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建筑结构牢固以及安全是实验室能够存在的必要条件，合理的布局能使实验室更好地为教学、科研服务，使工作人员能在实验室内舒适、方便、科学地进行科学实验与研究，因此实验室环境是一个非常重要的物质条件。
实验室用房具有一定的特殊性：（1）不同实验室功能不尽相同。由于摆放的仪器设备种类、数量、一次接待使用人数等都不完全相同，因此不同实验室对房间的使用面积要求不一样；（2）实验室由于功能不同，对水、电、气、通风等辅助设施的要求不尽相同。实验室必须有电，但由于摆放的仪器设备功率不同，对实验室用电的容量要求也不一样。有些实验室必须有水，而另外一些实验室，如生化类实验室，不仅需要水、电，而且还需要气、通风等设施；（3）有些实验设备的重量非常大，超出了一般用房的承载力；（4）部分实验室用房位置具有特殊性。首先是安装了体积庞大的仪器设备的实验室用房要求交通方便、通畅，大型运输工具能够进出方便，容易产生污染以及易燃、易爆的实验室用房应远离其他用房；其次是实验室用房空间位置的特殊性，如体积庞大的重型实验仪器设备，需要安装在楼房一层的房间，而需要存放在干燥通风环境下的实验仪器设备，则不能摆放在楼房一层的房间。实验室要根据各学科的特点，合理安排位置和布局，既要充分利用空间，又要方便工作人员操作。同时，兼顾设施和设备的专业要求，体现人文关怀，如有放射性的仪器设备应该远离人群并有很好的防护墙，进行感染性生物实验的实验室要有很好的安全防护设备，会产生巨大振动和噪音的机械单独存放一屋等。
体育科研的建筑布局总的来说分两种，即实验区和辅助区。实验区的实验室，与常规实验室有相同之处也有特殊要求，常规类如生物类、化学类实验室，体育特色实验室则包括体能训练实验室、身体机能评定实验室、低氧训练实验室等。需要根据不同类别合理安排实验室布局。体积大、自重高的仪器设备尽量安排在楼层的最底层，便于搬运和安全使用，如高速跑台、气体代谢分析仪、DAVID等张训练器等。有些需要通风、干燥的实验室应安排在楼房的高层。辅助区应设有办公室、会议室、库房、机械室、机房、资料室、展室等。需要供参观的区域应安排在醒目显眼的地方，如楼梯门口的展室；需要避开人群的区域可以安排在角落或者高层，如库房、放射性实验室等。
做好实验用房科学合理规划设计意义重大，需要在实验用房规划设计之前，为设计人员提供素材和要求，设计人员根据用户的具体要求设计出科学合理的实验用房。研究类实验室不仅种类多、面积大，而且对用房的要求高。做好实验用房科学合理规划设计，一次投入使用，既能够加快实验室的建设速度，又能够避免重新改造造成的浪费，同时能够保持原先房屋设计的美观。所有实验室，既要保证建筑功能的要求，又要充分利用自然采光和通风，提高建筑的经济适用性。
实验用房在房屋规划设计前，仅知道房屋的大致用途、建筑面积或使用面积多大、具体位置和楼层数是不够的，还需要做大量的工作。首先，需要了解该房屋的具体用途，从实验项目开始，了解每个实验项目仪器设备的名称、数量、重量、占地面积以及实验人数等；其次，需要了解每个实验项目是否需要水、电、气等辅助设施，并明晰对水、电、气等的具体要求；再次，需要了解该实验对环境的要求，如温度、湿度、噪音等。只有做好充分的调查，才能对实验用房提出合理的要求。做好调查研究是实验用房科学合理规划设计的基础，在此基础上才能对实验用房及其辅助设施等进行科学合理的布局。
在充分掌握第一手资料和做好合理布局的基础上，根据每个实验项目仪器设备的数量、占地面积和辅助设施占地面积以及一次接待实验的人数等，提出房间的使用面积；根据实验项目的需要，提出房间水、电、气等辅助设施的要求，对于大型仪器设备，需要提出房间的承载力、高度以及房屋内外的运输通道等。另外，根据实验仪器设备和实验台桌在房间摆放的位置，提出水、电、气等辅助设施在房间的准确位置，这样为设计人员提出准确、具体的要求，以便设计出更科学、更合理、能满足用途的房屋。提出合理要求是实验用房科学合理规划设计的前提。
实验室设施的设计包括以下几方面内容。
体育科研主要开展运动员实验，如对一名高水平运动员进行体能测试，往往是2~3名工作人员接待一名受试者，同时接待的测试人数较少，因此房间以放置设备为主，实验室房间大小根据设备所占的空间和辅助设施为主，再考虑为数不多的研究人员或测试者和受试者。其他辅助区如办公室，则可根据家具大小和使用人数来决定面积。
除房间外，通道也是不可缺少的，包括楼梯、电梯、走廊。楼梯和电梯根据使用人数和频率来决定宽度和承载量；决定走廊宽度的因素则包括交通量、建筑物的长度以及门是内开还是外开等，分单面走廊、中间走廊、检修走廊、安全走廊与参观走廊、设备管理走廊等。单面走廊一般宽1.5米，中间走廊宽2.0~2.6米，其他走廊根据需要而决定。
电力系统分为照明用电、动力用电和设备用电。设备如离心机、洗板机、排风机、空压机等，这些设备的起动运行会产生不同程度的干扰电流，会影响检验仪器的结果，因此需要配备专门的设备用电。设备电力网络要采用不间断电源（UPS）与市电双回路设计，确保仪器运行不受停电或UPS故障的影响，如超低温冰箱常年开启不能停电，若停电会造成试剂和样品的损坏。动物实验室照明灯具有定时控制系统，实验室应采用可调光照明系统，能够通过系统对灯光进行光亮度的调节，并能够设定调光系统定时开启，从而保证了动物室实验动物对光亮度的需求。
应根据当地气候、实验室规模和成本来确定使用中央空调控制还是分体式空调。如果资金充足，最好使用空调自控系统，整个系统由现场控制器直接控制，由中央控制机负责实时监控，随时调整每室的温湿度。另外，还可在每室设分控器，调整每室的温度。空调系统的控制设备主要包括用来测量相关参数的各类传感器、用来执行系统指令的各类执行器、用来对系统实施监控的控制器。传感器包括室内外温度、湿度传感器，室内二氧化碳传感器，室内传感器外压差，风道温度、湿度传感器，水流温度、流量传感器。执行器包括送风、回风、新风及排风风阀执行器，送风机、回风机转速计喷淋水泵变频器，电动三通阀，防冻开关。控制器包括风机盘管内置控制器、电加热分级控制器、DDC控制器等。
例如，动物实验室的温度自动控制系统，在每个实验室设有一个温度传感器，将感应到的温度变化由监控室、温湿度控制器面板数字式显示，可使工作人员随时观察、记录温度数值，系统中有一个温度传感器，它们将所测得的温度数值送至现场单片机中显示，求和并算出平均值与设定温度值进行比较，实测温度的平均值与设定温度值的差值作为控制信号送至系统冷、热水管道中的电动水阀门，调节电动水阀门的开度大小，控制制冷（供热）系统送至冷热交换器中的冷量（热量），从而达到精确连续调节实验室内的空气温度。
湿度自动控制系统。当实验室内的湿度低于系统设定值时进行差值比较，由此输出一个控制信号给电磁阀，使电磁阀打开，让蒸汽进入二次蒸汽加湿机使其开始加湿。当湿度高于系统设定值上限时，传感器将测量值送给控制器，输出一个控制信号给电磁阀，使其关闭，停止加湿。
压强梯度的控制系统。实验室内某个房间内的压强梯度因某种原因（房门未关严，送风量减少，生物安全柜的启动等）低于或高于设定值时，高精度微压差传感器将压强梯度测量值送给现场单片机，与压强梯度设定值进行比较，输出一个控制信号给房间的送风管道出口前的电动风阀，使其加大阀门的开度增加送风量，增加该房间的大气压强，直至该房间的压强梯度达到设定值为止。当压强梯度高于设定值时，控制过程向反方向进行，压强梯度传感器测量值送给现场单片机，与压强梯度设定值进行比较，输出一个控制信号给该房间的送风管道出口前的电动风阀，使其减小阀门的开度，减小送风量，减小该房间的大气压强，直至该房间的压强梯度达到设定值为止，使动物实验室内的压强梯度始终保持在设定值上。
消防系统采用烟感、光感、热感等传感器及喷淋头和火灾报警系统组成。当有火警信号时，相关的给排水系统的高压水泵启动供喷淋水。实验室和室外的走廊采用的是喷淋灭火系统，喷头通过钢管与实验室消防水管相连。实验室消防系统相对独立，可以不受人为控制自动监控、运行。消防系统的监控设备主要有布置在每个房间的光电感烟探测器、电子感温探测器，布置在走廊的声光报警器，控制喷淋系统的湿式报警阀等。系统由火灾报警控制主机负责监控。另外，还包括一些手动装置，如紧急启停按钮。
通信系统要坚持对外、对内联系方便，便于管理的设计原则。在重要的实验场所，除了设置普通的电话接口外，还应设置ISDN接口，以保证设备仪器厂商通过计算机与仪器联系，并对仪器进行维护以保证其正常工作。目前，我国的公共通信网已趋于成熟，再结合大楼内的综合布线系统，已很容易实现上述要求。综合布线系统是在智能大楼中构筑信息通道的设施，它采用光缆、铜芯电缆，布置在大楼的垂直管井与水平线槽内，一直通到每一层面的每个用户终端。
实验楼的安全防范系统设计主要体现在图像监控功能设计上，一些重要场所应设置各类摄像机，采用闭路电视技术，模拟或数字记录、多屏幕显示、红外照明装置及切换控制主机，对实验室内部与外界人员的活动及实验设备的状态进行有效的监控，一旦发生危险情况或事故灾害的预兆，立即报警并采取对策，以确保实验室内人员与设备的安全。
采用磁卡、指纹、密码等多种方式控制人员的进出，以保证实验室的安全和秩序。
特殊实验室，如洁净实验室类的动物实验室和细胞培养实验室，还需要设定净化空气的空调送排风系统来保证环境的洁净度和室内的换气次数。外排风系统，如组化、生化实验室做实验时产生的有害废气需要及时排出。
综上所述，实验室自动化系统，是指实验室本身具备的自动化控制功能，能够对保证实验室运行的配电、照明、空调、功能供热、供热、制冷、通风、电梯以及消防系统、安防系统提供有效的安全管理。
科研建筑的特色具有的3个基本要素，即科研的发展进步、建筑的灵活可变、使用者的情感反应。首先要与单位总体建筑风格相符，根据地理位置和环境情况，建造出宏伟或者秀气实用的实验室楼。若不止一栋楼，那么楼与楼之间可以通过连廊结合为一体，各个楼层的实验室通过走道、楼梯和电梯串联起来。为了使建筑看起来不至于单调，每层楼可以建成不一样的构造，体现科研建筑的灵活多变特点。如低层楼层采用大厅构造，全用透明玻璃或者直接建成一间开阔的实验室，在面向院落的内界面采用大面积的透明玻璃，使实验室之间、建筑和环境之间得以交流渗透，既大气又给人开阔的感觉，符合体育事业大气磅礴的特点；高层可以更换另一种风格的建筑构造，实现多变。而特殊实验室可以采用国家标准建造，如洁净实验室，实行密闭建造，为了便于观察，可在墙面设置观察窗。
建筑设计一方面要考虑使用的整体性，还要兼顾建筑区域的生态环境，尽量保留周围的自然环境，还要最大限度地绿化美化。良好的环境不但可以起到净化空气的效果，还可以将实验室产生的有害气体吸收掉。
不论任何科研单位，实验室安全问题一直受到各方关注。实验室安全管理上，首先要提高安全意识，从建筑设计开始，就把安全放在首位，综合考察实验室布局和实验室设施、设备仪器的特点，水、电、气等方面需求，在建筑施工时要特别关注水管、电线、气管道的安全合理的布置。特殊实验室，如化学、洁净实验室还需要使用耐高温和防火材料。另外是抗震设计，实验室各个结构部件必须能连成一体来抵抗地震的破坏，特别是各个结构部分连接的牢固程度是抗震的关键因素。地震对非结构部分的破坏比结构部件大得多，还有相邻的建筑结构，每个建筑单体都有不同的反应模式，建筑之间必须留有充足的间隔空间。夏季多雷电雨，因此防雷、接地设计对任何一个建筑物来说是必不可少的。下水管道的布置也要到位，否则雨水多时容易进入一层屋里，将贵重仪器设备浸泡造成损失。
实验室一旦发生意外，要有防护措施、应急预案，要对所有人进行培训和考核，确认掌握安全应急措施，还要提前对实验室人员进行火灾演练、消防器械的使用培训等。实验室需配置安全设施，如灭火器、沙箱、通风系统、紧急冲淋系统、洗眼器、医药箱、急救包等，条件允许时应配备心肺复苏急救设备。