模块化装配式实验室建设——疫苗研究领域PI实验室技术应用案例

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疫苗实验室建设项目

随着政府鼓励疫苗生产企业规模化、集约化发展,国内各大疫苗生产企业为了满足新的发展,不断引进和扩大重点疫苗的生产种类和规模,但国内疫苗生产企业现有资源、研发设施和硬件环境的不足成为其制约发展的瓶颈,研发区域的局促不利于新型疫苗的研发工作开展。故为了尽快改变现状,很多疫苗生产企业提出了新建疫苗实验室建设的规划与需求。

本文介绍了沃柏斯的某疫苗实验室建设项目的主要设计理念与施工方案,深入分析了疫苗领域PI研究型实验室的配套模式和运行模式。

项目设计理念

沃柏斯在此项目设计过程中,采用国际化前沿建设理念,融合美国SEFA先进的实验室设计、制造标准,按照国际、国内标准规划设计,通过模块化定制应用,建设实验室灵活集成研发环境,确保实验室既符合相关法律法规要求,又精准满足科研人员的研发需求与个性化创新需求。

在可持续发展理念指导下,实现模块化,装配式、灵活性、功能集成的安全、智能实验室。

PI实验室 空间灵活配置  

PI实验室模块单元的功能配置以满足疫苗类生物学课题研究作为前提进行设计,在此基础上,兼顾灵活性及可持续发展性,以满足研发课题的更新切换及未来升级的课题研发需求。

灵活性设计的首要体现就是PI实验室模块单元可根据进驻团队的变化和实验课题的变化进行实验场景的快速切换重组,如下图:

场景一,初始实验空间作为独立PI实验室完成各自课题研究,互不干扰。

场景二,当需求更多的PI实验室时,可将原实验室通过模块化功能墙进行空间划分。

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传统的实验室隔墙(如砖墙、轻钢龙骨石膏板隔墙、玻璃隔断、彩钢板隔断)无法实现实验室空间场景的快速切换,二次装修的内耗也不符合安全节能环保的设计原则,因此我们植入模块化型材功能墙来解决这个问题。

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模块化型材功能墙拆卸便捷、重组灵活,功能点位可按模块替换,极大丰富实验室内部布局模式,拓展了实验室的可持续性发展属性。

PI实验室 模块化集成式中央台

具体到房间内部的实验室家具配置上,如何做到在家具层面的灵活性设计,也是本次实验室设计的重点。

例如中央实验台选用的是模块化集成式中央台(下图),模块化集成式中央台相较于传统实验台,具有更强的功能延伸性,模块化配置的功能点位,能满足多种不同仪器设备的集成方案,保证实验室的功能灵活性与可持续性发展。

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偏生物学类型的研究型实验室有些实验操作偶尔也需要在通风条件下进行,因此本项目在设计上没有过多采用价格昂贵的通风柜设备,而是采用的模块化实验台集成式折叠排风罩。

其优点一是排风量相对较小,更加节能,二是需要排风操作时其可作为排风设备使用,不需要排风操作时,其可折叠收纳起来,相应空间可作为普通实验台使用。

 

PI实验室的收纳设计是本案关注的另一个重点,它关乎实验室的EHS管理和科研人员的职业健康。针对不同的实验室仪器设备,我们结合空间、家具做了集成化设计,比如:中央台集成洗瓶机、小推车、设备柜、废固柜等;洗涤台集成废液收集系统、洗眼器、小厨宝、通风水槽罩等;通风柜集成防火安全柜等。通风柜之间放置推拉式试剂柜,占用空间小且使用方便。

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为应对突发事件,实验室区域按规范配备了“紧急安全岛”,集成紧急喷淋和消防设备、医药箱、个人防护设备的产品,实验台底柜抽屉按照物品分类收纳设计。

PI实验室 模块化装配式机电系统

PI实验室吊顶方案采用的是开放的承载式吊顶系统,主要特点为:通用性、灵活多变 、快速装配 、节能性。

依托该系统,所有水、电、气路、通风管线均在型材吊顶实现架构,快接并入“功能天花模块”。实验台能够实现使用末端的水、电、气快速连接,轻松应对研发课题转换带来的末端点位调整。

功能天花以一定间距做好了预留,可以应对随着实验课题的不断变化,在后期扩建、改建实验室中,体现了功能强大的多用途能力和拓展能力。

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PI实验室的排风系统也采用了模块化设计原则,风管采用标准模数设计、装配、安装,并预留充足的支管接口,满足项目后期需求变更。新风管选用的是内保温型风管,保温性能好,非常适合开放式吊顶模式,工厂预制现场快速安装,整体效果美观。

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PI实验室 整体设计规划

本案实验室整体按照以下流程进行基础设计:

整体定位–功能划分–工艺规划–仪器布置–暖通设计–配电设计–气路设计–装修设计。

工艺规划布局以功能性实验室集成定制化建设为重点,着重考虑实验室的研发属性,以“安全、节能、环保”为原则,考虑研发实验室的舒适性、共享性、可视化、装配式、模块化、智能化和可持续性,力争达成实验室建成之后5年内领先,十年内不落后的目标。

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本案研发楼层的整体空间划分为共享休闲区域、交通核区域、实验室区域(PI实验区域+功能性实验区域)、共享会议室、机房区域。独立商业化配套的单个PI实验室模块单元是其建设亮点,可拆分重组的模块化设计理念,满足了业主引进生物或疫苗领域不同规模的独立研究团队的需求。

除了PI实验室模块单元以外,还围绕核心筒配备了暗室、纯水间、消洗室、仪器室、细胞室等多个共享的功能性实验室,工艺流线简化便捷。

作为独立商业化配套,单个PI实验室模块单元包含了主实验室、内部研讨室、组员办公室和PI办公室(如下图)。面积从90平米到175平米不等,可以满足不同规模研发团队的需求。

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智慧实验室

本案设计定位为打造智慧实验室,即通过统一的综合管控云平台将实验室内不同功能的智能化子系统在物理上、逻辑上和功能上连接在一起,以实现信息综合、资源共享。

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通过系统集成技术,可以将各分散系统整合到一起,协同工作,发挥出智能化的优势,实时获取并分析实验室机电设备运行数据,对各种预警情况快速处理,实现降低人工成本、保证运行品质、降低运行能耗,指导优化运营的目标。

作者

李建          沃柏斯  主案设计师

寇相宇       沃柏斯  工艺设计师

沃柏斯作为国家级高新技术企业,以推动实验室的创新与发展为指导,始终把科技创新作为引领和支撑沃柏斯发展的重要战略。秉承“安全为核心,功能性实验室定制化建设”的建设理念,以“保障科研实验环境安全、健康、高效、环保”为企业使命,通过自主研发的模块化装配式实验室产品,打造出以共享实验室为纽带的研发科技创新中心和产业化服务平台,引领行业发展。

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