王宇，宋小偉

(北京北方世紀(jì)建筑裝飾工程有限公司，北京100089)

1 引言

一個(gè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)師需要在技術(shù)性、安全性、靈活性和品牌效應(yīng)諸多因素中尋找到平衡點(diǎn)。本文以清華大學(xué)汽研所國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——電池安全實(shí)驗(yàn)室的室內(nèi)設(shè)計(jì)和室內(nèi)裝修改造工作為例，闡述了從實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)到裝修整個(gè)過(guò)程中是如何在設(shè)計(jì)理念中體現(xiàn)建筑意圖，是讓裝修改造設(shè)計(jì)更好地為實(shí)驗(yàn)室的功能服務(wù)的一種設(shè)計(jì)體驗(yàn)。電池安全實(shí)驗(yàn)室是2016 年經(jīng)國(guó)家命名的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，是以業(yè)內(nèi)翹楚歐陽(yáng)明高教授為核心的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行電池安全及性能試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室，為更好地承接實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目而對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部進(jìn)行裝修改造。

2 實(shí)驗(yàn)室的平面布局設(shè)計(jì)

動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展得非常好，前景非常廣闊。目前，動(dòng)力電池最重要的問(wèn)題是安全問(wèn)題。動(dòng)力電池安全本質(zhì)是電池?zé)崾Э?。清華大學(xué)電池安全實(shí)驗(yàn)室是專為電池在極端環(huán)境下的安全進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，設(shè)計(jì)這樣的實(shí)驗(yàn)室在國(guó)內(nèi)鮮有參考案例。

實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備如何擺放是實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)之一。設(shè)備擺放看似普通平常，實(shí)際上需要考慮的因素很多：儀器要安全良好地運(yùn)行，能夠妥善地得到保護(hù)；要將運(yùn)行環(huán)境對(duì)其影響度降到最低；儀器設(shè)備相互之間最好不要有影響；實(shí)驗(yàn)人員可以方便地使用等。這些都是在儀器設(shè)備擺放時(shí)需關(guān)注的問(wèn)題。合理地布置實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，不僅需要設(shè)計(jì)人員對(duì)儀器設(shè)備本身，對(duì)環(huán)境安全、供水供電、廢液廢氣的排放等方面的特殊要求要有了解外，還需要具備相當(dāng)豐富的工程設(shè)計(jì)、施工管理等方面的專業(yè)知識(shí)。在歐陽(yáng)明高教授及其助手們的耐心指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)近20d 的工作，反復(fù)推敲出“電池安全實(shí)驗(yàn)室平面布置圖”，在保證實(shí)驗(yàn)室安全的基礎(chǔ)上，既遵守實(shí)驗(yàn)室有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，又滿足了使用者的要求。

圖1 實(shí)驗(yàn)室1 層平面布置圖

在電池安全實(shí)驗(yàn)室具體設(shè)計(jì)中，主要考慮到電池在極端條件的模擬，例如，溫度變化對(duì)電池的影響、濕度變化對(duì)電池組裝時(shí)的影響，以及持續(xù)充電放電情況下對(duì)電池使用壽命的測(cè)評(píng)等[1]。平面布置圖確定后（見圖1），之后的機(jī)電設(shè)計(jì)、消防設(shè)計(jì)、裝飾施工圖設(shè)計(jì)，以及主要空間效果圖設(shè)計(jì)按部就班地實(shí)施開來(lái)。

圖2 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部實(shí)景照片

3 實(shí)驗(yàn)室裝修改造設(shè)計(jì)施工中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題

在具體裝修改造工程中，為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，依照設(shè)計(jì)施工圖，結(jié)合系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)和安裝，進(jìn)行了為期3 個(gè)月的室內(nèi)裝修工程，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部實(shí)景效果如圖2 所示。其關(guān)注點(diǎn)如下：

1）室內(nèi)裝飾裝修以淡雅清新為主色調(diào)，體現(xiàn)簡(jiǎn)約、自然、安全理念，既滿足當(dāng)代實(shí)驗(yàn)室的功能要求，又符合人體工程學(xué)規(guī)范。在設(shè)置實(shí)驗(yàn)室功能隔斷時(shí)，為減輕建筑樓板負(fù)荷，選用了輕質(zhì)材料。實(shí)驗(yàn)室的天花選用不集塵、不易脫落的龍骨支架鋁扣板天花。有需要靜音的儀器設(shè)備，則安裝消音天花板。天花照明采用內(nèi)嵌式防塵燈盤，依照J(rèn)GJ 91—1993《實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》，工作區(qū)照度＞450lx，走道照度＞200lx。并且實(shí)驗(yàn)室內(nèi)噪聲不得高于60dB[2]。根據(jù)要求采用環(huán)氧樹脂自流平處理實(shí)驗(yàn)室地面。

2）溫度變化對(duì)電池影響測(cè)試主要依靠的設(shè)備是恒溫箱。恒溫箱在工作時(shí)釋放出大量的熱量，對(duì)實(shí)驗(yàn)室溫度經(jīng)過(guò)逾20d/次的觀測(cè)，即使在冬季大寒期間，室內(nèi)溫度都能達(dá)到40℃左右。而通用實(shí)驗(yàn)室的夏季空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)計(jì)算參數(shù)，溫度26～28℃，相對(duì)濕度小于65%。為制衡恒溫箱釋放出的熱量，用室內(nèi)空調(diào)制冷來(lái)降低溫度，能耗過(guò)大，也會(huì)加重環(huán)境污染。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，最終確定為空調(diào)和通風(fēng)結(jié)合使用方式，反復(fù)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，選用性價(jià)比合適又滿足功能的型號(hào)?？照{(diào)將冷風(fēng)從實(shí)驗(yàn)室下方送入室內(nèi)，排風(fēng)設(shè)備排出恒溫箱產(chǎn)生的熱量，排風(fēng)設(shè)備與空調(diào)聯(lián)動(dòng)，排風(fēng)風(fēng)量略大于送風(fēng)風(fēng)量，使室內(nèi)形成負(fù)壓，從而保證整個(gè)溫控系統(tǒng)在較小的能量消耗下達(dá)到理想狀態(tài)，減小環(huán)境污染[3]。

3）在電池設(shè)計(jì)組裝過(guò)程中，濕度因素對(duì)電池內(nèi)部影響極大，甚至決定了電池的設(shè)計(jì)是否能取得成功，所以要求嚴(yán)格控制濕度指標(biāo)：濕度達(dá)到露點(diǎn)溫度-40℃，同時(shí)還需要空氣潔凈。實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)面積為600m2，整體調(diào)控濕度難度比較大，又無(wú)必要性。所以，人們采取局部區(qū)域使用潔凈巖棉板密封，降低濕度，從而使機(jī)組設(shè)備所處環(huán)境干燥，達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求?？照{(diào)系統(tǒng)的主要作用是控制實(shí)驗(yàn)室的溫濕度。空調(diào)系統(tǒng)與通風(fēng)系統(tǒng)相互配合，才能真正有效地保證實(shí)驗(yàn)室的溫濕度和室內(nèi)壓力得到有效控制。

4）實(shí)驗(yàn)室的配電工程是根據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的具體要求、實(shí)驗(yàn)人員的具體使用等多方面因素設(shè)計(jì)完成的，區(qū)別于普通建筑。許多儀器設(shè)備對(duì)電路需要靜電接地和斷電保護(hù)。例如，電池充放電設(shè)備既需要380V 動(dòng)力電源，也需要220V 控制電源。依照傳統(tǒng)辦法解決，占用空間比較大，使用過(guò)程中危險(xiǎn)系數(shù)也會(huì)增加。在機(jī)電設(shè)計(jì)和施工時(shí)充分考慮到空間占有與安全問(wèn)題，經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究排比方案，通過(guò)屢次比較，最終確定三相五芯雙電源插座，既保證了設(shè)備正常用地，又節(jié)省了空間。

5）實(shí)驗(yàn)室的消防工程、給排水、排煙排氣等系統(tǒng)工程是不可掉以輕心的。除按照有關(guān)規(guī)范施工安裝外，還要滿足電池安全實(shí)驗(yàn)室的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

從本次實(shí)驗(yàn)室的改造設(shè)計(jì)施工體驗(yàn)中，可以得到2 點(diǎn)體會(huì)：

1）實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)需要全面細(xì)致的考慮，如實(shí)驗(yàn)要求、外界環(huán)境、使用安全、裝修材料、節(jié)能環(huán)保等，更重要的是因?qū)嶒?yàn)設(shè)備的要求而設(shè)計(jì)[4]。機(jī)電工程的設(shè)計(jì)和安裝，不但要考慮現(xiàn)有的儀器設(shè)備使用情況，也要照顧實(shí)驗(yàn)室未來(lái)發(fā)展的擴(kuò)容，以及日后電路的維修、預(yù)留問(wèn)題。有特殊要求的實(shí)驗(yàn)空間，要反復(fù)實(shí)驗(yàn)所用的裝修材料、機(jī)電設(shè)備，最后能滿足實(shí)驗(yàn)環(huán)境的要求。

2）未來(lái)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)，不再是實(shí)驗(yàn)室的功能性決定其形式，很可能是形式?jīng)Q定功能。實(shí)驗(yàn)室的功能不僅要滿足科研技術(shù)上的需求，還要和提高創(chuàng)新性、提升生產(chǎn)效率結(jié)合。設(shè)計(jì)、創(chuàng)造出獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，把實(shí)驗(yàn)人員帶出傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室，在一個(gè)充滿儀器設(shè)備、工作臺(tái)的實(shí)驗(yàn)空間中，也能感覺(jué)到自己身處一個(gè)舒適放松、自由交流的場(chǎng)所[5]?；蛟S這種獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境會(huì)更好地把人們聯(lián)系到一起，激發(fā)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新精神。實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)和施工會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)對(duì)象的各異而產(chǎn)生千差萬(wàn)別的種類。在今后的實(shí)踐累積中，希望能夠摸索、總結(jié)出一套規(guī)律性的設(shè)計(jì)和施工標(biāo)準(zhǔn)，更好地為更多的用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)。