化學化工實驗室整體建設規劃與設計

文/支曉鵬

化學實驗室是最最常見的一類實驗室，也是國內數量最多的實驗室// 而化學化工類實驗室又尤為特殊，因其檢測樣品多為易燃易爆類物質，所以，在化學化工類實驗室的設計建設時需要考慮的因素也是和其他類化學實驗室略有差別的。筆者以總結多年的實驗室設計經驗，談一談如何進行化學化工類實驗室規劃、設計建設。

首先，化學化工實驗室在專業上涉及到煤化工、有機化學、無機化學、精細化工、制藥、農藥等多個學科；在行業上涉及到企業、科研院所、質檢、環保、檢驗檢疫等領域；在功能上又涉及到實驗室功能劃分、給水、排水、采暖、空調、通風、排風、強電、弱電、消防、廢氣廢液處理、供氣等復雜的工藝技術。其次，還要考慮到環保、安全、可持續性發展等諸多因素，因此化學化工類實驗室的建設規劃與設計是一個復雜的系統工程。

化學化工實驗室整體建設規劃

合理定位

在化學化工實驗室的整體建設規劃中，實驗室的定位和規劃至關重要，是整個實驗室建設的基礎和靈魂。實驗室定位是指：實驗室在國際、國內、行業（系統）內的定位（要達到一個什么樣的水準）；實驗室在社會中的定位（行使政府職能、第三方檢測的通用實驗室）；實驗室在所處地理區域的定位；如果是化工企業內的實驗室則需要考慮該化驗室是中心化驗室還是車間化驗室。

科學規劃

實驗室規劃包括：實驗室用途規劃、需求規劃、選址規劃、建筑規劃、布局規劃、實施周期規劃和實施成本規劃等。

實驗室用途規劃和需求規劃與實驗室使用方具體分析項目和定位有關；選址規劃中需要考慮環評、安評的要求，具體到化工企業，化驗樓的選址要考慮是否在防爆區域、與甲類裝置的安全間距是否足夠、是否遠離振動、電磁干擾等；布局規劃中需要考慮設施相容性和相斥性，樓層、位置選擇和工藝需求的關系等；實驗室建筑規劃包括實驗樓的建筑外觀、風格、高度等；實驗室布局規劃應盡可能地詳細考慮工作和發展的需求，合理配置空間，盡量優化整合。實驗室平面布局完善，才能確保后續的給排水、電氣、暖通、電信等專業設計。實施周期規劃和實施成本規劃由實驗室使用方根據自身資金和定位確定。

化學化工實驗室設計規范

實驗室設計是用專業的手段將方案進行具體實現的過程，是相關專業互相配合、共同完成的一項工作。一個實驗室設計會涉及到分析化驗、建筑、結構、總圖、給排水、暖通、電氣、電信、消防等專業。實驗室建設是一項技術性很強的工作，在建設實驗室時必須掌握其設計的要求和規范。

國際規范與標準

ACGIH 美國政府工業衛生協會相關設計要求

AIA 美國建筑師協會相關設計要求

ANSI 美國標準協會相關設計要求

ASHRAE 美國采暖、制冷與空調工程師學會相關設計要求

ASTM 美國材料實驗室協會相關設計要求

NFPA 美國防火協會相關設計與要求

NIH 美國全國衛生研究所相關設計要求

世界衛生組織（WTO）實驗室生物安全手冊

中國規范與標準

JGJ91《科學建筑設計標準》

SH/T 3103《石油化工中心化驗室設計規范》

SH/T 3017《石油化工生產建筑計規范》

GB 50016《建筑設計防火規范》

GB 50116《火災自動報警系統設計規范》

GB/T 50058《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》

GB 50189《公共建筑節能設計標準》

DB 20057《建筑防雷設計規范》

GB 50019《采暖通風與空氣調節設計規范》

GB 50015《建筑給排水設計規范》

GB 50009《建筑物荷載規范》

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《工業金屬管道工程施工規范》

GB 4962《氫氣使用安全技術規程》

GB 50177《氫氣站設計規范》

GB 13690《化學品分類和危險性公示 通則》

GB 15603《常用化學危險品貯存通則》

此外還有其他行業標準、地方標準等。

實驗室設計流程

1.分析化驗專業根據分析項目、分析頻次考慮所需分析儀器，結合使用方的要求，初步規劃好該實驗室需要的面積和功能間的數量。

2.建筑專業根據上游專業的要求結合總圖所規劃的該化驗樓的占地長度和業主要求，考慮化驗樓的層數、建筑面積和建筑風格等。

3.分析化驗專業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、電等條件提給相應專業。（這步就需要化驗專業將功能間內插座、水池、通風柜等具體定好位，相應的準確用量確定好，下游專業才能據此 設計）。

4.暖通專業收到分析化驗條件后，確定風道大小、風機大小、所需功率等，然后給結構專業提需要留洞、開槽的位置和大??；給電氣專業提所需電量。

5.電氣專業收到分析化驗和暖通專業條件后給結構專業提配電室大小、電纜進樓所需的槽、孔大小位置以及各功能間墻上插座所留槽的尺寸。

6.結構專業收到水、暖、電等專業的具體條件后開展實驗室設計。

一個實驗室設計是否完美，需要各專業相互配合，缺一不可！

實驗室如何確定功能間

化學化工類實驗室的功能間應根據分析項目、儀器配制、人員生活必需和輔助等因素而確定。

實驗室功能間劃分

化學化工類實驗室的功能間大致分為三類：精密儀器實驗室、化學分析實驗室、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）。

實驗室布置

1.房間布置

■ 實驗室宜設大開間，特殊分析項目宜設專用分析房間。

■ 精密儀器實驗室、試劑配制室、天平室、加熱室、儀器藥品庫、留樣間、配電室應避免陽光直射。

■ 天平室、配電室上方不宜布置有排水的房間。

■ 配電室不應與精密儀器相鄰布置。

■ 產生振動的公用設施等用房不宜與實驗室貼鄰，宜設在底層。

■ 對于煤化工企業煤制樣間宜布置在輸煤設施附近，如布置在中心化驗室內，宜布置在一端，并設獨立門。

■ 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，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。

2.實驗室內部布置

■ 實驗室分析房間內應根據需要設置化驗臺、儀器臺、洗滌盆、通風柜等。

■ 實驗室的實驗臺宜布置在房間的中央或兩側，通風柜宜布置在房間的兩側。

■ 使用鋼瓶氣管道的儀器臺應離墻布置，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。

■ 大型精密儀器或有振動的儀器宜布置在建筑物底層。

分析化驗功能間的設計要求

1.通用實驗室設計要求

通用實驗室標準單元組合設計應滿足使用要求，并與通風柜、實驗臺及實驗儀器設備的布置、結構選型以及管道空間布置緊密結合。

2.專用實驗室要求

由標準單元組成的專用實驗室，其開間和進深應按實驗儀器設備尺寸、安裝及維護檢修的要求確定。對有溫濕度控制要求的專用實驗室，建筑設計應采取相應的技術措施。

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窗簾；天平室與前室之間應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，應做隔振處理。

4.譜儀分析室要求

譜儀分析室應遠離振動源布置；譜儀分析室由譜儀間、樣品制備間等組成。譜儀間應根據使用要求設置通風設施，一般色譜室設萬向抽氣罩，樣品制備間設通風柜。譜儀間內不宜設上下水。

各專業設計要求

1.土建要求

■ 門、窗：實驗室門應朝外開啟（有事故時，便于操作人員迅速逃生）并設觀察窗，儀器藥品庫、留樣間等門應設雙鎖，外設防盜門窗。天平室、量熱儀室宜設前室、節能窗及紗窗。

■ 室內凈高：實驗室的室內凈高應按實驗儀器設備尺寸、安裝及檢修的要求以及通風系統確定。

■ 隔振：產生振動的設備基礎應采取隔振措施；設在樓層或頂層的空調機房、排風機房等，其設備基礎等應采取隔振措施。

■鋼瓶間的設計應滿足如下要求：宜設在中心化驗室非主入口門側，并應采取遮陽防曬措施；鋼瓶間不應設在主建筑物內，鋼瓶間與建筑物貼鄰布置時，隔墻應為鋼筋混凝土防爆墻；保持良好的自然通風，并有足夠的泄爆面積，室內地面應有防火花、防靜電措施；可燃氣體鋼瓶與助燃氣體鋼瓶應隔開布置。

■ 室內裝修：實驗用房、走道的地面及樓梯面層，應堅實耐磨、防水防滑、不起塵、不積塵；墻面應光潔、無眩光、防潮、不起塵、不積塵；頂棚應光潔、無眩光、不起塵、不積塵。

2.采暖通風要求

■ 產生較多有毒、異味、有腐蝕性或易爆的氣體分析應在通風柜內進行，或采用排氣罩。

■ 產生有毒有害氣體的分析房間換氣次數不應小于7次/小時。

■ 排出含有濃度較高的爆炸危險性物質的通風柜，應采用防爆風機。排風風機宜集中布置在建筑物的頂層，應有減振措施。

■ 對室內溫度、濕度及結晶度有特殊要求的分析房間應設置空氣調節設施。

3.給排水要求

■ 實驗室給水管道和排水管道，應沿墻、柱、管道井、通風柜內襯板等部位布置。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，以及貴重儀器設備的上方。

■ 實驗室所有地漏均應設水封。

■ 進入實驗室的給水總管應設閥門和計量，閥門應設置在便于操作、檢修的位置。

■恒溫、恒濕實驗室，其給水管道穿墻和樓板處應采取密封措施。

■ 在可能發生有害物質噴濺的分析房間設應急洗眼器或噴淋沖洗器。當應急眼睛沖洗器水頭大于1m時，應采取減壓措施。

4.電氣要求

■ 動力、照明、電信線路應分別配線并宜暗設。

■ 每間分析室均宜設動力配電箱，每個實驗臺設置電源插座箱。

■ 實驗室所有用電儀器，均應有安全接地措施。

■ 鋼瓶間、留樣間、儀器藥品庫插座、燈具應防爆。

■ 實驗室應設置應急照明、疏散照明。

5.電信及信息管理系統要求

■ 實驗室應配備行政電話、生產調度電話和網絡。

■ 實驗室宜設置實驗室管理系統（LIMS)。

■ 煤的采樣、制樣場所必需安裝視頻監控設備。分析室考慮火災報警、可燃氣體濃度報警。

■ 化學化工實驗室建設規劃與設計是一項涉及多領域的科學，所以，在規劃設計之初一定要合理定位、科學規劃，請專業的設計團隊、一流的施工隊伍、專業的監理來完成這項工作。

LP本刊提示

通用實驗室設計要求：

通用實驗室標準單元開間應由實驗臺寬度、布置方式及間距決定。實驗臺平行布置的標準單元，其開間不宜小于6.60 m；通用實驗室標準單元進深應由實驗臺長度、通風柜及實驗儀器設備布置決定，且不宜小于6.60 m，無通風柜時，不宜小于5.70 m。

1.由1/2個標準單元組成的通用實驗室，靠兩側墻布置的邊實驗臺之間的凈距不應小于1.60 m；當靠一側墻改為布置通風柜或實驗儀器設備時，其與另一側實驗臺之間的凈距不應小于1.50 m。

2.由一個標準單元組成的通用實驗室，靠兩側墻布置的邊實驗臺與房間中間布置的島式或半島式中央實驗臺之間的凈距不應小于1.60 m。當靠側墻或房間中間改為布置通風柜或實驗儀器設備時，其與實驗臺之間的凈距不應小于1.50 m。島式實驗臺端部與外墻之間的凈距不應小于6.60 m。

3.由一個以上標準單元組成的通用實驗室，實驗臺之間或實驗臺與實驗儀器設備之間的凈距應符合以上的規定。當連續布置兩組及以上島式實驗臺時，其端部與外墻之間的凈距不應小于1 m。

島式或半島式中央實驗臺不宜與外窗平行布置。