鄧潔瑩

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司新城分公司，廣東廣州 510623）

0 引言

社會(huì)文明的發(fā)展動(dòng)力來(lái)源于科學(xué)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)室建筑作為承載科學(xué)技術(shù)研究與突破的重要場(chǎng)所，其對(duì)空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求較高。由于部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有一定危險(xiǎn)性，因此，在空間規(guī)劃時(shí)應(yīng)考慮不同區(qū)域需求設(shè)置相應(yīng)的分區(qū)間隔，以提高實(shí)驗(yàn)室的安全性。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室還應(yīng)具有較強(qiáng)的便捷性，其空間能夠在一定程度上降低實(shí)驗(yàn)難度，以提高實(shí)驗(yàn)效率?，F(xiàn)代化背景下隨著對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展重視程度的不斷提升，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室空間，從而為實(shí)驗(yàn)室工作人員提供更為良好的工作場(chǎng)所。

1 國(guó)內(nèi)外化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建筑空間變化脈絡(luò)

1.1 國(guó)外實(shí)驗(yàn)室建筑空間變化

國(guó)外化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的概念最早出現(xiàn)在16 世紀(jì)90 年代，在帕拉塞爾蘇斯的醫(yī)療化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中受到對(duì)光和熱量需求的影響，實(shí)驗(yàn)室的核心空間一般為熔爐和蒸餾裝置。即最早的實(shí)驗(yàn)室是以熔爐和蒸餾裝置為主導(dǎo)如圖1 所示。

在過(guò)渡和發(fā)展階段中，國(guó)外的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模不斷增大，內(nèi)部的設(shè)備也在不斷完善，包括通風(fēng)柜、長(zhǎng)桌等實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)置以及化學(xué)模型等，使該階段的實(shí)驗(yàn)室更趨于現(xiàn)代化，而且空間結(jié)構(gòu)更加均衡，如代表性的伯克貝克實(shí)驗(yàn)室和隔離服斯瓦爾德大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室等[1]。

在變革和優(yōu)化階段，受到工業(yè)化和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的影響，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中逐漸出現(xiàn)電子設(shè)備及新型實(shí)驗(yàn)裝置，同時(shí)實(shí)驗(yàn)室空間也在朝著集約化、靈活化和安全化方向發(fā)展，使得實(shí)驗(yàn)室空間更加完善，而且能夠滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)的需求，對(duì)現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展起到明顯的促進(jìn)作用。

1.2 國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室建筑空間變化

在我國(guó)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室概念在20 世紀(jì)初期傳入，首個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室由京師大學(xué)堂創(chuàng)建。隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，在1916 年成立了農(nóng)商部工商實(shí)驗(yàn)所，其內(nèi)部的空間結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，而且設(shè)施和儀器設(shè)備較少[2]。隨著實(shí)驗(yàn)室萌芽期向起步階段邁進(jìn)，在新中國(guó)成立后，我國(guó)加大了對(duì)工業(yè)化建設(shè)的重視，由于此時(shí)國(guó)家經(jīng)濟(jì)和科技水平較低，實(shí)驗(yàn)室空間設(shè)計(jì)不足，該階段直接在較大的建筑空間中安裝設(shè)備，缺乏有效的間隔設(shè)計(jì)和安全管理。國(guó)內(nèi)萌芽期實(shí)驗(yàn)室如圖2 所示。

圖2 國(guó)內(nèi)萌芽期實(shí)驗(yàn)室

在發(fā)展階段中，我國(guó)逐步探索符合我國(guó)需求實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)方案，例如，調(diào)整實(shí)驗(yàn)臺(tái)尺寸、更改窗戶(hù)布置方向以及更換儲(chǔ)物區(qū)位置等，但受到建筑自身功能制約，整體通風(fēng)系統(tǒng)仍不夠完善。

受到我國(guó)國(guó)情的影響，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室等相關(guān)科研機(jī)構(gòu)存在停滯階段，該時(shí)期大部分實(shí)驗(yàn)室被破壞，同時(shí)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的研究與發(fā)展停滯不前。

在改革和發(fā)展階段，我國(guó)科研事業(yè)重新起步，并不斷加快研究步伐。受到“科教興國(guó)”等戰(zhàn)略的影響，國(guó)家不斷加大對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的支持力度，這使得該階段實(shí)驗(yàn)室建筑設(shè)計(jì)得到快速發(fā)展，并且使我國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的空間格局更加的經(jīng)典，并且具有先進(jìn)的電子設(shè)備和系統(tǒng)，整體空間規(guī)劃效果更為理想，同時(shí)不同空間功能和效果更為先進(jìn)，為我國(guó)化學(xué)研究水平的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 當(dāng)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建筑空間設(shè)計(jì)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目概況

對(duì)汕頭化學(xué)與精細(xì)化工廣東省實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（一期）進(jìn)行分析，受到習(xí)近平總書(shū)記科學(xué)家座談會(huì)重要講話(huà)精神以及當(dāng)前我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形勢(shì)等因素的影響，構(gòu)建高效便捷、綜合性、全鏈條的科學(xué)研究平臺(tái)是我國(guó)當(dāng)前化工行業(yè)發(fā)展的必要路徑，合理優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室建筑空間設(shè)計(jì)對(duì)推動(dòng)化學(xué)化工研究發(fā)展有著重要意義。廣東省構(gòu)建科技創(chuàng)新合作區(qū)高端前沿化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室總占地面積約62133m2，實(shí)驗(yàn)室凈用地面積約48742.67m2。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部設(shè)施較為完善，而且配置能夠達(dá)到國(guó)際水平，以充分滿(mǎn)足科研需求。汕頭化學(xué)與精細(xì)化工廣東省實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（一期）平面如圖3 所示。

2.2 實(shí)驗(yàn)室建筑空間特點(diǎn)

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，為達(dá)到協(xié)同創(chuàng)新效果，在空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中融入化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的實(shí)際需求，同時(shí)融合創(chuàng)新理念使整體空間設(shè)計(jì)質(zhì)量得到充分提升。實(shí)驗(yàn)室建筑空間的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在3 個(gè)方面。

（1）整體性。汕頭化學(xué)與精細(xì)化工廣東省實(shí)驗(yàn)室在建設(shè)過(guò)程中嚴(yán)格遵循“戰(zhàn)略急需、支撐產(chǎn)業(yè)”的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和構(gòu)建，意在借助實(shí)驗(yàn)室完成科研項(xiàng)目，促進(jìn)廣東省及全國(guó)化工產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展[3]。實(shí)驗(yàn)室建筑空間設(shè)計(jì)應(yīng)具有較強(qiáng)的整體性，通過(guò)全鏈條的研究和發(fā)展，在廣東省區(qū)域化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)前沿科技進(jìn)行開(kāi)發(fā)和研究，加快成果的轉(zhuǎn)化和落實(shí)。因此，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)得出：實(shí)驗(yàn)室空間應(yīng)滿(mǎn)足整體要求應(yīng)該具備多項(xiàng)功能，而且能夠允許多個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研究，促使區(qū)域整體化學(xué)水平得到穩(wěn)定提升。例如，根據(jù)實(shí)際需求構(gòu)建多個(gè)建筑結(jié)構(gòu)以滿(mǎn)足不同化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究需求，這有利于實(shí)驗(yàn)室研究效率的提升與發(fā)展。汕頭化學(xué)與精細(xì)化工廣東省實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（一期）空間鳥(niǎo)瞰圖如圖4 所示。

圖4 汕頭化學(xué)與精細(xì)化工廣東省實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（一期）空間鳥(niǎo)瞰圖

（2）動(dòng)態(tài)性。該特點(diǎn)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目中較為明顯的特點(diǎn)。在建筑空間設(shè)計(jì)過(guò)程中，借助建筑結(jié)構(gòu)空間創(chuàng)建化學(xué)化工產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，并依據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)創(chuàng)建相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)空間，如設(shè)置需求分析空間、科研分析空間、技術(shù)研發(fā)空間、成果轉(zhuǎn)化空間以及企業(yè)孵化空間，促使實(shí)驗(yàn)室能夠滿(mǎn)足化工科研需求。所有空間按照一定順序結(jié)合形成動(dòng)態(tài)的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，有效支撐科研和化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展。受到產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展過(guò)程中對(duì)空間需求的影響，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)過(guò)程中增加更加專(zhuān)業(yè)且便捷的交流場(chǎng)所，研究人員可以與需求人員進(jìn)行充分交流，借助交流空間的設(shè)備和系統(tǒng)不斷對(duì)技術(shù)研發(fā)的內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化處理，同時(shí)對(duì)科技成果的發(fā)展方向進(jìn)行調(diào)整，從而有效提高化工產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)發(fā)展效率。

（3）開(kāi)放性。實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目建筑空間設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)堅(jiān)持開(kāi)放性原則，隨著科技發(fā)展水平不斷加快，實(shí)驗(yàn)室中的相關(guān)設(shè)備和研究系統(tǒng)不斷更新，為使汕頭化學(xué)與精細(xì)化工廣東省實(shí)驗(yàn)室能夠始終保持前沿水平，實(shí)驗(yàn)室保持開(kāi)放態(tài)度與國(guó)際實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行合作交流，不斷融合國(guó)內(nèi)外資源促使化學(xué)研發(fā)技術(shù)的提升。在建筑實(shí)驗(yàn)室空間設(shè)計(jì)時(shí)需要預(yù)留一定的發(fā)展空間，為后續(xù)的設(shè)備升級(jí)和研究體系優(yōu)化提供空間。

2.3 實(shí)驗(yàn)室空間功能與布局

在實(shí)驗(yàn)室空間功能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合化學(xué)科研需求進(jìn)行合理規(guī)劃與完善，確保符合化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究需求，使整體實(shí)驗(yàn)室建筑成為多元功能的有機(jī)聚合體。通過(guò)結(jié)合不同實(shí)驗(yàn)室研發(fā)需求對(duì)實(shí)驗(yàn)室建筑中的功能空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理劃分，從而使空間的功能性得到提升[4]。例如，根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行劃分時(shí)應(yīng)將具有氣體排放需求的實(shí)驗(yàn)室設(shè)置在建筑頂層，以減少排氣管道的敷設(shè)長(zhǎng)度，提高安全性的同時(shí)有效控制施工成本。在大型設(shè)備或在運(yùn)行中產(chǎn)生較強(qiáng)振動(dòng)和噪聲的實(shí)驗(yàn)室放在底層，以免對(duì)下層結(jié)構(gòu)中的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響。

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部功能空間之外，同樣應(yīng)設(shè)置研究人員交流和生活的區(qū)域，設(shè)置中心區(qū)域，并將其作為交流空間，不同實(shí)驗(yàn)室功能區(qū)域均能夠通過(guò)核心交流空間完成交流與溝通，從而提高合作質(zhì)量。增加公共空間如地下車(chē)庫(kù)、停車(chē)坪、休閑娛樂(lè)空間等。完善交通區(qū)域的構(gòu)建，設(shè)置行車(chē)、行人區(qū)域，使整體交通組織更加順暢。汕頭化學(xué)與精細(xì)化工廣東省實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（一期）室外區(qū)域如圖5 所示。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室空間功能設(shè)計(jì)時(shí)需要加強(qiáng)對(duì)消防系統(tǒng)的構(gòu)建，嚴(yán)格遵循相應(yīng)的建筑消防設(shè)計(jì)要求增加消防通道，并結(jié)合不同實(shí)驗(yàn)室的危險(xiǎn)等級(jí)分別設(shè)置相應(yīng)的應(yīng)急處理措施，保障實(shí)驗(yàn)室空間安全。

3 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建筑空間的未來(lái)發(fā)展

回顧國(guó)內(nèi)外化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建筑的設(shè)計(jì)歷史，能夠發(fā)現(xiàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建筑空間設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)室空間的完整性和服務(wù)空間的開(kāi)放性一直以來(lái)在建筑設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。該空間設(shè)計(jì)理念具有明顯的優(yōu)勢(shì)，其能夠進(jìn)一步優(yōu)化不同空間的功能效果，同時(shí)使空間結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔凝練。

結(jié)合當(dāng)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)室空間的設(shè)計(jì)情況，對(duì)未來(lái)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建筑空間設(shè)計(jì)方向進(jìn)行分析，能夠發(fā)現(xiàn)其發(fā)展方向主要分為4 個(gè)方面。

（1）建筑空間的開(kāi)放性設(shè)計(jì)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室建筑的空間設(shè)計(jì)越發(fā)趨于開(kāi)放共享，在開(kāi)放型環(huán)境中，研究人員的工作競(jìng)爭(zhēng)性更強(qiáng)，有利于激發(fā)創(chuàng)新思維和研發(fā)的積極性。同時(shí)在共享空間中，研究人員之間能夠互相交流，更容易碰撞出創(chuàng)新思維火花，從而促進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的發(fā)展。在空間設(shè)計(jì)理念發(fā)展中應(yīng)不同優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室的整體結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)和工作需求以及化學(xué)研究危險(xiǎn)性等影響因素進(jìn)行空間劃分，充分提高實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放性[5]。

（2）功能簡(jiǎn)潔性設(shè)計(jì)。在未來(lái)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建筑空間設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿(mǎn)足化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化功能區(qū)域的設(shè)計(jì)，例如，針對(duì)管線(xiàn)布局和電氣系統(tǒng)等空間中應(yīng)盡量簡(jiǎn)化相關(guān)區(qū)域的設(shè)計(jì)，保障安全性的同時(shí)避免其對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究帶來(lái)影響。

（3）空間結(jié)構(gòu)靈活性設(shè)計(jì)。未來(lái)的實(shí)驗(yàn)室空間設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該增加實(shí)驗(yàn)室的靈活性，由于未來(lái)相關(guān)研究技術(shù)必然不斷升級(jí)和優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)室作為前沿高科技研究結(jié)構(gòu)必然需要及時(shí)更新設(shè)備或調(diào)整空間布局，使整體實(shí)驗(yàn)空間更加高效和完善。一方面，不同空間區(qū)域范圍內(nèi)均留有充足的發(fā)展空間。另一方面，應(yīng)根據(jù)模塊進(jìn)行空間劃分，并支持系統(tǒng)的移動(dòng)調(diào)整，使整體空間功能更為靈活。

（4）智能化設(shè)計(jì)。對(duì)建筑空間進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)時(shí)，首先，借助不同空間構(gòu)建全面的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，便于構(gòu)建智能化體系對(duì)實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理監(jiān)管，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并上報(bào)處理。其次，將實(shí)驗(yàn)室中門(mén)窗、墻壁等結(jié)構(gòu)與智能化系統(tǒng)相結(jié)合，系統(tǒng)根據(jù)需求對(duì)空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而改變建筑結(jié)構(gòu)，滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室升級(jí)優(yōu)化需求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建筑空間設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)研發(fā)需求和行業(yè)發(fā)展要求進(jìn)行合理構(gòu)建，堅(jiān)持整體性、動(dòng)態(tài)性和開(kāi)放性特點(diǎn)，不斷完善實(shí)驗(yàn)室建筑空間設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步提升整體空間的功能性，同時(shí)為研發(fā)人員提供更加適宜的工作環(huán)境，最終促進(jìn)我國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究水平的提升。