实验室建设设计的基本要求

• 来源： 原创 更新时间： 2018-07-13 点击： 1835次

•       要建设一个现代化的实验室，使其能更好地为生产、科研、教学服务，除了先进的科学仪器和完善的实验设备是提升科技水平，促进科研成果的必备条件以外，实验室的建设也是一个非常重要的物质条件。实验室建筑设计的基本要求是建筑设计的前提和依据，在建设单位委托设计单位进行设计时，必须由各实验室或研究室人员共同参加研究，反复讨论，确定各实验室方案，现将建筑设计的基本要求分述如下。 

  1.1.1实验室名称   

     （1）房间名称：根据实验室功能设置不同的实验室。

     （2）需要房屋间数：同一类的房间需要几间。   

     （3）每间房屋使用面积：房间面积大小与建筑模数有关，采用何种模数及何种结构形式比较符合实际，计算实验室的使用面积。   

      1.2.2建筑要求   

     （1）房间位置要求：   

      底层：设备重量较大或要求防震，则可设置在底层。   

      朝北：有些辅助房间或实验本身要求朝北。   

      朝南：各实验室都有自己的要求。

      楼层：有的实验室要求洁净、安静，应尽量放在高层。   

     （2）室内尺寸要求：如实验室要求空气调节系统必须吊顶，则层高就相应地要增加。有些实验室是属于特殊类型的，则采用单独的尺寸。   

     （3）房间要求：指实验室本身的要求。   

      有的要求一般清洁。   

      有的要求洁净，进行实验时要求房间内空气达到一定的洁净要求。   

      耐火：大多数实验室要求耐火。   

      安静：如消音室、录音室等。   

     （4）门要求：实验室的门有各种要求。   

      内开：门向房间内开。

      外开：主要设置在有爆炸危险的房间内。   

      个别要求：双向弹簧，有的要求单向弹簧或推拉门。   

      隔声：有的实验室要求安静，要求设置隔声门。   

      保温：如冷藏室要求采用保温门。   

      屏蔽：防止电磁场的干扰而设置屏蔽门。   

      自动门：大门口要求自动门。  

   

     （5）窗要求：实验室的窗有各种要求。   

      开启：指向外开启的窗扇。   

      固定：有洁净要求的实验室采用固定窗，避免灰尘进入室内。   

      部分开启：在一般情况下窗扇是关闭的，用空气调节系统进行换气，当检修、停电时，则可以开启部分窗扇进行自然通风。   

      双层窗：在寒冷地区或空调要求的房间采用。   

      遮阳：根据实验室的要求而定，有时需要水平遮阳，有时须用垂直遮阳。有的可用百叶窗。   

      密闭：窗扇可以开启，但又要防止灰尘从窗缝进入，故采用密闭窗。   

      屏蔽窗。   

      隔声窗。   

     （6）墙面要求：根据实验室的要求各有不同。   

      一般要求   

      可以冲洗：有的墙面要求清洁，可以冲洗。   

      墙裙高度：离地面1.2-1.5米左右的墙面做墙裙，便于清洁，如瓷砖墙裙、油漆墙裙等。   

      隔热：冷藏室墙面要求隔热。   

      耐酸碱：有的实验室在实验时有酸碱气体逸出，要求设计耐酸碱的油漆墙面。   

      吸声：实验时产生躁声，影响周围环境，墙面要做吸声材料。

      消音：实验时避免声音反射或外界的声音对实验有影响，墙面要进行消音设计。   

      屏蔽：外界各种电磁波对实验室内部实验有影响，或实验室内部发出各种电磁波对外界有影响。   

      色彩：根据实验的要求和舒适的室内环境选用墙面色彩，墙面色彩的选用应该与地面、平顶、实验台等的色彩取得协调。   

     （7）楼地面要求   

      一般要求;   

      清洁;   

      防雨：实验本身所产生的震动，要求设置防震措施以免影响其他房间；另一种是实验本身或精密仪器本身所提出的防震要求;   

      防滑;   

      防放射性沾染;   

      防静电;   

      干燥;   

      隔声;   

      架空：由于管线太多或架空的空间作为静压箱，设置架空地板，并提出架空高度。   

   

     （8）顶棚要求   

      不吊顶：一般实验室大多数不吊顶。   

      吊顶：在实验室的顶板下再吊顶，一般用于要求较高的实验室。   

      （9）通风柜：化学实验室常利用通风柜进行各种化学试验，根据实验要求提出通风柜的长度、宽度和高度。   

      实验台：实验台分岛式实验台（实验台四边可用）、半岛式实验台（实验台三边可用），靠墙实验台和靠窗实验台（很少用）。要求实验台的长、宽、高的尺寸。   

      固定壁柜：一般设置在墙与墙之间，不能移动的柜子。  

      (10)实验台高度要求

  根据人体工力学，坐式操作实验台高度为；站式操作高度。试剂架高度。高柜。

  (11)安全通道

  常用实验室门宽为，并设有一个安全门，内部操作流程要求顺畅，防止发生危急情况时，出现通道堵塞现象，设计时常用岛型、半岛型、L字型、U字型等实验室布局方案。主通道、两个中央台双面操作，间距大于，边台单向距离大于1200。排毒柜双面操作距离大于。

   1.2.3结构要求：活荷载是作用在结构上的可变荷载，各楼面活荷载、屋面活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载及风荷载等。   

      （1）地面荷载：指底层地面荷载，即每平方米的面积内平均有多少千克的物体。   

      （2）楼面荷载：指2层及2层以上的各层楼面活荷载。   

      （3）屋面荷载：屋面上是否上人，雪荷载有多少等。   

      （4）特殊设备附加荷载：有的实验室内有特殊重的设备，如质谱仪、纯水设备等，须注明设备的重量、规格以及标明设备轴心线距离墙的尺寸。   

      （5）防护墙：有y射线的实验装置的建筑物根据各种不同实验的要求、防护材料的选择以及厚度的选用均应该仔细地考虑。   

      （6）抗震要求。   

       1.2.4采暖通风：   

      (1)蒸汽系统：采用蒸汽供暖的系统。   

      (2)热水系统：采用热水供暖系统。   

      (3)温度：房间采暖的温度要求。   

      通风：   

     （1）自然通风：即不设置机械通风系统（2）单排风：靠机械排风（3）局部排风：如某一实验产生有害气体或气味等需要局部排风。在有机械排风要求时，*能提出每小时放气次数。    

      空调：有些实验室要求恒温恒湿，采用空气调节系统可以保证实验室内的温度和湿度。提出温度及允许温差：相对湿度及允许湿度偏差。   

      洁净要求：   

      有些实验室的空气要求保持一定的洁净度时，则需要提出洁净等级。   

      通风柜及其它设备通风：有自然排风、机械排风和有过滤装置的排风等，根据需要，加以选择。   

      1.2.5气体管道：气体管道分为（蒸汽、氧气、真空、压缩空气及城市燃气等。）   

      1.2.6给排水：冷水：即城市中的自来水或采用地下水。   

      热水：根据实验要求提出全部实验室采用，还是局部实验室采用。还是采用快速加热器来解决热水供应。   

      冷热水分开：系指水龙头要求。   

      冷热水混合：系指水龙头要求。   

      屋顶水箱：有些实验要求较高，要有一定的水压，有的城市水压不够，要设置水箱。   

      排水：（1）排水温度。（2）排水中有酸，浓度及数量。（3）排水中有碱，浓度及数量。（4）排水中有放射性物质，有多少种放射性物质，浓度多少。（5）设置地漏，地漏是实验室的地面上设置的一个排水口，也可不设置地漏。  

      1.2.7电气：   

      照明（1）日光灯（2）安全照明（3）要求工作面上有多少照明（勒克斯）（4）事故照明系指万一发生危险情况时需要事故照明（5）明线：电线采用外露形式的。（6）暗线：电线采用暗装形式。

      强电：（1）工艺设备用电量(kw)，按每台设备的容量提出数据（2）供电电压（v）要求电压是多少（3）单项插座（A）要求插座的安培是多少（4）三项插座（A）要求插座的安培是多少（5）特殊设备；电幕、电梯、传送带的用电要求（6）供电路数：根据实验楼的重要性，提出供电要求（指不能停电、要求电压稳定、频率稳定等）   

      弱电：（1）装设电话分机（2）装设程控电话（3）装设电钟插座（4）装设闭路电视系统（5）广播   

      防雷：建设地点的防雷情况要调查清楚，提出防雷要求。   

      1.2.8实验室公害：指实验过程中产生的公害。   

      （1）噪声：实验时产生噪声，*分贝是多少（2）振动：属于低频、中频或高频（3）臭味：化学实验室会产生臭味，有哪些臭味（4）辐射：实验时产生a,b,y射线等（5）磁场（6）灰尘（7）细菌（8）蒸汽（9）有害废气，实验时产生哪些废气，包括种类及数量   

      1.3实验室建筑的组成及总体布局   

      1.3.1建筑规划要求：   

      根据设计任务的要求，结合地形进行总体设计。

      在设计之前，要对各建筑物的用途和功能进行分析。对于化学分析实验室，一般应布置在下风方向及下游地段，保持一定的间距和良好的通风，应有绿化隔离，搞好排污和排毒处理，做好环境综合评估和治理。对于仪器分析实验室，一般要求良好的环境。有防振防噪声要求的实验室要远离振源和噪声源；有屏蔽要求的实验室要远离电磁波的干扰源；要求超净的高纯实验室要规划在粉尘少、绿化好的地段。    

      1.3.2实验室建筑的组成；实验室建筑物一般按其用途分为四类。    

    （1）实验研究类：是分析检测实验建筑的核心，包括各类通用实验室和专用实验室以及研究室、计算机房和计量室等。   

     （2）辅助建筑类：包括图书情报资料室、学术活动室及电化教室等。   

     （3）公用设施类：包括水、电、气、油、制冷、空调、低温及热力系统、通信、消防、三废处理、各类器材仓库等用房。   

     （4）行政及生活服务类：以上四类建筑之间的关系都是很密切的，后三类建筑为*类建筑服务，而他们之间又有相互联系。这些建筑规划面积分配一般为：科研用房30%~69%，科研辅助用房5%~31%，公用设施用房5%~18%，行政及生活服务用房10%~29%。   

      1.4.3实验室建筑总体布局：在总体设计中，首先要研究的问题是采用集中配置形式还是采用分散配置形式。集中配置是将实验室、研究室、行政管理用房、图书资料用房以及科研辅助用房组合在一栋建筑物中；分散配置形式是按实验楼的不同特性分别进行布置。由于分析检测中心和分析研究室的规模不同以及用地的限制，所以总体布局就有多种形式。一般分为四种配置形式。   

     （1）独立式；整个建筑配置集中在一栋楼内独立设置，适用与较小的分析实验室。   

     （2）主楼式；以一栋实验楼为主配以附属建筑，建筑规划比较方整规则。   

     （3）单元式；又称细胞式。用一个简单的单元或细胞组成多样的形式，形成各种不同的空间，有利于推行摸数和标准化，便于施工。此种形式为现代分析测试中心规划广为采用。   

     （4）分散式；由不同功能的多栋实验楼、研究楼及辅助建筑灵活组合而成，采用较多。   

      实验室的结构与楼面荷载：结构布置与实验室建筑模数密切相关。在选用摸数时必须与当地的施工条件、预制品构件的供应情况以及地震等级诸多因素综合考虑。实验室的结构可分为三类；即承重砖墙与钢筋混凝土梁板结构、钢筋混凝土框架结构以及钢结构。即承重砖墙与钢筋混凝土梁板结构（简称混合结构）形式适用于1~5层实验室，以3~4层为*多，因为每层的窗间墙宽度增大，影响采光面积。这种结构形式，造价较低，施工较快，一般实验室常采用这种结构形式。在采用空气调节的实验室中，混合结构的层高比钢筋混凝土框架结构的层高为低，约可降低。其原因是空气调节的风管经常布置在走道平顶下面，风管进入实验室时，在混合结构中只要在砖墙上开孔就可以。而在钢筋混凝土框架结构中，因为柱与柱之间有联系梁连接，联系梁有一定的高度，因此层高略高于混合结构。   

      钢筋混凝土框架结构（简称框架结构），这种结构形式适用于五层以上的实验室，但根据实验室的性质，框架结构也用于1~5层的实验室，框架结构按施工方法不同又可分为全部现浇结构、梁柱现浇与板预制结构

      给水系统   

      实验室的给水任务，主要从室外给水管网引入进水管道，在保证按所需要的压力、水质、水量将水输送到实验用水设备、辅助用水设备、各种配水龙头和消防设备等，以满足实验过程用水，日常生活和消防用水的需要。实验室内部供水系统尽量利用室外给水管网的压力直接供水。给水系统可分为直接供水方式、设有高位水箱的给水方式、设有加压泵和水箱的给水方式。在高层实验室内，当室外管网压力不能满足要求时，低层部分应充分利用室外管网中的直接供水，上层部分可设置局部加压设备。当室外管网压力经常或周期性不足时，就应考虑设置屋顶水箱和水泵。   

      实验室用水设备布置有其工艺特点，即用水点多且分散，多数用水点用水量不太大，有的引入管从建筑物中部引入室内，这样水压使用较为平衡些。有的实验室内由于管道种类较多，工艺和建筑有特殊要求的；有的实验室内，底层走廊设有管沟的；在这种条件下，给水引入管也有从建筑物一端或二端进入室内。实验室管道通常为明装设置，并应尽量沿墙、梁柱、墙角、走廊、天棚下敷设。采用明装敷设对施工安装和维修管道都较为方便，造价也比较低，缺点是影响室内美观和卫生条件，如管道表面积灰和结露。在工艺和建筑工种有特殊要求时，管道可采用暗装，此时管道应尽可能暗设在地下室、管沟、天棚内，或公共管廊内。给水管、支管可敷设在管槽和竖井内，管道竖井可做在走廊一侧，也可做在走廊二侧。暗设在管槽、竖井和天棚内的管道，在装有控制阀门处应留有检修门或检修孔。管道暗设能使室内美观整洁，但造价较高，施工安装和运行维护都较困难。已建成使用的实验室如无特殊要求的，一般都采用明装。另外，室内除生产和生活用水外，还应根据消防要求设置消防给水系统。室内消火栓应布置在经常有人出入和较明显的地方，如门厅、楼梯外、走廊等，消火栓和消防管道一般都采用明装。在消火栓较多的消防管道上应用阀门分成若干段，当局部管道发生故障需维修时，用阀门切断，其他管道段上的消火栓仍处于备用状态。   

  实验室污水的排放与初步净化   

      实验室污水按污水性质、成分及污染的程度可设置不同的排水系统，被化学杂质污染，对人体有害有毒物质的污水应设置独立的排水管道，这些污水经局部处理或回收利用才能排入室外排水管网。   

      实验室内由于化验盆、洗涤盆等卫生器具和其他用水设备数量较多且分散，所以相应的室内排水支管、干管也较多。因此室内管道布置时，要求管道能相对集中，排放整齐，使施工安装和操作维修方便；管道转弯较少，以减少管内阻塞的可能性；主干管要尽量靠近设备排水量*、杂质较多的排水点设置；介质在管道内工作要有良好的水力条件等。   

      管道敷设一般是尽量能沿墙、柱、墙角、柱角、天棚、走廊等设置；管道应尽量避免穿越放置有精密仪器、仪表、电气设备等的房间或卫生要求较高的房间。   

      实验室的排水管材一般为铸铁管。室内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较好。

      实验室的废水是在试验操作过程，各种器皿、仪表、工具、衣服的洗涤及设备有冷却等而产生的，这些废水应按其性质、成分等采取不同的处理方式。有的废水可以回收利用其中有用的物质、有的可以直接排至外部排水管网，有的可以直接至外部排水管网，有的则采用适当有方法处理，然后再排至外部管网。例如：一般设备冷却经使用后仅水温有所升高，这类废水不经处理就可排入水体或外部排水管网，有的经简单处理还可重复使用，有的废水含有毒有害物质、放射性物质则需经适当处理或回收利用其有用物质后，使之符合国家规定的排放标准，才可排入水体或外部排放管网。   

      废水的处理方法，一般有物理法、化学法、生物法。物理法主要利用物理作用以分离废水中的悬浮物，化学法主要利用化学反应来处理废水中的溶解物质或胶体物质。生物法的作用是去除废水中的胶体和溶解中的有机物质。上述三种基本处理方法各有其特点和适用条件。在废水排入地面水体中要按排放要求来确定处理程度，同时应结合水体的自净能力，通常根据有害物质和溶解氧的指标来确定水体的容许负荷，即排入水体的容许浓度。   

      酸性废水处理方法，利用碱性废水进行中和，使混合废水PH值接近中性；在酸性废水中投加中和性剂；酸性废水通过碱性滤层过滤中和；离子交换法，电解法。   

      碱性废水处理方法，利用酸性废水进行中和，在碱性物质中投放酸性中和剂；向碱性废水中鼓入烟道废汽（酸性气体CO2及SO2）；利用水体中二氧化碳中和碱性废水。