浅析中国科学院南京土壤研究所麒麟园区科研楼实验室设计

田恒星

摘要：本文根据科研楼的总任务及建设需求分别从实验室设计原则、设计目标、建筑布局、合理化建议等几个方面进行了介绍，并分析设计时应综合考虑的因素，进而通过科学合理的布局，智能化的环境控制，高效节能技术的运用，满足了土壤所检验检测的技术服务需求。

关键词：建筑布局 合理化建议 节能

Abstract: According to the general task and construction demand of the research building, this paper introduces the laboratory design principles, design objectives, building layout, rationalization proposals and analyzes the factors that should be considered comprehensively in the design, through the scientific and reasonable layout, intelligent environmental control, the use of high-efficiency energy-saving technology, to meet the technical requirements of soil testing.

Keywords: architectural composition rationalization proposal energy saving

1. 项目概况

中国科学院南京土壤研究所麒麟园区位于南京主城东侧麒麟科技创新园内，毗邻青龙山与江宁大学城，自然环境优美，人文气息浓厚，麒麟园区包含A2地块的五栋建筑楼，其中A2-1号楼为综合办公楼、A2-2到A2-5号楼分别为中科院系统重点实验楼，总建筑面积约为40000m²。

2. 设计原则

中国科学院南京土壤研究所麒麟园区是知识创新的基础平台和核心地标性建筑，也是土壤研究的重要平台，其科研楼设计应以科学，健康，实用，节能为前提，以基本功能的高效实现为原则，以做到安全保障，功能合理，流线便捷以及维护方便为目标。

3. 设计目标

项目建设要符合国家规范要求，并需综合考虑各项业务及各个功能区指标要求，放眼长远、留有余量，做好技术创新准备，力争建设成为国内一流、省内领先的科研中心实验室及战略性技术创新的重要基地。

4. 建筑布局

1）建筑概况

本文主要介绍A2-4号楼中国科学院南京土壤研究所国家工程实验室楼，它是一个集科研与教学的服务平台，主要用于生态学、土壤学等学科的研究。建筑物外形长44.8m,宽27.4m.实验楼共十一层，一二楼层高为4.8m，三到十一层层高均为4.2m,建筑面积约12000m².

2. 总体设计思路

1. 竖向分布

根据科研楼实验室的类别及其散发化学气体的危害性程度，并结合人流、物流、废弃物流线和检验流程来确定整个科研楼各楼层区域分布，详细如下：

1）一层和二层分别为仪器层，其设备比较重且通风量比较小；

2）三到十一层为理化层，理化实验室操作的化学物质种类比较多，所散发的化气味也较浓烈、因此需要较大的排风管井，适合布置在建筑物顶部。

2.横向分布

1）办公区与实验区采用门禁控制，相对独立；

2）实验流程顺畅衔接，物流及废弃物运输路线科学方便；

3）实验区、办公区和其他设施组合与配置齐全合理，便于检测办公管理；

4）实验室人、物、污物流程清晰流畅；

5）合理布局，提高空间利用率；

6）在满足实际需求的情况下，实验室主通道兼做参观走廊，可以提高实验室采光及参观效果。

2. 平面布局

A2-4号楼（国家工程实验室楼）平面楼层分布

A2-4国家工程实验室	1F	大型仪器设备实验区	集中供气气瓶间，仪器室，办公室
	2F	大型仪器设备实验区	LC/LC-MS仪器室，GC/GC-MS仪器室，AAS-AFS仪器室，红外仪器室，ICP-MS仪器室，显微镜室，天平室，办公区等
	3F	理化实验区	通用实验室五间、通用仪器室、消解室，仓库、试剂暂存间、会议室、办公区等
	4F/5F/7F/8F	理化实验区	通用实验室六间、通用仪器室、消解室，仓库、试剂暂存间、办公室等
	6F/ 9F	理化实验区	通用实验室五间、精密仪器室、消解室，仓库、试剂暂存间、会议室、办公区等
	10F/11F	理化实验区 洁净实验区	通用实验室五间、精密仪器室、消解室，仓库、试剂暂存间、洁净室、办公区等

5.针对本项目的合理化建议：

重点难点	合理化建议
危化品及可燃气瓶室设计	难点分析：危化品室及可燃气瓶室位置选择及其防护要求。 解决措施： 危化品及可燃气体均应存放在少人走动的低温阴凉处，最好靠楼宇阴面，且要求房间有良好通风。考虑到操作的危险性，应设置强制通风，同时应使用防爆电子装备。 危化品室及可燃气瓶室应采用防爆墙设计，并需校核泄爆面积是否满足要求。
噪声控制	难点分析：噪声的来源：排风机/送风机/工艺性空调机组运行噪声。 解决措施： 1）安装位置重点考虑； 2）采用消声棉或其他吸音材料进行隔音降噪； 3）在空调机组送风管路和回风管路合适位置增加消声器。
环境保护，排废等问题	难点分析：此项目位于民用建筑较为密集的地段，需要同时考虑环评以及对周边区域的影响，避免后期纠纷。 解决措施： 1、考虑到大部分设备都是顶层排放，需要两个问题，第一，所有尾气处理的设置尽量设置在小区的下风侧；第二，排风方向尽量背对小区方向；有条件的考虑高空排放，具体高度参见相关规范要求。 2、后期尽量采用紧凑型设备，并做好遮挡处理。
设备单独接地问题	解决措施： 此项目有很多贵重设备(ICPMS,LC-MSMS等)，要求单独接地，即需提供完备科学的技术手段，合理的室外选址，以满足设备安全需求。
洁净度控制	规避老式风管机的做法，采用组合式净化机组。 1、新、回风经过AHU初中效、高效过滤器三级过滤，以保证进入净化微生物实验室内的空气可以达到相关规范的洁净度要求。 2、合理的压差设置，会在缓冲区域设置气流隔断，进一步阻碍普通区域与实验室核心区域的交叉污染。 3、合理设计换气次数，使得系统内部的空气不停在AHU~房间之间循环，空气得到充分过滤，使得空气洁净度达到设计要求。
能耗问题	实验室为高能耗系统，需要考虑节能设计，如新风预处理设计、通风系统变频设计等，运行能耗将降低30%以上。
选材定位问题	针对实验楼功能定位，推荐选择性价比最高的产品，在核心系统、易损设备等环节（如PVC地面、彩钢板、空调通风设备等）重点考虑，普通设计环节（如地砖、乳胶漆、办公区域装修等）则考虑性价比更高的产品。
后期维护措施	建议做好故障预警设计、设备更换提醒设计等，以便在设备需要维修、更换之前得到系统反馈信息。

结论：

本文综合阐述土壤所科研楼实验室的建筑规划、方案设计以及装饰选材、环境保护等方面，并探讨科研楼建设中容易出现的问题，提出了相应的解决方案，供大家参考。

参考文献

1. 中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ91-2019科研建筑设计标准.中国建筑工业出版社.

2. 中华人民共和国住房和城乡建设部/中华人民共和发展和改革委员会.建标127-2009 疾病预防控制中心建设标准.中国计划出版社.

3. 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局/中国国家标准化管理委员会.GB32146.1-2015 检验检测实验室设计与建设技术要求第1部分：通用要求.中国标准出版社.