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)室是最最常見的一類實(shí)驗(yàn)室，也是國內(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)、無機(jī)化學(xué)、精細(xì)化工、制藥、農(nóng)藥等多個學(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)室在國際、國內(nèi)、行業(yè)（系統(tǒng)）內(nèi)的定位（要達(dá)到一個什么樣的水準(zhǔn)）；實(shí)驗(yàn)室在社會中的定位（行使政府職能、第三方檢測的通用實(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、安評的要求，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、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，盡量優(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)的過程，是相關(guān)專業(yè)互相配合、共同完成的一項(xiàng)工作。一個實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)會涉及到分析化驗(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)室時必須掌握其設(shè)計(jì)的要求和規(guī)范。

國際規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)

ACGIH 美國政府工業(yè)衛(wèi)生協(xié)會相關(guān)設(shè)計(jì)要求

AIA 美國建筑師協(xié)會相關(guān)設(shè)計(jì)要求

ANSI 美國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會相關(guān)設(shè)計(jì)要求

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

ASTM 美國材料實(shí)驗(yàn)室協(xié)會相關(guān)設(shè)計(jì)要求

NFPA 美國防火協(xié)會相關(guān)設(shè)計(jì)與要求

NIH 美國全國衛(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

中國規(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、開槽的位置和大?。唤o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)的具體條件后開展實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)。

一個實(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、儲藏室、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、留樣間、配電室應(yīng)避免陽光直射。

■ 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。

■ 會用到氫氣的儀器或用到乙炔的儀器不可與會使用到氧氣的儀器共用一個房間（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用氫氣一個用氧氣，會有危險(xiǎn)，故不可在一個房間）。

■ 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、儀器臺、洗滌盆、通風(fēng)柜等。

■ 實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)臺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

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

■ 大型精密儀器或有振動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；天平臺臺面和臺座，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。

各專業(yè)設(shè)計(jì)要求

1.土建要求

■ 門、窗：實(shí)驗(yàn)室門應(yīng)朝外開啟（有事故時，便于操作人員迅速逃生）并設(shè)觀察窗，儀器藥品庫、留樣間等門應(yīng)設(shè)雙鎖，外設(shè)防盜門窗。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)室非主入口門側(cè)，并應(yīng)采取遮陽防曬措施；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，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、無眩光、防潮、不起塵、不積塵；頂棚應(yīng)光潔、無眩光、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。

■ 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)閥門和計(jì)量，閥門應(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，應(yīng)采取減壓措施。

4.電氣要求

■ 動力、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)動力配電箱，每個實(shí)驗(yàn)臺設(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)理來完成這項(xiàng)工作。

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)單元開間應(yīng)由實(shí)驗(yàn)臺寬度、布置方式及間距決定。實(shí)驗(yàn)臺平行布置的標(biāo)準(zhǔn)單元，其開間不宜小于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)臺長度、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，無通風(fēng)柜時，不宜小于5.70 m。

1.由1/2個標(biāo)準(zhǔn)單元組成的通用實(shí)驗(yàn)室，靠兩側(cè)墻布置的邊實(shí)驗(yàn)臺之間的凈距不應(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，其與另一側(cè)實(shí)驗(yàn)臺之間的凈距不應(yīng)小于1.50 m。

2.由一個標(biāo)準(zhǔn)單元組成的通用實(shí)驗(yàn)室，靠兩側(cè)墻布置的邊實(shí)驗(yàn)臺與房間中間布置的島式或半島式中央實(shí)驗(yàn)臺之間的凈距不應(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，其與實(shí)驗(yàn)臺之間的凈距不應(yīng)小于1.50 m。島式實(shí)驗(yàn)臺端部與外墻之間的凈距不應(yīng)小于6.60 m。

3.由一個以上標(biāo)準(zhǔn)單元組成的通用實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)臺之間或?qū)嶒?yàn)臺與實(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)臺時，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)臺不宜與外窗平行布置。