基于EHS理念的高?；瘜W(xué)化工實(shí)驗樓籌建設(shè)計研究

胡章記，陳紅萍，李妍，陳軍偉

（1.新疆科技學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，新疆巴州 841000；2.邢臺學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，河北邢臺 054001；3.華北理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，河北唐山 063210）

新疆科技學(xué)院是由新疆財經(jīng)大學(xué)商務(wù)學(xué)院轉(zhuǎn)設(shè)的應(yīng)用型本科院校，化學(xué)工程與工藝和輕化工程專業(yè)是2019年申報的工科專業(yè)，增設(shè)這個專業(yè)是為了解決南疆地區(qū)化工產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展對人才需求，新建化工專業(yè)實(shí)驗室的建設(shè)成為專業(yè)發(fā)展急需解決的問題。結(jié)合當(dāng)前新疆對化工專業(yè)人才的需求和新疆科技學(xué)院化工專業(yè)人才培養(yǎng)方案，籌備組對化學(xué)化工專業(yè)實(shí)驗樓的建設(shè)進(jìn)行了多次論證。

建設(shè)化學(xué)化工實(shí)驗室是個綜合的系統(tǒng)工程，在追求科學(xué)美觀實(shí)用前提下，既要考慮供電、給水、排水、送風(fēng)、排風(fēng)、凈化、排污等要求，還要考慮對人員和周邊環(huán)境的安全性，噪音、異味、視覺環(huán)境的舒適性。目前國內(nèi)高校實(shí)驗室在設(shè)計建設(shè)時常參照《科學(xué)實(shí)驗室建筑設(shè)計規(guī)范》、《化學(xué)化工實(shí)驗室安全管理規(guī)范》、《石油化工中心化驗室設(shè)計規(guī)范》、《常用化學(xué)危險品儲存通則》、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、《建筑給排水設(shè)計規(guī)范》等[1～3]，但針對高等學(xué)?；瘜W(xué)化工實(shí)驗室設(shè)計還沒有的規(guī)范文件。由于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的缺乏，危險、難聞、有毒往往是人們對化工實(shí)驗室普遍的印象，如何從源頭上控制是化學(xué)化工實(shí)驗樓設(shè)計時最大困難。

EHS是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的關(guān)于環(huán)境（Environment）、健康（Health）和安全（Safety）三位一體的管理體系。EHS理念從整體出發(fā)將健康、安全與環(huán)境納入一體化管理，強(qiáng)調(diào)事前預(yù)防和風(fēng)險分析，避免實(shí)驗室從源頭上就不合理、不安全、體現(xiàn)“以人為本”的原則，已成為世界上很多高校核心價值觀之一[4～7]。本文根據(jù)新疆科技學(xué)院化學(xué)化工實(shí)驗樓籌建過程中與設(shè)計方溝通交流并借鑒兄弟院校經(jīng)驗，采用ESH理念探討了化學(xué)化工實(shí)驗樓規(guī)劃和建設(shè)過程中應(yīng)注意的若干問題，為設(shè)計和施工方科學(xué)設(shè)計和建設(shè)規(guī)范的化學(xué)化工實(shí)驗樓提供思路，也為其他高?；?shí)驗樓的規(guī)劃設(shè)計建設(shè)以及管理使用提供借鑒。

1 化學(xué)化工實(shí)驗樓規(guī)劃設(shè)計的理念

針對新疆科技學(xué)院化學(xué)工程與工藝和輕化工程專業(yè)的需要，通過調(diào)研國內(nèi)一些高?；瘜W(xué)化工實(shí)驗樓現(xiàn)狀，借鑒EHS理念，新疆科技學(xué)院化學(xué)化工實(shí)驗樓規(guī)劃設(shè)計理念是“科學(xué)、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展”，化學(xué)化工學(xué)院作為化學(xué)化工實(shí)驗樓管理和使用主題部門，在廣泛爭取學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、教務(wù)處設(shè)備處等管理部門建議基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)校的發(fā)展規(guī)劃和定位，借鑒國內(nèi)兄弟高?；瘜W(xué)化工實(shí)驗樓建設(shè)經(jīng)驗，在各功能實(shí)驗室分布、水、電、氣、通風(fēng)、通訊、安全裝備等方面與設(shè)計方進(jìn)行了廣泛的溝通協(xié)商，提出了化工實(shí)驗樓建設(shè)設(shè)計時主要關(guān)注的問題。

2 化學(xué)化工實(shí)驗樓的整體布局規(guī)劃

根據(jù)新疆科技學(xué)院工科樓群的整體建設(shè)規(guī)劃和南疆氣候特點(diǎn)，基于化學(xué)化工實(shí)驗樓特殊性，擬建設(shè)的化學(xué)化工實(shí)驗樓位于工科樓群最北側(cè)，東西“一”字型朝向，規(guī)劃為四層：一層為煤化工實(shí)驗室、石油化工實(shí)驗室、化工單元操作實(shí)驗室、化工實(shí)踐實(shí)訓(xùn)室、配電室、更衣間；二層為化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工仿真、化工制圖、化工過程控制等實(shí)驗室；三層為無機(jī)實(shí)驗室、有機(jī)實(shí)驗室、精細(xì)化工實(shí)驗室、化工合成實(shí)驗室，科研實(shí)驗室；四層為分析實(shí)驗室、物理實(shí)驗室、檢測實(shí)驗室和精密儀器室。

2.1 化學(xué)化工實(shí)驗房間位置要求

實(shí)驗房間位置要求主要考慮科學(xué)、實(shí)用、方便、美觀、通風(fēng)流暢、進(jìn)出順暢、疏散逃生無阻等方面的因素。1）把用途接近實(shí)驗室設(shè)置在一起，防止不同性質(zhì)的實(shí)驗室相互干擾，并節(jié)約投資。例如：把無機(jī)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗室集中設(shè)置在一起，以便于通風(fēng)、排污措施的集中設(shè)置以及一些輔助儀器的共同利用，將分析物化實(shí)驗室設(shè)置在一起，便于大型精密儀器如氣相色譜、液相色譜等有溫度、濕度和潔凈要求實(shí)驗室集中布置在一起，便于集中布置空調(diào)設(shè)施；2）輔助實(shí)驗室如天平室、高溫室、樣品處理室等應(yīng)就近布置在常用的實(shí)驗室旁邊，工程管網(wǎng)較多的實(shí)驗室組合在一起，便于敷設(shè)、管理和檢修；3）實(shí)驗室結(jié)構(gòu)具有通用性，滿足學(xué)校的長遠(yuǎn)發(fā)展，實(shí)驗樓內(nèi)通道順暢，防止危急情況發(fā)生時出現(xiàn)通道堵塞現(xiàn)象；4）較高或較笨重的儀器設(shè)備，如大型化工實(shí)訓(xùn)設(shè)備和準(zhǔn)生產(chǎn)線，以及產(chǎn)生振動的設(shè)備，從承重、防震動干擾和運(yùn)輸安裝等因素考慮設(shè)置在一樓；5）精密儀器如紅外、紫外、電化學(xué)測定儀等防潮防水，容易被腐蝕性氣體侵蝕，考慮到上方不宜布置有排水的房間和南疆的氣候特點(diǎn)放到高層；6）精密儀器室、天平室、試劑暫存室、試劑配制室、配電室要避免陽光直射。

2.2 開間進(jìn)深和層高

開間為建筑物自然間寬度，進(jìn)深為建筑物縱深長度，開間進(jìn)深太大，使用效率降低；太小則通道過于狹小，實(shí)驗環(huán)境的安全性無法保證。1）化工樓的開間擬設(shè)置為8～9m，進(jìn)深為9～10m；2）化學(xué)化工實(shí)驗樓需要給供給系統(tǒng)預(yù)留一定量的頂部空間，高度比普通建筑要高，首層擬定為4.5～5 m，其他層控制在4～4.5m。

3 化學(xué)化工實(shí)驗樓各系統(tǒng)設(shè)計時注意事項

3.1 通風(fēng)

在化學(xué)化工實(shí)驗過程中，經(jīng)常會用到各種有氣味的、有腐蝕的、有毒或易爆的試劑，這些試劑揮發(fā)的有害氣體不僅會對實(shí)驗人員的健康和安全產(chǎn)生極大的危害，也影響精密儀器的正常使用，做好通風(fēng)設(shè)計能有效地消除各種有害氣體，改善實(shí)驗環(huán)境，保障師生身心健康。兄弟院校實(shí)驗樓通風(fēng)的經(jīng)驗和教訓(xùn)告誡我們，實(shí)驗室通風(fēng)效果不好和噪聲較大是化學(xué)化工實(shí)驗樓最大的困擾。

實(shí)驗樓通風(fēng)要考慮六個方面：1）通風(fēng)系統(tǒng)有自然通風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)，根據(jù)南疆氣候特點(diǎn)盡可能利用自然通風(fēng)，機(jī)械排風(fēng)擬采用頂通風(fēng)設(shè)計；2）有機(jī)實(shí)驗室和無機(jī)實(shí)驗室需要比一般實(shí)驗室更強(qiáng)的通風(fēng)系統(tǒng)，尤其有機(jī)實(shí)驗室，還需要增加桌面通風(fēng)罩和防爆柜等；3）化工樓風(fēng)機(jī)擬建在樓頂并設(shè)置排風(fēng)吸收裝置，排風(fēng)系統(tǒng)的管線布局較為復(fù)雜，所用的管道大而長，數(shù)量多，既要考慮室內(nèi)的布局合理，又要不影響外墻的美觀，還要注意風(fēng)管穿過樓頂后的防水處理；4）為保證排放的氣體對大氣沒有污染，在通風(fēng)系統(tǒng)的末端，添加有害氣體吸附裝置；5）要特別注意風(fēng)機(jī)噪音對室內(nèi)的影響，應(yīng)考慮變頻控制技術(shù)，根據(jù)通風(fēng)柜的使用量、通風(fēng)主管道壓力變化自動調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到降低噪聲和節(jié)能目的；6）為了避免出現(xiàn)室內(nèi)負(fù)壓過大、門窗開啟困難的問題，應(yīng)考慮合理補(bǔ)風(fēng)。

3.2 給排水

實(shí)驗樓給排水指供水、排水、純水及消防用水等各類水系統(tǒng)，要選取合理的管道走向和預(yù)留，盡量考慮步入式管道井，為后期維修創(chuàng)造條件。1）高校實(shí)驗室內(nèi)部空間中擺設(shè)實(shí)驗臺較多，給排水點(diǎn)位較多，每個實(shí)驗室供水管路設(shè)置開關(guān)，室內(nèi)總閥門應(yīng)設(shè)在易操作的顯著位置；2）排水系統(tǒng)應(yīng)采用耐酸堿腐蝕的材料，實(shí)驗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；3）基礎(chǔ)實(shí)驗室設(shè)置室內(nèi)、外消防給水系統(tǒng)，自動噴水滅火系統(tǒng)，大空間智能型水炮噴水滅火系統(tǒng)；4）化學(xué)樓的下水管路設(shè)計獨(dú)立回路，不與衛(wèi)生間等其它下水道連通。排水系統(tǒng)將實(shí)驗室污水與生活污水、雨水分開，實(shí)驗室污水進(jìn)入污水處理池，應(yīng)進(jìn)行必要的處理，符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)后，方可排入城市污水管網(wǎng)；5）用水較多的實(shí)驗室跑水的事故常有發(fā)生，地漏的設(shè)計不可忽視，同時為了防止下水管中異味的溢出，應(yīng)采用防臭地漏；6）天平室、配電室和精密儀器室上方不要有給排水點(diǎn)和地漏。

3.3 供電

實(shí)驗樓供電有強(qiáng)電和弱電：實(shí)驗室照明、儀器設(shè)備、空調(diào)和風(fēng)機(jī)等供電為強(qiáng)電；門禁、監(jiān)控、通信、電話、網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)設(shè)計為弱電。1）實(shí)驗臺、通風(fēng)柜及其他實(shí)驗區(qū)域應(yīng)有足夠數(shù)量的三相電和單相電插座，每個房間設(shè)置單獨(dú)的配電箱，加裝漏電保護(hù)裝置；2）根據(jù)用途測算每個房間的用電量，對大功率設(shè)備或有特殊要求的設(shè)備應(yīng)單獨(dú)供電并設(shè)置接地系統(tǒng)，大型儀器安全配電也需要加裝漏電保護(hù)裝置；3）實(shí)驗室的烘箱、冰箱、恒溫箱等設(shè)備應(yīng)有專用供電電源，確保實(shí)驗結(jié)束時仍能運(yùn)轉(zhuǎn)；4）為便于使用和維修，實(shí)驗室的供電管線排布走向應(yīng)清楚，對于特定儀器及化工仿真實(shí)驗室應(yīng)采取UPS、雙路供電設(shè)計,避免在突然斷電的情況下對儀器造成不必要的損壞；5）盛放化學(xué)試劑和鋼瓶等有爆炸危險的場所應(yīng)設(shè)防爆燈具；6）實(shí)驗室所有用電儀器，均應(yīng)有安全接地措施，同時設(shè)計防雷防干擾保護(hù)；7）用電量的設(shè)計要有一定的前瞻性，預(yù)留富余量以備將來的發(fā)展所需。

3.4 供氣

化工實(shí)驗室需要?dú)錃?、乙炔等易燃易爆的鋼瓶氣，供氣設(shè)計安全尤為重要。1）氣瓶室應(yīng)設(shè)置在使用鋼瓶氣房間旁邊，氣瓶室必須采取專業(yè)的通風(fēng)和防爆措施，氣路系統(tǒng)要有泄露報警、緊急切斷和強(qiáng)排風(fēng)等裝置；2）氣瓶室要帶有帶過濾裝置的通氣孔，使空氣流通順暢，保持清潔。

3.5 電訊

實(shí)驗室已經(jīng)進(jìn)入智能化時代，“全生命周期管理”采用物聯(lián)網(wǎng)、AI、云計算、VR等技術(shù)，從實(shí)驗室概念到建設(shè)、運(yùn)營管理等全生命周期進(jìn)行數(shù)字化智慧管理，保證實(shí)驗室建設(shè)質(zhì)量、運(yùn)行質(zhì)量，增強(qiáng)了環(huán)境和生態(tài)友好，促使實(shí)驗室不斷增值。1）每個實(shí)驗室應(yīng)預(yù)留電話和網(wǎng)絡(luò)接口；2）實(shí)驗樓設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)和實(shí)驗室管理系統(tǒng)。

3.6 安全與應(yīng)急設(shè)施

化學(xué)化工實(shí)驗樓要預(yù)防火災(zāi)、爆炸、灼傷、中毒等事故，安全與應(yīng)急考慮六方面。1）實(shí)驗樓設(shè)置三個出入口，兩個步行梯，一部貨運(yùn)電梯，主出入口要保持足夠的寬度，方便進(jìn)出和應(yīng)急疏散；2）實(shí)驗室的門向外開啟，門上設(shè)置觀察窗，便于安全巡視觀察，大房間設(shè)雙開門，走廊及樓梯要寬敞；3）實(shí)驗樓配備煙感報警器,與火警系統(tǒng)相連,配有聲光報警，設(shè)置配備滅火器、滅火毯、沙箱等設(shè)施空間；4）通用實(shí)驗室設(shè)置緊急噴淋系統(tǒng)和應(yīng)急洗眼器，一旦化學(xué)試劑被濺入眼睛，可使用洗眼器對眼睛進(jìn)行沖洗，若化學(xué)試劑大面積的濺到頭部、臉部或者身上，應(yīng)及時用緊急噴淋系統(tǒng)進(jìn)行淋洗，可及時去除大部分污染物，保障學(xué)生的人身安全；5）通用實(shí)驗室試驗臺用島型、半島型布局在實(shí)驗室中央或兩側(cè)，主通道、兩個中央臺間距不小于1.5m，邊臺走道間距不小于1.3m，方便進(jìn)出及逃生疏散；6）實(shí)驗室的地面應(yīng)防滑、耐酸、耐堿、耐油、防靜電，實(shí)驗臺面應(yīng)耐酸性、耐高溫、耐沖擊、耐刻劃。

3.7 試劑庫

按照消防安全要求，危險化學(xué)品試劑庫不能設(shè)在樓內(nèi)，應(yīng)設(shè)計在遠(yuǎn)離實(shí)驗樓和過往人群少的地方，專門規(guī)劃修建危險化學(xué)品倉庫，設(shè)專人管理。倉庫門應(yīng)設(shè)雙鎖，外設(shè)防盜門窗。易燃易爆試劑、易制毒試劑、腐蝕性試劑、實(shí)驗用后化學(xué)試劑,劇毒化學(xué)藥品要在試劑庫獨(dú)立存放和保管，將實(shí)驗樓發(fā)生實(shí)驗事故的概率降至最低。

4 結(jié)語

高校實(shí)驗室建設(shè)與管理水平能夠反映大學(xué)的辦學(xué)水平，是高校軟實(shí)力的象征，建設(shè)高水平的實(shí)驗室是當(dāng)今高校建設(shè)與發(fā)展的目標(biāo)之一。高?；瘜W(xué)化工實(shí)驗樓的規(guī)劃設(shè)計是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要綜合考慮實(shí)驗室的總體規(guī)劃和平面設(shè)計、實(shí)驗室布局、強(qiáng)弱電、給排水、通風(fēng)、供氣、供暖、安全裝備及環(huán)境保護(hù)等多方面，在目前國內(nèi)高校化學(xué)化工實(shí)驗室設(shè)計建設(shè)時，缺乏明確的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范情況下，新疆科技學(xué)院以EHS理念指導(dǎo)化學(xué)化工實(shí)驗樓設(shè)計，需求方和設(shè)計方共同協(xié)作，為實(shí)驗樓的使用做足前期工作，符合綠色實(shí)驗室安全、健康、環(huán)保、節(jié)能理念，對促進(jìn)建設(shè)高水平大學(xué)具有重大的戰(zhàn)略意義。