歐美實驗室設計專家談實驗室建設未來新方向
距19世紀末,托馬斯·阿爾瓦·愛迪生不經意間把位于Menlo Park.New實驗室中的暖爐煙筒變成處理有毒氣體的通氣裝置,已經過去很久。
實驗室通風設備的先驅托馬斯·阿爾瓦·愛迪生的名字位于美國專利權聲明的1093位上,同時他也是白熾燈的發明者,其發明對當今實驗室的照明系統以及氣流控制系統做出了巨大的貢獻。愛迪生的發明為當今實驗室的能源高效利用,可持續,靈活性以及自動化的進程奠定了基石。
試想一下,如果這位高產的發明家對當今的實驗室進行設計,那他的發明一定會位于行業的最前沿,許多為滿足當下需求的發明,一定還會源源不斷的從他的腦海中不斷地涌出。
當今的實驗室設計人員,必須對實驗室發展的趨勢有一個清楚的認識,同時又要避免一切不必要的額外費用。實驗室設計人員必須不斷地提升其自身的專業知識,例如作為一個專業的實驗室設計人員,其必須熟悉實驗室設施的作用以及其特征,例如某一儀器的可操作性,即該儀器如何與其它的儀器共同配合使用,以及一個一體化實驗室的花費,優勢,劣勢,以及其工作的原理。此外設計人員需要考慮到另外一個重要的問題:如何讓當前的設計不斷滿足今后不斷變化的需求呢?

我們必須意識到,當今的實驗室,并不僅僅只是需要為了科研突破而配備最佳的設施,當進行實驗室設計時,我們并不是僅僅需要考慮其安全和高效的問題。
為了能提高科研的效率,我們在設計的時候,考慮到一個集體和團隊研究的概念,根據Svigals+Partners(該公司已經成立了30年,總部位于紐黑文市,美國,主要業務為建筑設計)的能源設計專家組織的領導者魯伯特先生說道,在封閉的實驗室中,開放環境中進行集體協作,可以最大的提升實驗室研究的輸出和效率。
Goldman Reindorf設計院( 位于美國紐敦的建筑設計公司,對實驗室的設計是其主要業務之一,創新和高效是該公司設計的基準,其綠色實驗室的設計概念是在行業中的佼佼者)的首席設計師,米奇·高曼先生也提到,當今的實驗室設計確實為研究能源提供了一個更加舒適的科研環境,尤其是和1980年的糟糕的實驗室工作環境對比。
在那個年代,對實驗室危險品的管理,包括危險化學品,危險原材料,以及有爆炸可能的氣體等非常的松散,這種松散的管理對實驗室構成了巨大的安全隱患。當前在實驗室裝修設計領域,我們看到了許多重大的突破,這些突破極大的提升了實驗室的安全性能,企業、高校等實驗室都有相應的安全管理部門,同時安全規章制度也在適度的監管下有條不紊的被科研人員執行著。
魯伯特先生講到,提升實驗室空間的靈活性是我們設計方案中重要的一部分,同時我們需要讓科研人員的工作環境更具活力,過去雜亂無章的實驗室儀器可以被當下的一體化,自動化的設備所取代,例如過去在生物實驗室中的暗室,現在已經漸漸的被數字化的攝影裝備所取代了。
當前的實驗室工作環境,越來越靈活,越來越以人為本。過去人們根本無法想象的舒適,高效安全的實驗室環境,現在已經進入到了我們的實驗室生活中來。例如被安裝在通風以及照明設施上的感應傳感器:當人們進入工作區域時,該系統將會被自動開啟,當人們離開時,這些系統將會被自動關閉,這一系統為建立一個更加安全高效和節能的實驗室系統做出了不可或缺的貢獻。

作為Perkins+will( 公司成立于1935年,該公司是一個服務于科學建筑的建筑設計公司,客戶從事于健康,醫療,科研,教學等產業,全球有超過20家分公司,專業人員2000多人)的主席,蓋里·肖先生提到,過去,一些初級科研人員以及博士后等必須坐在他們的實驗室中,重復進行其乏味的科研項目,但是這種情況目前得到了極大的改變。在實驗室系統中,科學研究,會議,研討等活動現在都會在一個舒適的環境中進行,這種環境為研究人員提供了一個隨時進行非正式討論的平臺,作為一個團體,科研人員們可以進行更加高效的研究,同時讓科研團體變成一個更加緊密合作的隊伍。
安德烈先生是一個高級副教授,他提到在他從事實驗室設計的十幾年中,一個重要的轉折點是靈活性的概念的引入,我們需要在設計實驗室的時候就考慮到:將來這個實驗室如何能夠滿足不斷提升的需求呢?此外他認為嘗試著提升實驗室空間的可使用性同樣是一個值得去考慮得問題,最后一點是,在設計中需要把實用性和美觀性相結合,例如在工作區域增加可拆卸的不透明玻璃遮板,這樣既能保證獨立的私人工作空間,又可以在需要進行集體討論的時候,把遮板拆掉,變身為一個集體的開放空間。
那這些觀點的來源到底是哪里呢?安德烈先生說道,這些觀點大多數都是來自個人設計師,因為從事這一行業,我們必須有熱情,有激情,努力致力于提升空間的利用,研究人員的工作效率。建筑師進行研究設計時,還要根據客戶的意見進行個性化的修改,例如客戶所希望的實驗室的功能是什么?客戶到底想要實驗室達到一個什么效果?客戶想要在實驗室里安裝一些什么設施呢?所以我們必須對客戶的需求進行分析考慮,并且把客戶的具體需求考慮進我們的設計方案中。
某些實驗室中,科研人員更希望可以分開工作,這樣他們可以創造更高的生產效率,所以對于這種類型的客戶,我們就不能采用大型開放空間的設計,對于另外一些客戶,他們可能更希望有一個開放性強的研究空間:例如某些教授,他們希望通過一個開放的空間向其學生們展示正在進行中的研究,這樣可以更好的激發學生們的學習興趣,或者向潛在的投資人展示他們的研究成果,這可以更好的引資,安德烈先生說道。
同時他也提到,雖然在實驗室的設計過程中,建筑師可以提供專業的意見,但是作為即將使用實驗室的科研人員,他們的意見往往具有更實用的意義。

從古德曼先生觀點看來,有效性,靈活性,安全性以及可接受性應該是當下實驗室設計中需要被重點考慮得問題,“在過去的幾年中,每次接受實驗室設計的任務時我們都會面對著一些問題”他說道:“良好的實驗室設計可以從根本上幫助我們的客戶解決問題。”
隨著科技的不斷進步,更多能保證科研人員安全的設施被逐漸引入:例如可以隔絕有毒氣體的通風柜以及暖通換氣等設施的不斷更新換代,極大的提升了實驗室的安全性,舒適性等。
我們對實驗室設計方案所做的不斷地努力,目前已經得到了初步成效的展現:國家綠色能源實驗室的首席工程師歐塔·萬格瑞說道:和20年前相比,當下我們耗費更少的能源,但是卻做了更多的工作。
在進行危險材料研究的實驗室中,換氣率是一個需要被考慮到的問題,這些實驗室使用100%的外部空氣,過去實驗室的換氣率是非常高的。但是在當下的化學品研究實驗室中有序的通風柜等設施的應用使換氣的效率比以往更高,這些設施應用的結果是實驗室的換氣率被極大的降低,相應的實驗室能耗也就相應減少。
古德曼先生說道:當前對實驗室需求的改變越來越快,對實驗室每一區域功能的定義也需要非常清晰,如果沒有做好這一項工作,將來對某一區域功能進行重定義,裝修的工作會耗費大量金錢以及時間。當下能夠提供多種可移動的實驗室設備,例如實驗室用的桌椅柜子都被加入了輪子的設計,以及在天花板等位置加入電源輸出等設計。但是這種設計也有其不利的一面,例如如果要采取這種設計,對管道電線的設計將會是另外一個挑戰,設計人員需要不斷地設法去突破這一些限制因素。
現在我們的客戶都希望可移動可更新的實驗室設計模式,將來如果有新的設備進入市場后,他們可以更加輕易用最新的設備取代現有的設備,或者將新的設備加入到已有的實驗室中。
實驗室的安全被客戶不斷提起,對設計人員來說是一個不小的挑戰。Goldman說道,最近他的企業承包了一個制藥企業的實驗室裝修,處于安全顧慮,他們在該實驗室安裝了多重安全鎖系統,任何未經授權進入實驗室的人員是絕對無法進入的!
古德曼先生說道,當下人們安全意識的不斷提升,我們必須去開發一些更好的阻止非授權人員進入特定區域的系統。至于網絡的安全,他認為該領域應該屬于網絡工程師的職能,建筑師不應牽涉其中。
蓋里·肖先生同意古德曼先生的觀點,他說道:“我們曾經為政府部門為抵御外敵研發武器的實驗室做過安全項目,對于安全性,他們有非常具體的要求?!?/span>
對于安全性的另外一個顧慮是,作為商業實驗室,我們的需要和潛在的間諜活動作斗爭。通過設計,我們可以讓人員從走廊燈外部區域看不到實驗室內的電腦屏幕,以及會議室白板上的內容,這是我可以說明的一個設計發展的趨勢。
回到實驗室設計的過程中,古德曼先生提到,通常設計人員都有一些實驗室相關知識,他們都懂基本的實驗室工作原理以及對器具的應用等,這些能讓設計師在對實驗室進行設計的時候更設身處地的考慮到終端用戶的需求,如何讓設計能夠適應這些研究人員需求,以及創造一個更加靈活安全的工作環境。
對于跨學科研究的實驗室,我們需要考慮如何鼓勵大家進行團隊協作,而不是每個人在自己的密閉空間內獨立工作。為了滿足這種需求,我們可以采用一種嶄新的,蜂巢型實驗室的設計。即把每一個部門,每一個部分都在實驗室建筑中互通,結合起來,例如當你步出電梯的那一刻,你就會看到人員在走廊上走動,走廊的另一端緊接著休息室,古德曼先生說道。
蓋里·肖先生提到建筑師專業素養的重要性:我們的建筑師會對客戶提出關于使用實驗室以及相關儀器的專業性意見,因為他們曾經都是科研人員,在過去設計機構會聘請科學家作為外部咨詢人員,但是當下這種做法已經有些過時了,因為雖然這些外部人員可以對研究區域的設計提供意見,但是對科研區域以外的設計:例如行政辦公區域,休息室等的設計,他們顯然幫不上忙。
最頂級的實驗室設計人員都是那些真心為科學研究奮斗的人,他們用專業的設計知識以及科學素養,真正的做到讓實驗室更加高效的服務于科研人員。
本文關鍵詞:靈活,合作,減少能耗,安全
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