實驗室建設設計的基本要求

• 來源： 原創 更新時間： 2018-07-13 點擊： 2515次

•       要建設一個現代化的實驗室，使其能更好地為生產、科研、教學服務，除了先進的科學儀器和完善的實驗設備是提升科技水平，促進科研成果的必備條件以外，實驗室的建設也是一個非常重要的物質條件。實驗室建筑設計的基本要求是建筑設計的前提和依據，在建設單位委托設計單位進行設計時，必須由各實驗室或研究室人員共同參加研究，反復討論，確定各實驗室方案，現將建筑設計的基本要求分述如下。 

  1.1.1實驗室名稱   

     （1）房間名稱：根據實驗室功能設置不同的實驗室。

     （2）需要房屋間數：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有關，采用何種模數及何種結構形式比較符合實際，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：設備重量較大或要求防震，則可設置在底層。   

      朝北：有些輔助房間或實驗本身要求朝北。   

      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，應盡量放在高層。   

     （2）室內尺寸要求：如實驗室要求空氣調節系統必須吊頂，則層高就相應地要增加。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，進行實驗時要求房間內空氣達到一定的潔凈要求。   

      耐火：大多數實驗室要求耐火。   

      安靜：如消音室、錄音室等。   

     （4）門要求：實驗室的門有各種要求。   

      內開：門向房間內開。

      外開：主要設置在有爆炸危險的房間內。   

      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，避免灰塵進入室內。   

      部分開啟：在一般情況下窗扇是關閉的，用空氣調節系統進行換氣，當檢修、停電時，則可以開啟部分窗扇進行自然通風。   

      雙層窗：在寒冷地區或空調要求的房間采用。   

      遮陽：根據實驗室的要求而定，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入，故采用密閉窗。   

      屏蔽窗。   

      隔聲窗。   

     （6）墻面要求：根據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，要求設計耐酸堿的油漆墻面。   

      吸聲：實驗時產生躁聲，影響周圍環境，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，墻面要進行消音設計。   

      屏蔽：外界各種電磁波對實驗室內部實驗有影響，或實驗室內部發出各種電磁波對外界有影響。   

      色彩：根據實驗的要求和舒適的室內環境選用墻面色彩，墻面色彩的選用應該與地面、平頂、實驗臺等的色彩取得協調。   

     （7）樓地面要求   

      一般要求;   

      清潔;   

      防雨：實驗本身所產生的震動，要求設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）通風柜：化學實驗室常利用通風柜進行各種化學試驗，根據實驗要求提出通風柜的長度、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：一般設置在墻與墻之間，不能移動的柜子。  

      (10)實驗臺高度要求

  根據人體工力學，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，并設有一個安全門，內部操作流程要求順暢，防止發生危急情況時，出現通道堵塞現象，設計時常用島型、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結構要求：活荷載是作用在結構上的可變荷載，各樓面活荷載、屋面活荷載、屋面積灰荷載、雪荷載及風荷載等。   

      （1）地面荷載：指底層地面荷載，即每平方米的面積內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）特殊設備附加荷載：有的實驗室內有特殊重的設備，如質譜儀、純水設備等，須注明設備的重量、規格以及標明設備軸心線距離墻的尺寸。   

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

      （6）抗震要求。   

       1.2.4采暖通風：   

      (1)蒸汽系統：采用蒸汽供暖的系統。   

      (2)熱水系統：采用熱水供暖系統。   

      (3)溫度：房間采暖的溫度要求。   

      通風：   

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

      空調：有些實驗室要求恒溫恒濕，采用空氣調節系統可以保證實驗室內的溫度和濕度。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。   

      通風柜及其它設備通風：有自然排風、機械排風和有過濾裝置的排風等，根據需要，加以選擇。   

      1.2.5氣體管道：氣體管道分為（蒸汽、氧氣、真空、壓縮空氣及城市燃氣等。）   

      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。   

      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，要設置水箱。   

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

      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）工藝設備用電量(kw)，按每臺設備的容量提出數據（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）特殊設備；電幕、電梯、傳送帶的用電要求（6）供電路數：根據實驗樓的重要性，提出供電要求（指不能停電、要求電壓穩定、頻率穩定等）   

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

      防雷：建設地點的防雷情況要調查清楚，提出防雷要求。   

      1.2.8實驗室公害：指實驗過程中產生的公害。   

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

      1.3實驗室建筑的組成及總體布局   

      1.3.1建筑規劃要求：   

      根據設計任務的要求，結合地形進行總體設計。

      在設計之前，要對各建筑物的用途和功能進行分析。對于化學分析實驗室，一般應布置在下風方向及下游地段，保持一定的間距和良好的通風，應有綠化隔離，搞好排污和排毒處理，做好環境綜合評估和治理。對于儀器分析實驗室，一般要求良好的環境。有防振防噪聲要求的實驗室要遠離振源和噪聲源；有屏蔽要求的實驗室要遠離電磁波的干擾源；要求超凈的高純實驗室要規劃在粉塵少、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、計算機房和計量室等。   

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

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

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

      1.4.3實驗室建筑總體布局：在總體設計中，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行布置。由于分析檢測中心和分析研究室的規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獨立設置，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，建筑規劃比較方整規則。   

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

     （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。   

      實驗室的結構與樓面荷載：結構布置與實驗室建筑模數密切相關。在選用摸數時必須與當地的施工條件、預制品構件的供應情況以及地震等級諸多因素綜合考慮。實驗室的結構可分為三類；即承重磚墻與鋼筋混凝土梁板結構、鋼筋混凝土框架結構以及鋼結構。即承重磚墻與鋼筋混凝土梁板結構（簡稱混合結構）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。這種結構形式，造價較低，施工較快，一般實驗室常采用這種結構形式。在采用空氣調節的實驗室中，混合結構的層高比鋼筋混凝土框架結構的層高為低，約可降低。其原因是空氣調節的風管經常布置在走道平頂下面，風管進入實驗室時，在混合結構中只要在磚墻上開孔就可以。而在鋼筋混凝土框架結構中，因為柱與柱之間有聯系梁連接，聯系梁有一定的高度，因此層高略高于混合結構。   

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

      給水系統   

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

      實驗室用水設備布置有其工藝特點，即用水點多且分散，多數用水點用水量不太大，有的引入管從建筑物中部引入室內，這樣水壓使用較為平衡些。有的實驗室內由于管道種類較多，工藝和建筑有特殊要求的；有的實驗室內，底層走廊設有管溝的；在這種條件下，給水引入管也有從建筑物一端或二端進入室內。實驗室管道通常為明裝設置，并應盡量沿墻、梁柱、墻角、走廊、天棚下敷設。采用明裝敷設對施工安裝和維修管道都較為方便，造價也比較低，缺點是影響室內美觀和衛生條件，如管道表面積灰和結露。在工藝和建筑工種有特殊要求時，管道可采用暗裝，此時管道應盡可能暗設在地下室、管溝、天棚內，或公共管廊內。給水管、支管可敷設在管槽和豎井內，管道豎井可做在走廊一側，也可做在走廊二側。暗設在管槽、豎井和天棚內的管道，在裝有控制閥門處應留有檢修門或檢修孔。管道暗設能使室內美觀整潔，但造價較高，施工安裝和運行維護都較困難。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，室內除生產和生活用水外，還應根據消防要求設置消防給水系統。室內消火栓應布置在經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用閥門分成若干段，當局部管道發生故障需維修時，用閥門切斷，其他管道段上的消火栓仍處于備用狀態。   

  實驗室污水的排放與初步凈化   

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

      實驗室內由于化驗盆、洗滌盆等衛生器具和其他用水設備數量較多且分散，所以相應的室內排水支管、干管也較多。因此室內管道布置時，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；管道轉彎較少，以減少管內阻塞的可能性；主干管要盡量靠近設備排水量*、雜質較多的排水點設置；介質在管道內工作要有良好的水力條件等。   

      管道敷設一般是盡量能沿墻、柱、墻角、柱角、天棚、走廊等設置；管道應盡量避免穿越放置有精密儀器、儀表、電氣設備等的房間或衛生要求較高的房間。   

      實驗室的排水管材一般為鑄鐵管。室內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、衣服的洗滌及設備有冷卻等而產生的，這些廢水應按其性質、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、有的可以直接排至外部排水管網，有的可以直接至外部排水管網，有的則采用適當有方法處理，然后再排至外部管網。例如：一般設備冷卻經使用后僅水溫有所升高，這類廢水不經處理就可排入水體或外部排水管網，有的經簡單處理還可重復使用，有的廢水含有毒有害物質、放射性物質則需經適當處理或回收利用其有用物質后，使之符合國家規定的排放標準，才可排入水體或外部排放管網。   

      廢水的處理方法，一般有物理法、化學法、生物法。物理法主要利用物理作用以分離廢水中的懸浮物，化學法主要利用化學反應來處理廢水中的溶解物質或膠體物質。生物法的作用是去除廢水中的膠體和溶解中的有機物質。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，同時應結合水體的自凈能力，通常根據有害物質和溶解氧的指標來確定水體的容許負荷，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，利用酸性廢水進行中和，在堿性物質中投放酸性中和劑；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。