化工企業(yè)實驗室設計方案

 現代化工企業(yè)中心實驗室的建設，無論是新建、擴建、或是改建項目，它不單純是選購合理的儀器設備，還要綜合考慮化工實驗室的總體規(guī)劃、合理布局和平面設計，以及供電、供水、供氣、通風、空氣凈化、安全措施、環(huán)境保護等基礎設施和基本條件。因此化學實驗室的建設是一項復雜的系統(tǒng)工程，在現代化學實驗室里，*的科學儀器和*完善的化學實驗室是提升現代化科技水平，促進科研成果增長的條件。“以人為本，人與環(huán)境”己成為人們高度關注的課題。本著“安全、環(huán)保、實用、耐久、美觀、經濟、、”，的規(guī)劃設計理念。

一、化工行業(yè)實驗室分類

為了便于實驗工作的有效開展，尚需附設各種其他房間，使化工類實驗室成為一個有機的整體。各化工類實驗室的組成部分或房間的多寡是隨化學實驗室內容、用途與規(guī)模的不同而已，主要由化學基本實驗室、特殊實驗室（儀器分析實驗室、電子計算機室）、研究室、輔助實驗室、服務供應室等組成。

設有大量標準實驗臺的傳統(tǒng)化學實驗室是基本的形式，這是化學實驗室的主體，又稱基本化學實驗室。隨著科學技術的發(fā)展，*的分析技術和現代微機化學分析儀器不斷問世和創(chuàng)新，導致了化學實驗室的面貌發(fā)生一系列變化。所以除了化學基本實驗室外，還需設置多種特殊實驗室。有的稱之為特種輔助實驗室，我們稱為儀器分析實驗室，其所占的比例則又隨著科技和工業(yè)的發(fā)展在不斷的提高。采納各種現代分析儀器的儀器分析實驗室將逐步成為化學實驗室的主體之一。這里所謂“輔助”實際上并不是輔助性的，只是以此區(qū)別傳統(tǒng)的基本化學實驗室而已。

（一）化學基本實驗室：

                    主要是進行容量分析、離子測定、氧化還原等實驗，一般設計的裝備有：實驗臺與洗滌臺；通風柜及管道修檢井；帶試劑架的實驗臺及輔助工作臺，需考慮設在化學實驗室內的研           究空間或電腦臺，、器皿柜、落地安置的儀器設備、急救器等。     

化學基本實驗室，根據實驗任務和要求，可有幾個或數十個相同的化學實驗室房間構成，這些房間的大小與形式上的選擇，各類化學化學實驗室有各自的要求，例        如按其實 驗宗旨可分為：學校用的教學實驗室、科研院所用的研究實驗室、廠礦用的工業(yè)實驗室，這三大類實驗室的任務側重面各不相同、供實驗人員多少不同，因此        在化學實驗室設計中既有共性，又有差異，需分別對待。

  1．化學實驗室的形式

（1）小空間形式  以標準模數為基本單元的化學實驗室，適用于研究化學實驗室，能為研究人員提供一個安靜的工作環(huán)境，其缺點是各室研究人員之間的聯系與相互了解不如大空間化學實驗室方便。

（2）中等空間或大空間形式，這是由于多個基本單元所組成的大房間，這種大空間對某些研究化學實驗室不甚適用，因相互干擾較大。

（3）帶分隔的大空間形式，它是利用隔墻，甚至以通風柜或其他輔助實驗家具等將一個大房間分劃為小空間，所以這種形式實際上也是介于以上兩種形式之間的折中形式。這種形式有利于空間的利用，增進研究人員間的相互聯系，并具有管線安裝方便和管理容易等優(yōu)點。

（4）靈活空間形式  在靈活性方面一般地可以從下列幾個方面去考慮：承重分隔墻，特別是橫隔墻，希望能盡量地少，如有可能可采用框架結構比較有利；樓面設計荷載應根據具體情況而定，但不宜取過低值，盡量少設固定實驗臺，即使是固定實驗臺也考慮設計成由標準尺度的預制構件所組成，以利于重新拆裝。管道檢修井宜配置充分，這樣可避免將來再在樓板上開孔。靈活空間，有兩種形式。

             種為帶活動分隔墻的靈活空間。這種活動分隔墻有特殊構造，裝拆方便，但沿墻管線必須明敷。同時管網系統(tǒng)須具有很大的靈活性，不然活動分隔墻的*性不突出，因為通常非承重分隔墻的改變還是比較容易做到，而管線的變更則比較困難的。

             第二種為通用靈活空間。這是一個大空間，從平頂上到處可以引下電線以及服務供應軟管，地面上到處可以接上、下水管道，因此帶水盆的實驗臺與通風柜都是可移動的。

2．化學實驗室的其他條件

化學實驗室除對實驗臺、通風柜等要求外，還應根據實際使用情況，設置必要的條件。

（1）冷卻循環(huán)自來水及洗滌用水的龍頭至少應設置1-2個，甚至更多，同時在水池上配置有純水供給點。

（2）化學實驗室應有化驗盆、水槽、洗滌池，含有水封，防止實驗廢水返味。化學實驗室內應有地漏，防止跑水，浸泡化學實驗室等水患。

（3）化學實驗室應設置單相插座若干，設置獨立的配電盤、漏電空氣開關，必要時要設有三相電源。

（4）化學實驗室配有空調系統(tǒng)，其風口應采用噴塑或其他處理過的金屬材料制成，化學化學實驗室一般不設回風口。

（5）化學實驗室的照明燈具不宜用金屬制品，若選用金屬燈具需經表面處理，以防止腐蝕。

（6）各種管線應盡量避免外露，化學實驗室應簡潔。有條件應設置火災煙霧報警器等。

（7）安全設施包括消防滅火系統(tǒng)，惰性氣體滅火系統(tǒng)，安全柜，緊急事故淋洗器、洗眼器等。

（8）供氣設施包括供氣站、供氣板、用氣板及其管路系統(tǒng)等。

3．化學實驗室的室內裝飾

地面材料要根據各化學實驗室的使用要求選擇。無耐酸要求的房間一般可采用水磨石或不起灰的陶瓷板地面；有防潮要求的精密儀器室可考慮采用木地板；在有耐酸、耐堿、耐油等要求時，可根據其介質濃度采用過氯乙烯涂料地面、塑料地面或耐酸陶瓷板地面。墻面可根據具體設計標準選用普通墻面抹灰、油漆或瓷磚墻裙、油漆、涂料墻面等。

化學實驗室的門窗要求耐腐蝕，應選用耐腐性優(yōu)良的材質制造，使用鋁制門窗應經氧化著色處理，或靜電環(huán)氧樹脂粉末噴涂、電泳涂漆等型材，既美觀又耐腐蝕；也可選用塑鋼窗、涂有防腐漆的鋼窗或木窗。室內門宜選用木門，門以自由門或向外開啟為宜。

（二）特殊實驗室

1．儀器分析實驗室，主要設置各種大型精密分析儀器，同時也包括普通小型分析儀等，一般設計的裝備有：儀器臺、實驗臺、通風柜、天平臺、電腦臺、氣瓶柜、洗滌臺、器皿柜、、急救器、萬向排氣罩、原子吸收罩等。以下列出各類儀器分析化學實驗室的要求，以供參考。
各類儀器分析化學實驗室要求表

（1）實驗室名稱所屬各室的要求

         a、氣相色譜分析室    主要是對容易轉化為氣態(tài)而不分解的液態(tài)有機化合物及氣態(tài)樣品的分析。儀器設備主要有氣相色譜儀，具有計算機控制系統(tǒng)及數據處理系統(tǒng)，自動化程度很高，對有機化合物具有高效的分離能力，所用載氣主要有：H2、N2、Ar、He、CO2等。但對高沸點化合物，難揮發(fā)的及熱不穩(wěn)定的化合物、離子化合物、高聚物的分離卻無能為力。要求局部排風及避免陽光直射在儀器上，避免影響電路系統(tǒng)正常工作的電場及磁場存在，一般設計：儀器臺（應離墻以便儀器維修）、萬向排氣罩、電腦臺（一般在儀器臺旁配置）、邊臺、洗滌臺、試劑柜等

         b、 液相色譜分析室    主要體現在高效率分離，對復雜的有機化合物分離制取純凈化合物，定量分析和定性分析，儀器設備主要有：高效液相色譜儀，適宜于高沸點化合物、難揮發(fā)化合物、熱不穩(wěn)定化合物、離子化合物、高聚物等，彌補氣相色譜儀的不足。環(huán)境和化學實驗室基礎裝備設計要求與氣相色諳室相近。

          c、質譜分析室    主要是對純有機物的定性分析，實現對有機化合物的分子量、分子式、分子結構的測定，分析樣品可以是氣體、液體、固體，主要設備有質譜儀、氣-質聯用儀。質譜儀是利用電磁學的原理，使物質的離子按照基特征的質荷比（即質量m與電荷e之比—m/e）來進行分離并進行質譜分析的儀器，缺點是對復雜有機混合物的分離無能為力。氣相色譜分離效率高，定量分析簡便的特點，結合質譜儀靈敏度高，定性分析能力強的特點，兩種儀器聯用為氣-質聯用儀?？梢匀￠L補短，提高分析質量和效率。質譜儀可能有汞蒸汽逸出，要考慮局部排風。

         光譜分析室    主要是根據物質對光具有吸收、散射的物理特征及發(fā)射光的物理特性，在分析化學領域建立化學分析。主要的儀器是原子發(fā)射光譜儀、原子吸收光譜儀，分光光度計、原子熒光光譜儀、熒光分光光度計、X射線熒光儀、紅外光光譜儀、電感耦合等離子體（LCP）光譜儀、拉曼光譜儀等?；瘜W實驗室應盡量遠離化學化學實驗室、以防止酸、堿、腐蝕性氣體等對儀器的損害，遠離輻射源；室內應有防塵、防震、防潮等措施。儀器臺與窗、墻之間要有一定距離，便于對儀器的調試和檢修。應設計局部排風。使用原子吸收罩排風較為適宜。
以上化學實驗室，根據實際需要可設置樣品處理室，一般有洗滌臺、實驗臺、通風柜等設備，同化學化學實驗室類似。

2.電子計算機室和研究室：電子計算機與我們的生活密切，主要考慮空調散熱、電源電壓等問題。配置的裝備主要是帶鍵盤儀器臺。研究所主要是供研究人員辦公的地方，對我們化學實驗室裝備要求較低，在此不多作講解。

（三）研究室

實驗室是供研究人員進行科學實驗、從事分析檢測工作的主要場所。而研究室則是供研究人員書寫研究報告、論文、處理數據，閱讀有關資料以及計算機上網查詢信息的房間，兩者對研究人員使用十分密切，因此化學實驗室與研究室的平面布局合理是十分重要的。

（四）輔助實驗室：

主要有天平室、高溫室、純水室、氣瓶室、貯藏室、溶液配制室、暗室等。天平室，分析天平是化學化學實驗室的常用儀器，高精度天平對環(huán)境有一定要求，主要是氣流和風速的影響，

（1）天平室應靠近化學實驗室，以方便使用，但不宜與高溫室和有較強電磁干擾的房間相鄰。高精度微量天平宜設在底層。天平室內不得設置洗滌臺或任何管道穿過窒內，以免管道滲漏影響天平的維護和使用。

（2）高溫室，高溫爐和恒溫箱是常備設備，一般放置在高溫工作臺上，但特大型的恒溫箱須落地安置為宜，高溫爐秘恒溫箱須分開放置。

（3）  純水室，主要是設計的實驗裝備有；邊臺和洗滌臺。現代化學實驗室多使用去離子水、水量大且能保證水質。地面需設地漏。

（4） 氣瓶室，化學實驗室用氣除不燃氣體（氮氣、二氧化碳）、惰性氣體（氬氣、氦氣等）外，其他氣體具有高壓、劇毒、氧化分解、爆炸等危險性氣體，例如氫氣、一氧化碳；劇毒氣體為氟氣、氯氣；助燃氣體為氧氣等，這些氣體不得進入化學實驗室?？梢酝ㄟ^管子接到各化學實驗室內。

（5）  溶液配制室，用于配制各種標準溶液和不同濃度的溶液。在允許的條件下，可由兩個房間組成，其一設有天平臺。另一間作配制試劑和存放試劑之用，一般應配置：通風柜、實驗臺、試劑柜。
服務供應部分，為基本化學實驗室和輔助化學實驗室服務的場所，如高壓鍋室和水電氣輔助室等。我們只需稍作了解。

二、化學實驗室空間設計

一、遵循原則

化學實驗室建筑的主要特點是實驗內容手段眾多，工藝要求繁雜，工程管網較多，工程造價比一般建筑高達一倍或數倍。根據這些特點，實驗建筑平面設計除了遵循一般建筑物平面設計原則外，還需要遵循下列原則。

A．同類化學實驗室組合在一起。

B．工程管網較多的化學實驗室組合在一起。

C．有隔振要求的化學實驗室組合在一起,一般宜設于底層。

D．有潔凈要求的化學實驗室組合在一起。

E．有防輻射要求的化學實驗室組合在一起。

F．有毒性物質產生的化學實驗室組合在一起。

遵循上述設計原則，有利于環(huán)境衛(wèi)生，防止不同性質的化學實驗室相互干擾，有利于不同的分析檢測順利進行，并節(jié)約投資。

二、化學實驗室空間尺度

化學實驗室空間尺度又稱化學實驗室的模數，一般是指化學實驗室的開間、進深、層高、走廊的尺度。它根據研究人員的活動范圍及實驗設備和儀器布置要求而定。

1.開間

化學實驗室的開間主要取決于實驗人員活動空間以及實驗設備工程管網的合理布置的必需尺度。國外對化學實驗室的模數，各國均有自己的經驗。如德國《教學與科研建筑》一書介紹化學實驗室的模數采用三種：3.0m、3.25m及3.5m。再以這三個開間模數為倍數來組合化學實驗室，能滿足各類化學實驗室的布置。英國《實用化學實驗室設計》一書的介紹，化學實驗室的模數采用3.05m（10ft）的模數。日本《研究所設計》一書介紹，建議采用3.2m為模數，他們采用1.6m的單位模數，如實驗臺寬度、實驗臺長度、實驗臺之間的走道寬度以及管道豎井的寬度等均采用1.6m。美國地區(qū)研究化學實驗室采用3.0m的模數。美國艾博特化學實驗室（ABBOTT LABORATORIES），采用10ft為模數，用二倍和三倍的模數來組成化學實驗室用房。歸納起來，世界各國化學實驗室的開間模數大致都在3.0m、3.2m、3.3m以及3.5m之間。

我國化學實驗室的開間一般采用3.0m、3.3m、3.6m三種開間模數，其理由如下。

能滿足實驗工作的正常需要?；瘜W、物理、生物化學實驗室的實驗臺和側式邊實驗臺寬度約為1.2～1.8m，設有工程管網的該類實驗臺寬度不小于1.4m，靠墻側式邊實驗臺的寬度約為0.6～0.9m，設有工程管網的靠墻側式邊實驗臺寬度不小于0.75m，兩個實驗臺之間的距離為1.2～1.8m。這樣的開間均能滿足上述的需要。

開間模數與工業(yè)化生產緊密結合起來，考慮結構配件的互換性，有利于預制品構件的大量生產，與多層工業(yè)建筑6.0m柱距結合起來，與民用建筑中多采用3.3m的開間模數結合起來。與統(tǒng)一的標準窗扇采用0.3m為倍數的尺度相結合。

2.進深

化學實驗室的進深主要取決于以下五個方面。

1．根據實驗性質確定的每個實驗人員所需要的實驗臺長度。

2．實驗臺的布置方式。相同長度的島式實驗臺比半島式實驗臺所需要的進深大。

3．實驗臺的端部是否布置研究人員的辦公室。

4．通風柜的布置方式，通風柜平行窗戶布置比垂直窗戶布置的進深大。

5．采光通風方式。

綜合上述五個方面的因素，進深一般在6.0～9.0m。即6.0m、7.0m、8.0m、9.0m四種進深，基本上能滿足化學化學實驗室、生物化學實驗室及物理化學實驗室的求。

3.層高

層高是指樓板面到樓板面的高度，凈高是指樓板面（或吊頂面）到樓板面的距離?；瘜W實驗室的層高主要取決于化學實驗室的類型?？照{系統(tǒng)管道，化學化學實驗室的通風柜管道等所占用的空間對層高影響較大。一般化學化學實驗室、生物化學實驗室的層高，建議采用3.6～3.9m，放射化學化學實驗室由于通風柜上安裝了過濾器，層高就相應增高。潔凈化學實驗室本身的凈高比一般化學實驗室的凈高要低，這是由于潔凈化學實驗室節(jié)約空調冷量以及采用人工照明等原因，一般凈高為2.5m左右。電子計算機房根據平面空間的大小來決定，一般為2.4～3.0m之間。底層由于需設大型的儀器設備,故層高比樓層略高，具體高度應視其設備安裝使用要求的尺寸、管道走向及吊頂布置等具體情況而定。

4．走廊寬度

化學實驗室的走廊寬度主要取決于三個方面：交通量的大小、走廊的長度、門窗的開啟方式?；瘜W實驗室的走廊一般分為下列五種：單面走廊、中間走廊（中間雙走廊）、檢修走廊、安全走廊與參觀走廊、設備管道走廊。一般化學實驗室的交通量較小，走廊不宜過寬，否則，走廊邊會堆放雜物，反而影響環(huán)境質量。走廊寬度列于下表。醫(yī)療機構和科研、教學醫(yī)學化學實驗室因其工作目的的不同，配備的儀器裝備區(qū)別很大；而實驗人員的數量和實驗內容區(qū)別更大，因此他們的區(qū)域劃分理念有很大區(qū)別

走廊寬度

綜上所述，化學實驗室空間尺度歸納如下表。

化學實驗室空間尺度（m）

三、化學實驗室家具布置

一、基本化學實驗室的室內布置

當實驗人員的分組或編制形式以及所采用的空間形式確定之后，可從每人所占用的實驗臺長度得出每間需設置的實驗臺的長度，然后綜合所選用的建筑模數，需要配置的通風柜數量以及其他設備得出基本化學實驗室房間的尺度。

基本化學實驗室內的設備有：實驗臺與水盆（或洗滌池）；通風柜與管道檢修井；帶試劑架的工作臺或輔助工作臺；需考慮設在化學實驗室內的研究空間或記錄書寫臺；儀器臺、天平臺、落地、柜、玻璃器皿柜、安全柜，緊急事故淋洗器、洗眼器等以及落地安置的儀器設備。

1．實驗臺的布置方式

在自然采光的化學實驗室里，實驗臺不宜平行于采光窗的外墻，因為當實驗人員面向窗子時有眩光，而背朝窗時，實驗人員的身體在實驗臺上產生陰影，因而是不可取的。

垂直于外墻的實驗臺宜與建筑標準數民族尺寸一致，這樣可與平頂大梁的間隔相協(xié)調，有利于室內照明燈具的布置。

（1）島式實驗臺

   實驗人員可以在四周自由行動，在使用中確是比較理想的一種布置形式。其缺點是交通面積較半島式實驗臺大，實驗臺上的配管如何引入等問題。目前解決的辦法大致有下列五種方法。

1、樓面設地溝與蓋板，使管道井內的或靠墻的豎向管線經過地溝引入實驗臺。但活動蓋板做得再好總是難免有縫隙存在，地面上的化學藥液易于滲入，會使溝內積液，甚至腐蝕管線。如果在地面上再做上一層密閉的塑料地面也是可以防止的。但當配管需要修理或更換時，則需切除部分塑料地面。如果補縫不嚴密，酸堿等液體滲入地溝就不容易發(fā)現。

2、將管線直接埋設在樓面面層內，雖然沒有上述弊病，但當管線需要更換時就要鑿開地面，會影響其他化學實驗室房間的正常工作，同時從“靈活性”方面來看也是欠妥的。

3、實驗臺管線穿過樓板，沿下層平頂進入管道井，當管道滲漏或需檢修時必然嚴重影響下層化學實驗室的使用，因而下層化學實驗室不宜設置高精密儀器。因此，由于管道較高，檢修時也不甚方便。

4、化學實驗室上下層之間設技術夾層，是一個較理想的方法，但建筑造價必然增加。

5、管線沿平頂在實驗臺的上方直接懸下，這種做法在技術上容易解決，但有礙室內的整潔美觀，如果在實驗臺邊正好有立柱，就可沿柱設立管，是一個比較好的方法。

（2）半島式實驗臺

  半島式實驗臺有兩種，一種是靠外墻設置，另一種是靠內墻設置。半島式實驗臺的配管可直接從管道檢修井或從靠墻主管直接引入，可避免了島式的不利因素，又省去一些走道面積。靠外墻設置配管右通過水平管接到靠外墻立管或管道井內，水平管可沿窗臺上敷設而無需貫穿樓板，沿外墻有工作臺能將實驗臺間的直道應全部通向走廊。

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