實驗室建設(shè)設(shè)計的基本要求

• 來源： 原創(chuàng) 更新時間： 2018-07-13 點擊： 2525次

•       要建設(shè)一個現(xiàn)代化的實驗室，使其能更好地為生產(chǎn)、科研、教學(xué)服務(wù)，除了先進(jìn)的科學(xué)儀器和完善的實驗設(shè)備是提升科技水平，促進(jìn)科研成果的必備條件以外，實驗室的建設(shè)也是一個非常重要的物質(zhì)條件。實驗室建筑設(shè)計的基本要求是建筑設(shè)計的前提和依據(jù)，在建設(shè)單位委托設(shè)計單位進(jìn)行設(shè)計時，必須由各實驗室或研究室人員共同參加研究，反復(fù)討論，確定各實驗室方案，現(xiàn)將建筑設(shè)計的基本要求分述如下。 

  1.1.1實驗室名稱   

     （1）房間名稱：根據(jù)實驗室功能設(shè)置不同的實驗室。

     （2）需要房屋間數(shù)：同一類的房間需要幾間。   

     （3）每間房屋使用面積：房間面積大小與建筑模數(shù)有關(guān)，采用何種模數(shù)及何種結(jié)構(gòu)形式比較符合實際，計算實驗室的使用面積。   

      1.2.2建筑要求   

     （1）房間位置要求：   

      底層：設(shè)備重量較大或要求防震，則可設(shè)置在底層。   

      朝北：有些輔助房間或?qū)嶒灡旧硪蟪薄?  

      朝南：各實驗室都有自己的要求。

      樓層：有的實驗室要求潔凈、安靜，應(yīng)盡量放在高層。   

     （2）室內(nèi)尺寸要求：如實驗室要求空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須吊頂，則層高就相應(yīng)地要增加。有些實驗室是屬于特殊類型的，則采用單獨的尺寸。   

     （3）房間要求：指實驗室本身的要求。   

      有的要求一般清潔。   

      有的要求潔凈，進(jìn)行實驗時要求房間內(nèi)空氣達(dá)到一定的潔凈要求。   

      耐火：大多數(shù)實驗室要求耐火。   

      安靜：如消音室、錄音室等。   

     （4）門要求：實驗室的門有各種要求。   

      內(nèi)開：門向房間內(nèi)開。

      外開：主要設(shè)置在有爆炸危險的房間內(nèi)。   

      個別要求：雙向彈簧，有的要求單向彈簧或推拉門。   

      隔聲：有的實驗室要求安靜，要求設(shè)置隔聲門。   

      保溫：如冷藏室要求采用保溫門。   

      屏蔽：防止電磁場的干擾而設(shè)置屏蔽門。   

      自動門：大門口要求自動門。  

   

     （5）窗要求：實驗室的窗有各種要求。   

      開啟：指向外開啟的窗扇。   

      固定：有潔凈要求的實驗室采用固定窗，避免灰塵進(jìn)入室內(nèi)。   

      部分開啟：在一般情況下窗扇是關(guān)閉的，用空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行換氣，當(dāng)檢修、停電時，則可以開啟部分窗扇進(jìn)行自然通風(fēng)。   

      雙層窗：在寒冷地區(qū)或空調(diào)要求的房間采用。   

      遮陽：根據(jù)實驗室的要求而定，有時需要水平遮陽，有時須用垂直遮陽。有的可用百葉窗。   

      密閉：窗扇可以開啟，但又要防止灰塵從窗縫進(jìn)入，故采用密閉窗。   

      屏蔽窗。   

      隔聲窗。   

     （6）墻面要求：根據(jù)實驗室的要求各有不同。   

      一般要求   

      可以沖洗：有的墻面要求清潔，可以沖洗。   

      墻裙高度：離地面1.2-1.5米左右的墻面做墻裙，便于清潔，如瓷磚墻裙、油漆墻裙等。   

      隔熱：冷藏室墻面要求隔熱。   

      耐酸堿：有的實驗室在實驗時有酸堿氣體逸出，要求設(shè)計耐酸堿的油漆墻面。   

      吸聲：實驗時產(chǎn)生躁聲，影響周圍環(huán)境，墻面要做吸聲材料。

      消音：實驗時避免聲音反射或外界的聲音對實驗有影響，墻面要進(jìn)行消音設(shè)計。   

      屏蔽：外界各種電磁波對實驗室內(nèi)部實驗有影響，或?qū)嶒炇覂?nèi)部發(fā)出各種電磁波對外界有影響。   

      色彩：根據(jù)實驗的要求和舒適的室內(nèi)環(huán)境選用墻面色彩，墻面色彩的選用應(yīng)該與地面、平頂、實驗臺等的色彩取得協(xié)調(diào)。   

     （7）樓地面要求   

      一般要求;   

      清潔;   

      防雨：實驗本身所產(chǎn)生的震動，要求設(shè)置防震措施以免影響其他房間；另一種是實驗本身或精密儀器本身所提出的防震要求;   

      防滑;   

      防放射性沾染;   

      防靜電;   

      干燥;   

      隔聲;   

      架空：由于管線太多或架空的空間作為靜壓箱，設(shè)置架空地板，并提出架空高度。   

   

     （8）頂棚要求   

      不吊頂：一般實驗室大多數(shù)不吊頂。   

      吊頂：在實驗室的頂板下再吊頂，一般用于要求較高的實驗室。   

      （9）通風(fēng)柜：化學(xué)實驗室常利用通風(fēng)柜進(jìn)行各種化學(xué)試驗，根據(jù)實驗要求提出通風(fēng)柜的長度、寬度和高度。   

      實驗臺：實驗臺分島式實驗臺（實驗臺四邊可用）、半島式實驗臺（實驗臺三邊可用），靠墻實驗臺和靠窗實驗臺（很少用）。要求實驗臺的長、寬、高的尺寸。   

      固定壁柜：一般設(shè)置在墻與墻之間，不能移動的柜子。  

      (10)實驗臺高度要求

  根據(jù)人體工力學(xué)，坐式操作實驗臺高度為；站式操作高度。試劑架高度。高柜。

  (11)安全通道

  常用實驗室門寬為，并設(shè)有一個安全門，內(nèi)部操作流程要求順暢，防止發(fā)生危急情況時，出現(xiàn)通道堵塞現(xiàn)象，設(shè)計時常用島型、半島型、L字型、U字型等實驗室布局方案。主通道、兩個中央臺雙面操作，間距大于，邊臺單向距離大于1200。排毒柜雙面操作距離大于。

   1.2.3結(jié)構(gòu)要求：活荷載是作用在結(jié)構(gòu)上的可變荷載，各樓面活荷載、屋面活荷載、屋面積灰荷載、雪荷載及風(fēng)荷載等。   

      （1）地面荷載：指底層地面荷載，即每平方米的面積內(nèi)平均有多少千克的物體。   

      （2）樓面荷載：指2層及2層以上的各層樓面活荷載。   

      （3）屋面荷載：屋面上是否上人，雪荷載有多少等。   

      （4）特殊設(shè)備附加荷載：有的實驗室內(nèi)有特殊重的設(shè)備，如質(zhì)譜儀、純水設(shè)備等，須注明設(shè)備的重量、規(guī)格以及標(biāo)明設(shè)備軸心線距離墻的尺寸。   

      （5）防護(hù)墻：有y射線的實驗裝置的建筑物根據(jù)各種不同實驗的要求、防護(hù)材料的選擇以及厚度的選用均應(yīng)該仔細(xì)地考慮。   

      （6）抗震要求。   

       1.2.4采暖通風(fēng)：   

      (1)蒸汽系統(tǒng)：采用蒸汽供暖的系統(tǒng)。   

      (2)熱水系統(tǒng)：采用熱水供暖系統(tǒng)。   

      (3)溫度：房間采暖的溫度要求。   

      通風(fēng)：   

     （1）自然通風(fēng)：即不設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)（2）單排風(fēng)：靠機(jī)械排風(fēng)（3）局部排風(fēng)：如某一實驗產(chǎn)生有害氣體或氣味等需要局部排風(fēng)。在有機(jī)械排風(fēng)要求時，*能提出每小時放氣次數(shù)。    

      空調(diào)：有些實驗室要求恒溫恒濕，采用空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以保證實驗室內(nèi)的溫度和濕度。提出溫度及允許溫差：相對濕度及允許濕度偏差。   

      潔凈要求：   

      有些實驗室的空氣要求保持一定的潔凈度時，則需要提出潔凈等級。   

      通風(fēng)柜及其它設(shè)備通風(fēng)：有自然排風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)和有過濾裝置的排風(fēng)等，根據(jù)需要，加以選擇。   

      1.2.5氣體管道：氣體管道分為（蒸汽、氧氣、真空、壓縮空氣及城市燃?xì)獾取＃?  

      1.2.6給排水：冷水：即城市中的自來水或采用地下水。   

      熱水：根據(jù)實驗要求提出全部實驗室采用，還是局部實驗室采用。還是采用快速加熱器來解決熱水供應(yīng)。   

      冷熱水分開：系指水龍頭要求。   

      冷熱水混合：系指水龍頭要求。   

      屋頂水箱：有些實驗要求較高，要有一定的水壓，有的城市水壓不夠，要設(shè)置水箱。   

      排水：（1）排水溫度。（2）排水中有酸，濃度及數(shù)量。（3）排水中有堿，濃度及數(shù)量。（4）排水中有放射性物質(zhì)，有多少種放射性物質(zhì)，濃度多少。（5）設(shè)置地漏，地漏是實驗室的地面上設(shè)置的一個排水口，也可不設(shè)置地漏。  

      1.2.7電氣：   

      照明（1）日光燈（2）安全照明（3）要求工作面上有多少照明（勒克斯）（4）事故照明系指萬一發(fā)生危險情況時需要事故照明（5）明線：電線采用外露形式的。（6）暗線：電線采用暗裝形式。

      強電：（1）工藝設(shè)備用電量(kw)，按每臺設(shè)備的容量提出數(shù)據(jù)（2）供電電壓（v）要求電壓是多少（3）單項插座（A）要求插座的安培是多少（4）三項插座（A）要求插座的安培是多少（5）特殊設(shè)備；電幕、電梯、傳送帶的用電要求（6）供電路數(shù)：根據(jù)實驗樓的重要性，提出供電要求（指不能停電、要求電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定等）   

      弱電：（1）裝設(shè)電話分機(jī)（2）裝設(shè)程控電話（3）裝設(shè)電鐘插座（4）裝設(shè)閉路電視系統(tǒng)（5）廣播   

      防雷：建設(shè)地點的防雷情況要調(diào)查清楚，提出防雷要求。   

      1.2.8實驗室公害：指實驗過程中產(chǎn)生的公害。   

      （1）噪聲：實驗時產(chǎn)生噪聲，*分貝是多少（2）振動：屬于低頻、中頻或高頻（3）臭味：化學(xué)實驗室會產(chǎn)生臭味，有哪些臭味（4）輻射：實驗時產(chǎn)生a,b,y射線等（5）磁場（6）灰塵（7）細(xì)菌（8）蒸汽（9）有害廢氣，實驗時產(chǎn)生哪些廢氣，包括種類及數(shù)量   

      1.3實驗室建筑的組成及總體布局   

      1.3.1建筑規(guī)劃要求：   

      根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，結(jié)合地形進(jìn)行總體設(shè)計。

      在設(shè)計之前，要對各建筑物的用途和功能進(jìn)行分析。對于化學(xué)分析實驗室，一般應(yīng)布置在下風(fēng)方向及下游地段，保持一定的間距和良好的通風(fēng)，應(yīng)有綠化隔離，搞好排污和排毒處理，做好環(huán)境綜合評估和治理。對于儀器分析實驗室，一般要求良好的環(huán)境。有防振防噪聲要求的實驗室要遠(yuǎn)離振源和噪聲源；有屏蔽要求的實驗室要遠(yuǎn)離電磁波的干擾源；要求超凈的高純實驗室要規(guī)劃在粉塵少、綠化好的地段。    

      1.3.2實驗室建筑的組成；實驗室建筑物一般按其用途分為四類。    

    （1）實驗研究類：是分析檢測實驗建筑的核心，包括各類通用實驗室和專用實驗室以及研究室、計算機(jī)房和計量室等。   

     （2）輔助建筑類：包括圖書情報資料室、學(xué)術(shù)活動室及電化教室等。   

     （3）公用設(shè)施類：包括水、電、氣、油、制冷、空調(diào)、低溫及熱力系統(tǒng)、通信、消防、三廢處理、各類器材倉庫等用房。   

     （4）行政及生活服務(wù)類：以上四類建筑之間的關(guān)系都是很密切的，后三類建筑為*類建筑服務(wù)，而他們之間又有相互聯(lián)系。這些建筑規(guī)劃面積分配一般為：科研用房30%~69%，科研輔助用房5%~31%，公用設(shè)施用房5%~18%，行政及生活服務(wù)用房10%~29%。   

      1.4.3實驗室建筑總體布局：在總體設(shè)計中，首先要研究的問題是采用集中配置形式還是采用分散配置形式。集中配置是將實驗室、研究室、行政管理用房、圖書資料用房以及科研輔助用房組合在一棟建筑物中；分散配置形式是按實驗樓的不同特性分別進(jìn)行布置。由于分析檢測中心和分析研究室的規(guī)模不同以及用地的限制，所以總體布局就有多種形式。一般分為四種配置形式。   

     （1）獨立式；整個建筑配置集中在一棟樓內(nèi)獨立設(shè)置，適用與較小的分析實驗室。   

     （2）主樓式；以一棟實驗樓為主配以附屬建筑，建筑規(guī)劃比較方整規(guī)則。   

     （3）單元式；又稱細(xì)胞式。用一個簡單的單元或細(xì)胞組成多樣的形式，形成各種不同的空間，有利于推行摸數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化，便于施工。此種形式為現(xiàn)代分析測試中心規(guī)劃廣為采用。   

     （4）分散式；由不同功能的多棟實驗樓、研究樓及輔助建筑靈活組合而成，采用較多。   

      實驗室的結(jié)構(gòu)與樓面荷載：結(jié)構(gòu)布置與實驗室建筑模數(shù)密切相關(guān)。在選用摸數(shù)時必須與當(dāng)?shù)氐氖┕l件、預(yù)制品構(gòu)件的供應(yīng)情況以及地震等級諸多因素綜合考慮。實驗室的結(jié)構(gòu)可分為三類；即承重磚墻與鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)。即承重磚墻與鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)（簡稱混合結(jié)構(gòu)）形式適用于1~5層實驗室，以3~4層為*多，因為每層的窗間墻寬度增大，影響采光面積。這種結(jié)構(gòu)形式，造價較低，施工較快，一般實驗室常采用這種結(jié)構(gòu)形式。在采用空氣調(diào)節(jié)的實驗室中，混合結(jié)構(gòu)的層高比鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的層高為低，約可降低。其原因是空氣調(diào)節(jié)的風(fēng)管經(jīng)常布置在走道平頂下面，風(fēng)管進(jìn)入實驗室時，在混合結(jié)構(gòu)中只要在磚墻上開孔就可以。而在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，因為柱與柱之間有聯(lián)系梁連接，聯(lián)系梁有一定的高度，因此層高略高于混合結(jié)構(gòu)。   

      鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（簡稱框架結(jié)構(gòu)），這種結(jié)構(gòu)形式適用于五層以上的實驗室，但根據(jù)實驗室的性質(zhì)，框架結(jié)構(gòu)也用于1~5層的實驗室，框架結(jié)構(gòu)按施工方法不同又可分為全部現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)、梁柱現(xiàn)澆與板預(yù)制結(jié)構(gòu)

      給水系統(tǒng)   

      實驗室的給水任務(wù)，主要從室外給水管網(wǎng)引入進(jìn)水管道，在保證按所需要的壓力、水質(zhì)、水量將水輸送到實驗用水設(shè)備、輔助用水設(shè)備、各種配水龍頭和消防設(shè)備等，以滿足實驗過程用水，日常生活和消防用水的需要。實驗室內(nèi)部供水系統(tǒng)盡量利用室外給水管網(wǎng)的壓力直接供水。給水系統(tǒng)可分為直接供水方式、設(shè)有高位水箱的給水方式、設(shè)有加壓泵和水箱的給水方式。在高層實驗室內(nèi)，當(dāng)室外管網(wǎng)壓力不能滿足要求時，低層部分應(yīng)充分利用室外管網(wǎng)中的直接供水，上層部分可設(shè)置局部加壓設(shè)備。當(dāng)室外管網(wǎng)壓力經(jīng)常或周期性不足時，就應(yīng)考慮設(shè)置屋頂水箱和水泵。   

      實驗室用水設(shè)備布置有其工藝特點，即用水點多且分散，多數(shù)用水點用水量不太大，有的引入管從建筑物中部引入室內(nèi)，這樣水壓使用較為平衡些。有的實驗室內(nèi)由于管道種類較多，工藝和建筑有特殊要求的；有的實驗室內(nèi)，底層走廊設(shè)有管溝的；在這種條件下，給水引入管也有從建筑物一端或二端進(jìn)入室內(nèi)。實驗室管道通常為明裝設(shè)置，并應(yīng)盡量沿墻、梁柱、墻角、走廊、天棚下敷設(shè)。采用明裝敷設(shè)對施工安裝和維修管道都較為方便，造價也比較低，缺點是影響室內(nèi)美觀和衛(wèi)生條件，如管道表面積灰和結(jié)露。在工藝和建筑工種有特殊要求時，管道可采用暗裝，此時管道應(yīng)盡可能暗設(shè)在地下室、管溝、天棚內(nèi)，或公共管廊內(nèi)。給水管、支管可敷設(shè)在管槽和豎井內(nèi)，管道豎井可做在走廊一側(cè)，也可做在走廊二側(cè)。暗設(shè)在管槽、豎井和天棚內(nèi)的管道，在裝有控制閥門處應(yīng)留有檢修門或檢修孔。管道暗設(shè)能使室內(nèi)美觀整潔，但造價較高，施工安裝和運行維護(hù)都較困難。已建成使用的實驗室如無特殊要求的，一般都采用明裝。另外，室內(nèi)除生產(chǎn)和生活用水外，還應(yīng)根據(jù)消防要求設(shè)置消防給水系統(tǒng)。室內(nèi)消火栓應(yīng)布置在經(jīng)常有人出入和較明顯的地方，如門廳、樓梯外、走廊等，消火栓和消防管道一般都采用明裝。在消火栓較多的消防管道上應(yīng)用閥門分成若干段，當(dāng)局部管道發(fā)生故障需維修時，用閥門切斷，其他管道段上的消火栓仍處于備用狀態(tài)。   

  實驗室污水的排放與初步凈化   

      實驗室污水按污水性質(zhì)、成分及污染的程度可設(shè)置不同的排水系統(tǒng)，被化學(xué)雜質(zhì)污染，對人體有害有毒物質(zhì)的污水應(yīng)設(shè)置獨立的排水管道，這些污水經(jīng)局部處理或回收利用才能排入室外排水管網(wǎng)。   

      實驗室內(nèi)由于化驗盆、洗滌盆等衛(wèi)生器具和其他用水設(shè)備數(shù)量較多且分散，所以相應(yīng)的室內(nèi)排水支管、干管也較多。因此室內(nèi)管道布置時，要求管道能相對集中，排放整齊，使施工安裝和操作維修方便；管道轉(zhuǎn)彎較少，以減少管內(nèi)阻塞的可能性；主干管要盡量靠近設(shè)備排水量*、雜質(zhì)較多的排水點設(shè)置；介質(zhì)在管道內(nèi)工作要有良好的水力條件等。   

      管道敷設(shè)一般是盡量能沿墻、柱、墻角、柱角、天棚、走廊等設(shè)置；管道應(yīng)盡量避免穿越放置有精密儀器、儀表、電氣設(shè)備等的房間或衛(wèi)生要求較高的房間。   

      實驗室的排水管材一般為鑄鐵管。室內(nèi)酸性排水管道地上部分采用硬聚氯乙烯塑料管，埋地部分宜用耐酸陶瓷管較好。

      實驗室的廢水是在試驗操作過程，各種器皿、儀表、工具、衣服的洗滌及設(shè)備有冷卻等而產(chǎn)生的，這些廢水應(yīng)按其性質(zhì)、成分等采取不同的處理方式。有的廢水可以回收利用其中有用的物質(zhì)、有的可以直接排至外部排水管網(wǎng)，有的可以直接至外部排水管網(wǎng)，有的則采用適當(dāng)有方法處理，然后再排至外部管網(wǎng)。例如：一般設(shè)備冷卻經(jīng)使用后僅水溫有所升高，這類廢水不經(jīng)處理就可排入水體或外部排水管網(wǎng)，有的經(jīng)簡單處理還可重復(fù)使用，有的廢水含有毒有害物質(zhì)、放射性物質(zhì)則需經(jīng)適當(dāng)處理或回收利用其有用物質(zhì)后，使之符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，才可排入水體或外部排放管網(wǎng)。   

      廢水的處理方法，一般有物理法、化學(xué)法、生物法。物理法主要利用物理作用以分離廢水中的懸浮物，化學(xué)法主要利用化學(xué)反應(yīng)來處理廢水中的溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)。生物法的作用是去除廢水中的膠體和溶解中的有機(jī)物質(zhì)。上述三種基本處理方法各有其特點和適用條件。在廢水排入地面水體中要按排放要求來確定處理程度，同時應(yīng)結(jié)合水體的自凈能力，通常根據(jù)有害物質(zhì)和溶解氧的指標(biāo)來確定水體的容許負(fù)荷，即排入水體的容許濃度。   

      酸性廢水處理方法，利用堿性廢水進(jìn)行中和，使混合廢水PH值接近中性；在酸性廢水中投加中和性劑；酸性廢水通過堿性濾層過濾中和；離子交換法，電解法。   

      堿性廢水處理方法，利用酸性廢水進(jìn)行中和，在堿性物質(zhì)中投放酸性中和劑；向堿性廢水中鼓入煙道廢汽（酸性氣體CO2及SO2）；利用水體中二氧化碳中和堿性廢水。