南京拓展科技有限公司创立于1999年,属国家高新技术企业。专注于实验室建设与智能科技领域的创新实践。融合人工智能、物联网等前沿技术,提供“规划-设计-施工-运维”全生命周期的一体化解决方案,打造智能化、数字化、绿色化的实验室空间。2022年,在实验室领域被江苏省科技厅认定为“江苏省精密智慧实验环境系统工程技术研究中心”。
截至目前,南京拓展科技已服务超2000家客户,完成超3000个实验室项目,包括100余个国家级重点实验室。覆盖大量恒温恒湿实验室、洁净室等高品质实验室建设,涉及光学、半导体、检测检验、新能源等实验室建设。
我司承建的超强超短激光实验装置恒温恒湿洁净系统实现了大面积,高空间(单体实验室面积1000平米以上、使用净高7.5米)的环境下,同时控制温度的波动度及均匀性,达到单点温度波动度±0.1℃/24h以内,温度监控点均匀度达到±0.2℃/24h以内,湿度波动度±1%RH/24h。凭借我司强大的技术支撑和专业能力应用,该项目荣获上海建设工程最高荣誉“白玉兰奖”。
我司完成了国内第一个双层可开启吊顶超高精度恒温实验环境,并保证其温度稳定性保持在±0.1℃、大空间超高精度恒温实验环境(实验室净高4.5m,单间面积450㎡,温度稳定性±0.1℃)以及光学面型实验室(温度波动度±0.05℃、均匀度±0.1℃),为世界级光源项目——高能同步辐射光源的建设提供重要的基础设施支持。
南京南智先进光电集成技术研究院,系南京大学“双一流”建设校地融合首批签约项目、南京市创建“具有全球影响力创新名城”重点建设新型研发机构。南京南智先进光电集成技术研究院南智光电公共技术平台是一个先进的和开放的微纳米技术研发支撑平台,集微米/纳米加工、制造和检测手段于一体。
现有的纳米加工和纳米表征洁净室面积超过3000平方米。洁净室千级区的温度波动范围可以维持在±0.5℃/h,百级区温度可维持在±0.3℃/h,电子束光刻区域为±0.1℃/h。微纳加工洁净室设备包含光刻、干法刻蚀、沉积、表征和其他常见微纳加工设备。
温度控制:恒温恒湿洁净实验室可将温度精度控制在极为狭窄的区间,通常能实现 ±0.002℃~±2℃的精度范围。以高精度的芯片制造实验为例,微小的温度波动都可能导致芯片内部电子元件的性能发生变化,进而影响芯片的质量和性能。而在一些高端的计量校准实验室中,对温度的精准控制更是确保计量器具校准准确性的关键因素。
湿度控制:湿度方面,其波动幅度能维持在 ±1.5% - ±5% 之间。在纺织行业的纤维强度测试实验中,环境湿度的变化会显著影响纤维的含水量,从而改变纤维的物理性能,使得测试结果出现偏差。而对于药品研发实验室,合适且稳定的湿度环境对于药品的稳定性研究至关重要,过高或过低的湿度都可能导致药品变质,影响研发进程。
洁净度保障:依据不同的实验需求,实验室的洁净度可在 ISO 1 级至 ISO 9 级的梯度标准间切换。在半导体制造领域,哪怕是极其微小的尘埃粒子都可能导致芯片短路等严重问题,因此需要 ISO 1 级或 2 级这样近乎极致的洁净环境。而在一般的生物制药实验室中,ISO 7 级或 8 级的洁净度便能满足大多数实验操作的要求,有效防止微生物污染药品。
微粒控制:实验室配备的空气过滤系统能够高效过滤 0.1 - 5μm 的悬浮粒子,确保室内空气的洁净度。例如在电子设备制造实验中,这些微小的悬浮粒子如果落在电子元件上,可能会引发短路、断路等故障,严重影响产品质量。
生物控制:通过严格控制室内环境参数以及采用专业的空气净化和消毒设备,能够有效抑制微生物及细菌的滋生。在细胞培养实验中,一旦微生物污染细胞培养液,将会导致整个实验失败,因此生物控制对于保障细胞培养等实验的成功至关重要。
化学控制:专门的空气净化装置可去除空气中的 VOC(挥发性有机化合物)等有害气体。在化学分析实验室中,这些有害气体可能会干扰实验结果的准确性,同时也会对实验人员的身体健康造成危害。
物理控制:通过采取接地措施、安装电磁屏蔽设备等手段,消除静电和电磁干扰。在精密仪器测试实验室中,静电可能会吸附尘埃粒子,影响仪器的光学和电子元件性能,而电磁干扰则可能导致仪器测量数据出现偏差。
建筑承重:由于恒温恒湿洁净实验室内通常会放置众多大型且重量较大的设备,如精密空调机组、空气净化设备等,因此建筑承重需满足设备荷载要求,一般建议≥500kg/m²。以某大型芯片制造企业的恒温恒湿洁净实验室为例,其内部设备密集,对建筑承重要求极高,经过严格的结构加固和设计,确保了建筑能够安全承载设备运行。
环境干扰:为减少外界因素对实验环境的影响,实验室应远离振动源(间距 50m)和电磁场(场强 1V/m)。例如在地质勘探仪器校准实验室中,附近的交通振动或强电磁场可能会干扰仪器的精准校准,因此选址时需充分考虑这些因素。
基建条件:实验室层高≥3m,以便为设备安装、管道铺设以及空气流通提供足够的空间。同时,预留设备通道(≥1.2m),方便设备的搬运和后期维护。在某高校的科研实验室建设中,由于前期对层高和设备通道规划不足,导致设备安装困难,且后期维护极为不便,严重影响了实验室的使用效率。
核心实验区:作为实验操作的关键区域,通常要求达到万级 - 百级的洁净标准。例如在生物制药的无菌制剂生产实验中,核心实验区需保持百级洁净度,以确保药品的无菌性和质量稳定性。
缓冲过渡区:千级洁净标准的缓冲过渡区能够有效减少外界污染物对核心实验区的侵入。当实验人员或物品从普通区域进入核心实验区时,先经过缓冲过渡区进行初步的净化和缓冲,降低污染风险。
辅助设备区:独立的空调机房设计能够将空调设备产生的噪音、振动以及热量与实验区有效隔离,同时方便设备的集中维护和管理。在一些大型的综合性实验室中,辅助设备区还包括电气设备间、水处理设备间等,为整个实验室的正常运行提供全方位的支持。
双冷源设计:采用双冷源设计,如冷水机组和直接膨胀式制冷系统相结合,能够保障系统在部分设备出现故障时仍能正常运行,大大提高了系统的冗余性和可靠性。在一些对实验连续性要求极高的实验室中,即使一台冷源设备出现故障,另一台冷源设备也能迅速承担起制冷任务,确保实验环境不受影响。
变频控制:通过变频技术,根据实验室实际的热负荷需求自动调节压缩机的转速,实现制冷量的精准匹配,节能效果显著,通常可节能 30% 以上。在某电子元器件老化测试实验室中,随着测试设备的开启和关闭,实验室的热负荷不断变化,变频控制的精密空调系统能够及时调整制冷量,在保证实验环境稳定的同时,大幅降低了能耗。
三级过滤:初效 G4、中效 F8 和高效 H13 的三级过滤系统,能够有效过滤空气中的尘埃粒子、微生物等污染物,确保送入实验室的空气达到极高的洁净度标准。在医疗制药实验室中,这种严格的空气过滤系统能够有效防止药品受到污染,保障药品的质量和安全性。
PLC + DDC 双控架构:采用可编程逻辑控制器(PLC)和直接数字控制器(DDC)相结合的双控架构,实现对实验室环境参数的精确控制和实时监测。PLC 负责对系统的逻辑控制和设备运行状态的监测,DDC 则专注于对温湿度等参数的精确调节。在某大型科研机构的恒温恒湿洁净实验室中,通过 PLC + DDC 双控架构,实验人员可以在远程监控中心实时查看实验室的各项环境参数,并根据实验需求进行远程调控。
精度分级:根据不同实验对环境精度的要求,智能控制系统可分为常规级(±1℃/±5% RH)和高精度(±0.1℃/±1.5% RH)两个级别。在常规的材料性能测试实验中,常规级精度即可满足需求;而在一些高端的生物实验和精密仪器校准实验中,则需要高精度级别的控制,以确保实验结果的准确性和可靠性。
墙体:选用 50mm 岩棉彩钢板,其具有良好的防火性能(防火 A 级),同时具备一定的保温隔热性能,能够有效减少实验室与外界环境的热量交换。在某化工企业的恒温恒湿实验室中,岩棉彩钢板墙体不仅保障了实验室的消防安全,还在一定程度上降低了空调系统的能耗。
地面:铺设 2mm 环氧自流平地面,具有抗静电性能(抗静电≤1×10^6Ω),且表面平整、光滑,易于清洁。在电子设备制造实验室中,抗静电地面能够有效防止静电对电子元件造成损害,同时便于日常的清洁维护,保持实验室的洁净度。
吊顶:采用微孔铝板吊顶,开孔率 30%,既能够保证空气的均匀分布,又具有良好的装饰效果。在一些对室内空气质量要求极高的实验室中,微孔铝板吊顶能够使经过净化的空气均匀地扩散到实验室各个角落,确保温湿度分布均匀。
温度:实时监测实验室温度,控制范围通常设定在 20 - 25℃±0.5℃。通过安装高精度的温度传感器,将温度数据实时反馈给智能控制系统,系统根据设定值自动调节空调系统的加热或制冷功能,确保温度稳定在设定范围内。在某光学仪器制造实验室中,温度的微小变化都可能影响光学镜片的制造精度,因此严格的温度控制至关重要。
湿度:每 5 分钟记录一次实验室湿度数据,控制范围为 45 - 65%±2%。通过加湿设备和除湿设备的协同工作,以及湿度传感器的实时监测,智能控制系统能够精准调节室内湿度。在某纸品检测实验室中,湿度对纸张的物理性能影响较大,合适且稳定的湿度环境能够保证检测结果的准确性。
压差:利用压差传感监控系统,确保实验室与外界以及不同功能区域之间保持 + 10 - +15Pa 的压差。正压环境能够防止外界污染物进入实验室,同时不同区域之间的压差设置能够有效控制气流方向,避免交叉污染。在生物安全实验室中,严格的压差控制是保障实验安全的重要措施之一。
噪音:采用 8 小时等效测量法,确保实验室噪音≤55dB (A)。通过选用低噪音的设备、合理进行设备布局以及采取隔音降噪措施,如安装隔音门窗、使用吸音材料等,为实验人员创造一个安静舒适的实验环境。在一些对声音敏感的实验中,如声学测试实验,低噪音环境是保证实验结果准确的必要条件。恒温恒湿洁净实验室作为现代科研和生产的关键基础设施,其建设涉及众多专业领域和复杂的技术环节。从前期的规划设计,到技术系统的选型和工程建设实施,再到严格的工程质量管理和验收检测,每一个环节都对实验室的最终性能和使用效果起着至关重要的作用。只有通过精心的策划、专业的技术支持以及严格的质量把控,才能打造出符合各行业需求的高品质恒温恒湿洁净实验室,为科技创新和产业发展提供坚实的保障。
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