化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)室整體建設(shè)規(guī)劃與設(shè)計(jì)

文/支曉鵬

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是最最常見(jiàn)的一類實(shí)驗(yàn)室，也是國(guó)內(nèi)數(shù)量最多的實(shí)驗(yàn)室// 而化學(xué)化工類實(shí)驗(yàn)室又尤為特殊，因其檢測(cè)樣品多為易燃易爆類物質(zhì)，所以，在化學(xué)化工類實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)建設(shè)時(shí)需要考慮的因素也是和其他類化學(xué)實(shí)驗(yàn)室略有差別的。筆者以總結(jié)多年的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，談一談如何進(jìn)行化學(xué)化工類實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃、設(shè)計(jì)建設(shè)。

首先，化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)室在專業(yè)上涉及到煤化工、有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、精細(xì)化工、制藥、農(nóng)藥等多個(gè)學(xué)科；在行業(yè)上涉及到企業(yè)、科研院所、質(zhì)檢、環(huán)保、檢驗(yàn)檢疫等領(lǐng)域；在功能上又涉及到實(shí)驗(yàn)室功能劃分、給水、排水、采暖、空調(diào)、通風(fēng)、排風(fēng)、強(qiáng)電、弱電、消防、廢氣廢液處理、供氣等復(fù)雜的工藝技術(shù)。其次，還要考慮到環(huán)保、安全、可持續(xù)性發(fā)展等諸多因素，因此化學(xué)化工類實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)規(guī)劃與設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)室整體建設(shè)規(guī)劃

合理定位

在化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)室的整體建設(shè)規(guī)劃中，實(shí)驗(yàn)室的定位和規(guī)劃至關(guān)重要，是整個(gè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基礎(chǔ)和靈魂。實(shí)驗(yàn)室定位是指：實(shí)驗(yàn)室在國(guó)際、國(guó)內(nèi)、行業(yè)（系統(tǒng)）內(nèi)的定位（要達(dá)到一個(gè)什么樣的水準(zhǔn)）；實(shí)驗(yàn)室在社會(huì)中的定位（行使政府職能、第三方檢測(cè)的通用實(shí)驗(yàn)室）；實(shí)驗(yàn)室在所處地理區(qū)域的定位；如果是化工企業(yè)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室則需要考慮該化驗(yàn)室是中心化驗(yàn)室還是車間化驗(yàn)室。

科學(xué)規(guī)劃

實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃包括：實(shí)驗(yàn)室用途規(guī)劃、需求規(guī)劃、選址規(guī)劃、建筑規(guī)劃、布局規(guī)劃、實(shí)施周期規(guī)劃和實(shí)施成本規(guī)劃等。

實(shí)驗(yàn)室用途規(guī)劃和需求規(guī)劃與實(shí)驗(yàn)室使用方具體分析項(xiàng)目和定位有關(guān)；選址規(guī)劃中需要考慮環(huán)評(píng)、安評(píng)的要求，具體到化工企業(yè)，化驗(yàn)樓的選址要考慮是否在防爆區(qū)域、與甲類裝置的安全間距是否足夠、是否遠(yuǎn)離振動(dòng)、電磁干擾等；布局規(guī)劃中需要考慮設(shè)施相容性和相斥性，樓層、位置選擇和工藝需求的關(guān)系等；實(shí)驗(yàn)室建筑規(guī)劃包括實(shí)驗(yàn)樓的建筑外觀、風(fēng)格、高度等；實(shí)驗(yàn)室布局規(guī)劃應(yīng)盡可能地詳細(xì)考慮工作和發(fā)展的需求，合理配置空間，盡量?jī)?yōu)化整合。實(shí)驗(yàn)室平面布局完善，才能確保后續(xù)的給排水、電氣、暖通、電信等專業(yè)設(shè)計(jì)。實(shí)施周期規(guī)劃和實(shí)施成本規(guī)劃由實(shí)驗(yàn)室使用方根據(jù)自身資金和定位確定。

化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)規(guī)范

實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)是用專業(yè)的手段將方案進(jìn)行具體實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，是相關(guān)專業(yè)互相配合、共同完成的一項(xiàng)工作。一個(gè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)會(huì)涉及到分析化驗(yàn)、建筑、結(jié)構(gòu)、總圖、給排水、暖通、電氣、電信、消防等專業(yè)。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，在建設(shè)實(shí)驗(yàn)室時(shí)必須掌握其設(shè)計(jì)的要求和規(guī)范。

國(guó)際規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)

ACGIH 美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生協(xié)會(huì)相關(guān)設(shè)計(jì)要求

AIA 美國(guó)建筑師協(xié)會(huì)相關(guān)設(shè)計(jì)要求

ANSI 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)相關(guān)設(shè)計(jì)要求

ASHRAE 美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)相關(guān)設(shè)計(jì)要求

ASTM 美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)室協(xié)會(huì)相關(guān)設(shè)計(jì)要求

NFPA 美國(guó)防火協(xié)會(huì)相關(guān)設(shè)計(jì)與要求

NIH 美國(guó)全國(guó)衛(wèi)生研究所相關(guān)設(shè)計(jì)要求

世界衛(wèi)生組織（WTO）實(shí)驗(yàn)室生物安全手冊(cè)

中國(guó)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)

JGJ91《科學(xué)建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》

SH/T 3103《石油化工中心化驗(yàn)室設(shè)計(jì)規(guī)范》

SH/T 3017《石油化工生產(chǎn)建筑計(jì)規(guī)范》

GB 50016《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》

GB 50116《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB/T 50058《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB 50189《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》

DB 20057《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB 50019《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB 50015《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB 50009《建筑物荷載規(guī)范》

GB/T 14976《流體輸送用不銹鋼無(wú)縫鋼管》

GB/T 3091《低壓流體輸送用焊接鋼管》

GB 50235《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》

GB 4962《氫氣使用安全技術(shù)規(guī)程》

GB 50177《氫氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB 13690《化學(xué)品分類和危險(xiǎn)性公示 通則》

GB 15603《常用化學(xué)危險(xiǎn)品貯存通則》

此外還有其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)等。

實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)流程

1.分析化驗(yàn)專業(yè)根據(jù)分析項(xiàng)目、分析頻次考慮所需分析儀器，結(jié)合使用方的要求，初步規(guī)劃好該實(shí)驗(yàn)室需要的面積和功能間的數(shù)量。

2.建筑專業(yè)根據(jù)上游專業(yè)的要求結(jié)合總圖所規(guī)劃的該化驗(yàn)樓的占地長(zhǎng)度和業(yè)主要求，考慮化驗(yàn)樓的層數(shù)、建筑面積和建筑風(fēng)格等。

3.分析化驗(yàn)專業(yè)收到建筑所提建筑圖后，具體布置各功能間，同時(shí)將各功能間所需的水、暖、電等條件提給相應(yīng)專業(yè)。（這步就需要化驗(yàn)專業(yè)將功能間內(nèi)插座、水池、通風(fēng)柜等具體定好位，相應(yīng)的準(zhǔn)確用量確定好，下游專業(yè)才能據(jù)此設(shè)計(jì)）。

4.暖通專業(yè)收到分析化驗(yàn)條件后，確定風(fēng)道大小、風(fēng)機(jī)大小、所需功率等，然后給結(jié)構(gòu)專業(yè)提需要留洞、開(kāi)槽的位置和大小；給電氣專業(yè)提所需電量。

5.電氣專業(yè)收到分析化驗(yàn)和暖通專業(yè)條件后給結(jié)構(gòu)專業(yè)提配電室大小、電纜進(jìn)樓所需的槽、孔大小位置以及各功能間墻上插座所留槽的尺寸。

6.結(jié)構(gòu)專業(yè)收到水、暖、電等專業(yè)的具體條件后開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)。

一個(gè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)是否完美，需要各專業(yè)相互配合，缺一不可！

實(shí)驗(yàn)室如何確定功能間

化學(xué)化工類實(shí)驗(yàn)室的功能間應(yīng)根據(jù)分析項(xiàng)目、儀器配制、人員生活必需和輔助等因素而確定。

實(shí)驗(yàn)室功能間劃分

化學(xué)化工類實(shí)驗(yàn)室的功能間大致分為三類：精密儀器實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)室、輔助室（辦公室、資料室、更衣室、交接班室、儀器藥品庫(kù)、儲(chǔ)藏室、留樣間、配電室、鋼瓶間等）。

實(shí)驗(yàn)室布置

1.房間布置

■實(shí)驗(yàn)室宜設(shè)大開(kāi)間，特殊分析項(xiàng)目宜設(shè)專用分析房間。

■精密儀器實(shí)驗(yàn)室、試劑配制室、天平室、加熱室、儀器藥品庫(kù)、留樣間、配電室應(yīng)避免陽(yáng)光直射。

■天平室、配電室上方不宜布置有排水的房間。

■配電室不應(yīng)與精密儀器相鄰布置。

■產(chǎn)生振動(dòng)的公用設(shè)施等用房不宜與實(shí)驗(yàn)室貼鄰，宜設(shè)在底層。

■對(duì)于煤化工企業(yè)煤制樣間宜布置在輸煤設(shè)施附近，如布置在中心化驗(yàn)室內(nèi)，宜布置在一端，并設(shè)獨(dú)立門(mén)。

■會(huì)用到氫氣的儀器或用到乙炔的儀器不可與會(huì)使用到氧氣的儀器共用一個(gè)房間（如氣相色譜與量熱儀等雖都是精密儀器，但由于使用的氣源一個(gè)用氫氣一個(gè)用氧氣，會(huì)有危險(xiǎn)，故不可在一個(gè)房間）。

■使用鋼瓶氣的房間宜布置在鋼瓶間的一側(cè)。

2.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部布置

■實(shí)驗(yàn)室分析房間內(nèi)應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置化驗(yàn)臺(tái)、儀器臺(tái)、洗滌盆、通風(fēng)柜等。

■實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)臺(tái)宜布置在房間的中央或兩側(cè)，通風(fēng)柜宜布置在房間的兩側(cè)。

■使用鋼瓶氣管道的儀器臺(tái)應(yīng)離墻布置，留出維修空間，不宜小于600 mm。

3.分析儀器的布置

■對(duì)分析精度要求較高的分析儀器宜布置在不受磁場(chǎng)、振動(dòng)、噪音等干擾的房間內(nèi)。

■大型精密儀器或有振動(dòng)的儀器宜布置在建筑物底層。

分析化驗(yàn)功能間的設(shè)計(jì)要求

1.通用實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)要求

通用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)單元組合設(shè)計(jì)應(yīng)滿足使用要求，并與通風(fēng)柜、實(shí)驗(yàn)臺(tái)及實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的布置、結(jié)構(gòu)選型以及管道空間布置緊密結(jié)合。

2.專用實(shí)驗(yàn)室要求

由標(biāo)準(zhǔn)單元組成的專用實(shí)驗(yàn)室，其開(kāi)間和進(jìn)深應(yīng)按實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備尺寸、安裝及維護(hù)檢修的要求確定。對(duì)有溫濕度控制要求的專用實(shí)驗(yàn)室，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施。

3.天平室要求天平室宜布置在北向，外窗宜做雙層密閉窗并設(shè)窗簾；天平室與前室之間應(yīng)采用密封的玻璃隔斷墻分隔，并宜采用推拉門(mén)；天平臺(tái)臺(tái)面和臺(tái)座，應(yīng)做隔振處理。

4.譜儀分析室要求

譜儀分析室應(yīng)遠(yuǎn)離振動(dòng)源布置；譜儀分析室由譜儀間、樣品制備間等組成。譜儀間應(yīng)根據(jù)使用要求設(shè)置通風(fēng)設(shè)施，一般色譜室設(shè)萬(wàn)向抽氣罩，樣品制備間設(shè)通風(fēng)柜。譜儀間內(nèi)不宜設(shè)上下水。

LP本刊提示

通用實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)要求：

通用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)單元開(kāi)間應(yīng)由實(shí)驗(yàn)臺(tái)寬度、布置方式及間距決定。實(shí)驗(yàn)臺(tái)平行布置的標(biāo)準(zhǔn)單元，其開(kāi)間不宜小于6.60 m；通用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)單元進(jìn)深應(yīng)由實(shí)驗(yàn)臺(tái)長(zhǎng)度、通風(fēng)柜及實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備布置決定，且不宜小于6.60 m，無(wú)通風(fēng)柜時(shí)，不宜小于5.70 m。

1.由1/2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元組成的通用實(shí)驗(yàn)室，靠?jī)蓚?cè)墻布置的邊實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間的凈距不應(yīng)小于1.60 m；當(dāng)靠一側(cè)墻改為布置通風(fēng)柜或?qū)嶒?yàn)儀器設(shè)備時(shí)，其與另一側(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間的凈距不應(yīng)小于1.50 m。

2.由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元組成的通用實(shí)驗(yàn)室，靠?jī)蓚?cè)墻布置的邊實(shí)驗(yàn)臺(tái)與房間中間布置的島式或半島式中央實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間的凈距不應(yīng)小于1.60 m。當(dāng)靠側(cè)墻或房間中間改為布置通風(fēng)柜或?qū)嶒?yàn)儀器設(shè)備時(shí)，其與實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間的凈距不應(yīng)小于1.50 m。島式實(shí)驗(yàn)臺(tái)端部與外墻之間的凈距不應(yīng)小于6.60 m。

3.由一個(gè)以上標(biāo)準(zhǔn)單元組成的通用實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間或?qū)嶒?yàn)臺(tái)與實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備之間的凈距應(yīng)符合以上的規(guī)定。當(dāng)連續(xù)布置兩組及以上島式實(shí)驗(yàn)臺(tái)時(shí)，其端部與外墻之間的凈距不應(yīng)小于1 m。

島式或半島式中央實(shí)驗(yàn)臺(tái)不宜與外窗平行布置。

各專業(yè)設(shè)計(jì)要求

1.土建要求

■門(mén)、窗：實(shí)驗(yàn)室門(mén)應(yīng)朝外開(kāi)啟（有事故時(shí)，便于操作人員迅速逃生）并設(shè)觀察窗，儀器藥品庫(kù)、留樣間等門(mén)應(yīng)設(shè)雙鎖，外設(shè)防盜門(mén)窗。天平室、量熱儀室宜設(shè)前室、節(jié)能窗及紗窗。

■室內(nèi)凈高：實(shí)驗(yàn)室的室內(nèi)凈高應(yīng)按實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備尺寸、安裝及檢修的要求以及通風(fēng)系統(tǒng)確定。

■隔振：產(chǎn)生振動(dòng)的設(shè)備基礎(chǔ)應(yīng)采取隔振措施；設(shè)在樓層或頂層的空調(diào)機(jī)房、排風(fēng)機(jī)房等，其設(shè)備基礎(chǔ)等應(yīng)采取隔振措施。

■鋼瓶間的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求：宜設(shè)在中心化驗(yàn)室非主入口門(mén)側(cè)，并應(yīng)采取遮陽(yáng)防曬措施；鋼瓶間不應(yīng)設(shè)在主建筑物內(nèi)，鋼瓶間與建筑物貼鄰布置時(shí)，隔墻應(yīng)為鋼筋混凝土防爆墻；保持良好的自然通風(fēng)，并有足夠的泄爆面積，室內(nèi)地面應(yīng)有防火花、防靜電措施；可燃?xì)怏w鋼瓶與助燃?xì)怏w鋼瓶應(yīng)隔開(kāi)布置。

■室內(nèi)裝修：實(shí)驗(yàn)用房、走道的地面及樓梯面層，應(yīng)堅(jiān)實(shí)耐磨、防水防滑、不起塵、不積塵；墻面應(yīng)光潔、無(wú)眩光、防潮、不起塵、不積塵；頂棚應(yīng)光潔、無(wú)眩光、不起塵、不積塵。

2.采暖通風(fēng)要求

■產(chǎn)生較多有毒、異味、有腐蝕性或易爆的氣體分析應(yīng)在通風(fēng)柜內(nèi)進(jìn)行，或采用排氣罩。

■產(chǎn)生有毒有害氣體的分析房間換氣次數(shù)不應(yīng)小于7次/小時(shí)。

■排出含有濃度較高的爆炸危險(xiǎn)性物質(zhì)的通風(fēng)柜，應(yīng)采用防爆風(fēng)機(jī)。排風(fēng)風(fēng)機(jī)宜集中布置在建筑物的頂層，應(yīng)有減振措施。

■對(duì)室內(nèi)溫度、濕度及結(jié)晶度有特殊要求的分析房間應(yīng)設(shè)置空氣調(diào)節(jié)設(shè)施。

3.給排水要求

■實(shí)驗(yàn)室給水管道和排水管道，應(yīng)沿墻、柱、管道井、通風(fēng)柜內(nèi)襯板等部位布置。不得布置在遇水會(huì)迅速分解、引起燃燒、爆炸或損壞的物品旁，以及貴重儀器設(shè)備的上方。

■實(shí)驗(yàn)室所有地漏均應(yīng)設(shè)水封。

■進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的給水總管應(yīng)設(shè)閥門(mén)和計(jì)量，閥門(mén)應(yīng)設(shè)置在便于操作、檢修的位置。

■恒溫、恒濕實(shí)驗(yàn)室，其給水管道穿墻和樓板處應(yīng)采取密封措施。

■在可能發(fā)生有害物質(zhì)噴濺的分析房間設(shè)應(yīng)急洗眼器或噴淋沖洗器。當(dāng)應(yīng)急眼睛沖洗器水頭大于1m時(shí)，應(yīng)采取減壓措施。

4.電氣要求

■動(dòng)力、照明、電信線路應(yīng)分別配線并宜暗設(shè)。

■每間分析室均宜設(shè)動(dòng)力配電箱，每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)置電源插座箱。

■實(shí)驗(yàn)室所有用電儀器，均應(yīng)有安全接地措施。

■鋼瓶間、留樣間、儀器藥品庫(kù)插座、燈具應(yīng)防爆。

■實(shí)驗(yàn)室應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明、疏散照明。

5.電信及信息管理系統(tǒng)要求

■實(shí)驗(yàn)室應(yīng)配備行政電話、生產(chǎn)調(diào)度電話和網(wǎng)絡(luò)。

■實(shí)驗(yàn)室宜設(shè)置實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)（LIMS)。

■煤的采樣、制樣場(chǎng)所必需安裝視頻監(jiān)控設(shè)備。分析室考慮火災(zāi)報(bào)警、可燃?xì)怏w濃度報(bào)警。

■化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃與設(shè)計(jì)是一項(xiàng)涉及多領(lǐng)域的科學(xué)，所以，在規(guī)劃設(shè)計(jì)之初一定要合理定位、科學(xué)規(guī)劃，請(qǐng)專業(yè)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、一流的施工隊(duì)伍、專業(yè)的監(jiān)理來(lái)完成這項(xiàng)工作。