤為重要。

3.1.1 電力容量計(jì)算

實(shí)驗(yàn)室電力容量應(yīng)保證所有設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)電力供應(yīng)充足。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)規(guī)劃建設(shè)的各試驗(yàn)設(shè)備、輔助設(shè)施、辦公設(shè)施以及試驗(yàn)樣品的用電功率計(jì)算總電力容量，同時(shí)還應(yīng)預(yù)留一定余量。由于設(shè)備處于不同工況時(shí)用電功率不同，且大部分情況下實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)設(shè)備不會(huì)全部同時(shí)運(yùn)行，因此實(shí)驗(yàn)室電力容量往往無法精確計(jì)算。一種常用的做法是將所有設(shè)備設(shè)施的最大用電功率相加，再乘以系數(shù)0.4～0.5，得到實(shí)驗(yàn)室所需的總電力容量。

以筆者所在實(shí)驗(yàn)室為例，實(shí)驗(yàn)室主要設(shè)備設(shè)施用電功率情況如表2所示，由表中可得實(shí)驗(yàn)室最大用電功率約為2 470 kVA，乘以系數(shù)0.5為1235 kVA。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有電力由一臺(tái)1 250 kVA的變壓器提供，在實(shí)際運(yùn)行過程中電力供應(yīng)穩(wěn)定，未出現(xiàn)容量不足情況。

表2 實(shí)驗(yàn)室主要設(shè)備設(shè)施用電功率一覽表

3.1.2 電力系統(tǒng)建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室電力系統(tǒng)建設(shè)除滿足供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求外，還應(yīng)特別關(guān)注以下幾個(gè)方面。

1）配電室

實(shí)驗(yàn)室應(yīng)建設(shè)獨(dú)立的配電室，用于控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的電力。配電室應(yīng)盡量接近園區(qū)變配電所和實(shí)驗(yàn)室負(fù)荷中心，便于配電室進(jìn)出線；同時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離高溫、劇烈振動(dòng)、粉塵、積水場(chǎng)所，必要時(shí)還可在配電室內(nèi)安裝空調(diào)控制環(huán)境溫度。配電室的尺寸應(yīng)與用電負(fù)荷大小相適應(yīng)，便于配電柜的操作、巡視和檢修，并考慮未來電力增容的需要。

2）電纜

電纜的選擇是電力系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵步驟，應(yīng)依據(jù)各用電設(shè)備的負(fù)荷大小、電壓等級(jí)確定電纜的額定電流與耐壓等級(jí)，同時(shí)還要考慮電纜敷設(shè)方式、供電距離引起的壓降以及現(xiàn)場(chǎng)溫度等因素，確定電纜的導(dǎo)體材料、芯數(shù)、絕緣材料、截面積等參數(shù)。[3]電纜選定后必須對(duì)進(jìn)行校驗(yàn)，若不滿足要求則須重新選擇。為便于工作開展，實(shí)驗(yàn)室電纜通常采用橋架與線槽方式敷設(shè)。對(duì)于固定安裝設(shè)備通常選擇塑套電纜，對(duì)于移動(dòng)設(shè)備則通常選擇橡套電纜。

3）配電箱

由配電室引出的電力通過電纜連接至各配電箱，配電箱布置應(yīng)盡量靠近用電設(shè)備，便于使用控制。配電箱內(nèi)空開配置應(yīng)根據(jù)用電設(shè)備實(shí)際需求確定，既要滿足試驗(yàn)設(shè)備，也要考慮輔助設(shè)施、試驗(yàn)樣品、測(cè)試桌等用電需求。對(duì)于大功率用電設(shè)備，應(yīng)為其配備獨(dú)立的配電箱。

3.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室大多數(shù)試驗(yàn)設(shè)備工作時(shí)都需要散熱降溫，目前常用的冷卻方式主要是強(qiáng)迫風(fēng)冷和水冷兩種方式。強(qiáng)迫風(fēng)冷方式設(shè)計(jì)簡單、使用方便，但由于空氣比熱容小，冷卻能力較差，一般適用于發(fā)熱量少的小型設(shè)備。水冷方式冷卻效果好，中大型設(shè)備多采用水冷方式散熱，需建設(shè)配套冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)主要包括冷卻塔、循環(huán)水泵、循環(huán)管路三部分。

3.2.1 冷卻塔

根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，冷卻塔大體可分為閉式和開式兩類。閉式冷卻塔具有內(nèi)、外兩個(gè)相互獨(dú)立的循環(huán)水回路，其中內(nèi)循環(huán)回路用于試驗(yàn)設(shè)備冷卻，該回路中的水不直接與空氣接觸；外循環(huán)回路用于冷卻內(nèi)循環(huán)水，通過空氣流動(dòng)和噴淋水實(shí)現(xiàn)與內(nèi)循環(huán)水的熱交換。開式冷卻塔僅具有一個(gè)循環(huán)水回路，回路中的水與空氣直接接觸，通過水蒸發(fā)散熱。與開式冷卻塔相比，閉式冷卻塔具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）設(shè)備冷卻水處于封閉的內(nèi)循環(huán)回路中，水質(zhì)不易受污染，長期使用管壁不易結(jié)垢，散熱效率高，使用壽命長；

2）外循環(huán)回路結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，便于冷卻塔后期維護(hù)及清洗；

3）無需建設(shè)配套蓄水池，僅需采用模塊化水箱儲(chǔ)水，整體占地面積??；

4）多數(shù)具有自動(dòng)控制模式，可根據(jù)內(nèi)循環(huán)水溫自動(dòng)控制散熱風(fēng)機(jī)啟停，節(jié)能效果好；

5）開式冷卻塔需建設(shè)配套蓄水池，閉式冷卻塔整體成本相對(duì)較低。

綜合以上特點(diǎn)，目前大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室冷卻系統(tǒng)均采用閉式冷卻塔方式。閉式冷卻塔為成熟貨架產(chǎn)品，實(shí)驗(yàn)室可根據(jù)實(shí)際需求選購滿足要求的產(chǎn)品，應(yīng)主要考慮以下三個(gè)因素：

1）流量

冷卻塔通常需要滿足多臺(tái)試驗(yàn)設(shè)備同時(shí)運(yùn)行的冷卻需求，因此冷卻塔流量應(yīng)大于各設(shè)備冷卻水流量需求之和。此外，應(yīng)預(yù)留一定余量以滿足后續(xù)其它建設(shè)可能的冷卻需求，通常在設(shè)備需求總流量基礎(chǔ)上乘以余量系數(shù)1.2[4]。

2）冷卻溫差

多數(shù)試驗(yàn)設(shè)備正常工作冷卻水溫要求為5～30 ℃，經(jīng)設(shè)備散熱器熱交換后的水溫通?！?5 ℃，因此一般選擇冷卻溫差為5 ℃的冷卻塔即可滿足要求。對(duì)于地處高溫地區(qū)的實(shí)驗(yàn)室或發(fā)熱量特別大的設(shè)備，則可將此項(xiàng)指標(biāo)提高至10 ℃、15 ℃等。

3）冬季防凍

我國華北、東北等地區(qū)冬季氣溫通常低于0 ℃，地處低溫地區(qū)的實(shí)驗(yàn)室還應(yīng)考慮冷卻塔冬季防凍問題?？捎梅纼鲆捍鎯?nèi)循環(huán)回路中的水，并在外循環(huán)回路中安裝程控加熱電阻絲，以確保冷卻塔在冬季氣溫低于0 ℃時(shí)正常運(yùn)行[4]。

3.2.2 循環(huán)水泵

循環(huán)水泵用于將內(nèi)循環(huán)水箱中的水輸送至循環(huán)水管路中，為冷卻水循環(huán)提供動(dòng)力。由于環(huán)境試驗(yàn)通常連續(xù)開展、周期較長，故應(yīng)選用可長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的水泵，且至少應(yīng)配備兩臺(tái)實(shí)現(xiàn)交替使用。兩臺(tái)水泵可選擇同型號(hào)產(chǎn)品，通過變頻器實(shí)現(xiàn)流量、壓力控制；也可選擇一大一小兩種型號(hào)產(chǎn)品，根據(jù)具體流量需求啟用不同水泵。

循環(huán)水泵的選用主要應(yīng)考慮揚(yáng)程和流量兩個(gè)指標(biāo)。試驗(yàn)設(shè)備冷卻水壓力通常要求為0.2～0.4 Mpa，最大壓力一般不超過0.7 Mpa。實(shí)驗(yàn)室可選用揚(yáng)程為70 m的冷卻水泵，理想情況下水泵出水口壓力約為0.7 Mpa，考慮管路壓力損失等因素，主水管實(shí)際壓力將小于理想值，可滿足設(shè)備使用要求。水泵的流量應(yīng)能夠滿足實(shí)驗(yàn)室各設(shè)備冷卻水流量需求，并與水塔流量匹配，通常以水塔流量的一半為基準(zhǔn)確定水泵流量。

3.2.3 循環(huán)管路

實(shí)驗(yàn)室水管通?？蛇x用鍍鋅鋼管、PPR管、PE管等幾種。PPR管與PE管通常具有重量輕、連接方便、不易結(jié)垢、抗腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，但強(qiáng)度、耐壓性相對(duì)鍍鋅鋼管較差，容易損壞。鍍鋅鋼管強(qiáng)度大、耐壓性好，但長期使用可能引起管道內(nèi)壁生銹，污染水質(zhì)。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)自身需要選擇合適的管材?？紤]到實(shí)驗(yàn)室環(huán)境復(fù)雜，人員、物品流轉(zhuǎn)頻繁，為防止試驗(yàn)過程中的磕碰造成水管破裂，通常選用鍍鋅鋼管，鍍鋅鋼管生銹問題可以通過增加過濾器、凈水器、軟水器來解決。

循環(huán)管路從循環(huán)水泵引出，流經(jīng)實(shí)驗(yàn)室各設(shè)備，最后回到冷卻塔。循環(huán)管路布局應(yīng)與各用水設(shè)備安裝位置匹配，在規(guī)劃設(shè)備安裝場(chǎng)地時(shí)也需要提前考慮水管布置是否方便。為減小管道壓力損失，水管應(yīng)盡量平直，避免過多彎頭。主水管通常選用DN100鍍鋅鋼管，分水管規(guī)格與所連接試驗(yàn)設(shè)備相匹配，通常為DN40或DN50。分水管上相應(yīng)位置安裝閥門控制水流通斷，安裝過濾器濾除管路中的顆粒雜質(zhì)，安裝壓力表和溫度表監(jiān)控水的壓力和溫度。管道上應(yīng)按GB 7231-2003《工業(yè)管道的基本識(shí)別色、識(shí)別符號(hào)和安全標(biāo)識(shí)》的要求做好管道顏色、介質(zhì)名稱、流向等標(biāo)識(shí)。

3.3 環(huán)境控制

3.3.1 溫濕度控制

認(rèn)可準(zhǔn)則、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度、濕度、氣壓等有明確要求，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)采取有效的措施對(duì)環(huán)境條件進(jìn)行控制?？紤]到我國除少部分高原地區(qū)外氣壓差別不大，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)重點(diǎn)做好試驗(yàn)區(qū)溫度、濕度控制。

對(duì)于大空間廠房，不同區(qū)域?qū)貪穸鹊囊笠膊槐M相同，一般采用中央空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)廠房溫濕度的分區(qū)控制，中央空調(diào)可與試驗(yàn)設(shè)備共用冷卻水塔。對(duì)于獨(dú)立空間的試驗(yàn)區(qū)，則可單獨(dú)安裝空調(diào)柜機(jī)實(shí)現(xiàn)溫濕度控制。如果實(shí)驗(yàn)室涉及內(nèi)燃機(jī)、汽車等有尾氣排放的試驗(yàn)樣品，則還應(yīng)考慮安裝新風(fēng)系統(tǒng)。有條件的實(shí)驗(yàn)室還可建設(shè)溫濕度智能測(cè)控系統(tǒng)，通過分布式的傳感器采集環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)終端，從而在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室各區(qū)域環(huán)境溫濕度的顯示、存儲(chǔ)及控制[5]。

3.3.2 照明

實(shí)驗(yàn)室廠房通常為層高超過10 m的單層建筑，內(nèi)部空間較大，照明設(shè)計(jì)既要滿足廠房的實(shí)際需求，又要考慮節(jié)能環(huán)保。應(yīng)依據(jù)GB 50034-2019《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室不同區(qū)域的照明需求進(jìn)行分區(qū)，確定實(shí)驗(yàn)室內(nèi)各區(qū)域照度、功率密度、燈具類型、燈具布局等。LED燈具有能耗低、使用壽命長、反應(yīng)時(shí)間短、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于實(shí)驗(yàn)室照明。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)燈具布局，則可采用DIALux燈光照明設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模擬。應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室配電房中為照明系統(tǒng)配置獨(dú)立配電箱或開關(guān)，并與設(shè)備動(dòng)力電分開，避免因設(shè)備空開跳閘影響照明。各照明區(qū)域也應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的開關(guān)，可單獨(dú)完成相應(yīng)區(qū)域的照明控制。有條件的實(shí)驗(yàn)室還可考慮建設(shè)智能照明系統(tǒng)，利用照度傳感器、紅外傳感器、智能開關(guān)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)照明分區(qū)、分時(shí)、分度自動(dòng)控制[6]。

對(duì)于應(yīng)急照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，則應(yīng)依據(jù)GB 50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》相關(guān)要求，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室房屋結(jié)構(gòu)、平面布置等因素確定。

3.3.3 減振降噪

噪聲是環(huán)境實(shí)驗(yàn)室最主要的職業(yè)危害因素。實(shí)驗(yàn)室噪聲主要來源于各類機(jī)電設(shè)備的旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)、摩擦等，具有聲源多、聲強(qiáng)大、頻段寬、穿透性強(qiáng)、傳播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。人長期處于75 dB以上的環(huán)境中將會(huì)頭暈惡心、注意力不集中、記憶力下降，大幅降低工作效率，甚至引發(fā)工傷事故。實(shí)驗(yàn)室各類設(shè)備設(shè)施及房屋受振動(dòng)影響也可能出現(xiàn)疲勞、裂紋、斷裂等損傷。因此，減振降噪是環(huán)境實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中必須關(guān)注的問題，主要可從聲源、聲傳播途徑及人員防護(hù)三方面考慮。

1）實(shí)驗(yàn)室建筑地基周圍應(yīng)建設(shè)隔振帶，減少振動(dòng)效應(yīng)傳播。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)將產(chǎn)生強(qiáng)噪聲的設(shè)備遠(yuǎn)離辦公區(qū)域及周邊居民區(qū)，有必要時(shí)在實(shí)驗(yàn)室四周建設(shè)隔音墻。在實(shí)驗(yàn)室主體結(jié)構(gòu)建設(shè)完成后，應(yīng)對(duì)廠房頂部和墻面進(jìn)行隔音、吸音處理，如安裝隔音棉、隔音板、隔音門窗等。一種比較有效措施是安裝穿孔吸音石膏板，吸音降噪效果好、安裝簡易、成本較低。

2）在設(shè)備選型時(shí)應(yīng)滿足相應(yīng)噪聲指標(biāo)要求，通常要求在距設(shè)備1 m處噪聲聲壓級(jí)≤85 dB。設(shè)備應(yīng)采取相應(yīng)減振降噪措施，如試驗(yàn)箱低溫管路采用減振工藝管，制冷機(jī)組采用減振彈簧和減振墊，機(jī)械室內(nèi)壁敷設(shè)隔音棉；振動(dòng)臺(tái)地基周圍挖掘隔振溝，機(jī)電部件采用減振平臺(tái)、減振架等。對(duì)于空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、振動(dòng)臺(tái)等主要噪聲源可為其安裝專用隔音罩，隔音罩應(yīng)根據(jù)各噪聲源的外形尺寸、通風(fēng)散熱要求以及現(xiàn)場(chǎng)空間大小確定，以確保較好的隔音效果。

3）相關(guān)數(shù)據(jù)表明，適宜的耳罩或耳塞能夠降低20～40 dB的噪音[7]。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)為工作人員配備隔音耳罩、耳塞等勞保用品，減小噪聲對(duì)人員的傷害。同時(shí)應(yīng)定期組織員工進(jìn)行聽力檢查，發(fā)現(xiàn)聽力損傷時(shí)應(yīng)調(diào)離相應(yīng)崗位。

4 信息管理系統(tǒng)建設(shè)

隨著實(shí)驗(yàn)室管理要求的提高以及工業(yè)數(shù)字化的推進(jìn)，傳統(tǒng)的人工管理模式已經(jīng)越來越無法適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展需求，信息管理系統(tǒng)已成為實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)配。實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS，Laboratory Information Management System）是一套能夠?qū)崿F(xiàn)試驗(yàn)任務(wù)管理、過程控制、數(shù)據(jù)采集和處理以及體系管理等功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它采用信息化的管理手段對(duì)實(shí)驗(yàn)室的人、機(jī)、料、法、環(huán)等要素進(jìn)行全面管理，可有效提高實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行效率和管理水平。在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，信息管理系統(tǒng)應(yīng)與建筑同規(guī)劃、同設(shè)計(jì)、同建設(shè)、同運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)信息管理系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)室的有效融合。

不同專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室采用的信息管理系統(tǒng)各有差別，環(huán)境實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)應(yīng)具備以下主要功能：

1）任務(wù)管理：能夠?qū)崿F(xiàn)試驗(yàn)任務(wù)的創(chuàng)建、下發(fā)、接收、分解、監(jiān)控及歸檔，并可對(duì)試驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行總覽，便于有效掌握實(shí)驗(yàn)室業(yè)務(wù)開展整體情況。

2）試驗(yàn)過程管理：可對(duì)試驗(yàn)策劃、準(zhǔn)備、實(shí)施、結(jié)束等全流程進(jìn)行管理，并將各階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)按照要求存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程的信息化管理。

3）設(shè)備監(jiān)控：能夠與實(shí)驗(yàn)室各類試驗(yàn)設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、集中控制和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，必要時(shí)還可通過手機(jī)APP等方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控。

4）資源管理：可建立人員、設(shè)備、場(chǎng)地等資源的臺(tái)賬，實(shí)現(xiàn)資源統(tǒng)一管理。如對(duì)人員的日?？记?、工作量、培訓(xùn)學(xué)習(xí)、業(yè)績考核等管理，對(duì)儀器設(shè)備的維護(hù)、校準(zhǔn)、維修、期間核查等管理。

5）數(shù)據(jù)管理：能夠?qū)?shí)驗(yàn)室運(yùn)行中采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、分析、處理及存儲(chǔ)，為實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行與改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支撐。

6）文檔管理：可提供實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行所需的各類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)資料、設(shè)備手冊(cè)、試驗(yàn)程序及實(shí)驗(yàn)室體系文件等文檔，可在系統(tǒng)中集中管理、隨時(shí)查閱。

7）設(shè)備故障管理：為積累故障現(xiàn)象，進(jìn)而提煉故障模式，幫助試驗(yàn)人員更快地排除故障，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)試驗(yàn)過程中的故障信息、故障解決方案管理，形成故障決策庫。

8）體系管理：可根據(jù)管理體系各要素的要求設(shè)置相應(yīng)的功能模塊，模塊中具體工作可與相關(guān)人員關(guān)聯(lián)，并具備定時(shí)提醒功能，確保各項(xiàng)體系工作按時(shí)開展。

9）系統(tǒng)管理：系統(tǒng)具有統(tǒng)一的訪問入口，并可為不同部門、角色設(shè)置不同的權(quán)限，實(shí)現(xiàn)功能自定義。如果實(shí)驗(yàn)室有其它軟件系統(tǒng)，還應(yīng)考慮與其它系統(tǒng)的軟件接口適配問題。

除此之外，由于實(shí)驗(yàn)室的組織架構(gòu)、管理體系以及業(yè)務(wù)流程并非一成不變的，實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)還應(yīng)考慮軟件功能的更新與擴(kuò)展問題。[8]目前，市場(chǎng)上已有多個(gè)成熟的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)，功能基本覆蓋環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)要求，各實(shí)驗(yàn)室可根據(jù)自身需求選用滿足要求的產(chǎn)品。

5 結(jié)語

大型環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及多個(gè)專業(yè)的協(xié)作與配合，設(shè)計(jì)與建造難度較大。[9]我國大型環(huán)境實(shí)驗(yàn)室建設(shè)起步相對(duì)較晚，其中還有許多實(shí)驗(yàn)室是由普通廠房改建而來，并不能很好滿足環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的各方面要求，我國的環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與建設(shè)技術(shù)還有較大提升空間。本文對(duì)大型環(huán)境實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的各個(gè)步驟進(jìn)行了簡要說明，對(duì)需要重點(diǎn)關(guān)注的地方進(jìn)行了詳細(xì)介紹，以期對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與建設(shè)有所幫助。