现代化学类实验室的设计原则和创新发展

摘 要：化学学科是培养学生实践和理论能力相结合的学科，那么其实验操作就占据学科学习的大部分内容。随着我国经济的不断发展，对于教育系统硬件教学设施的要求也更高，尤其是像生化实验室，合理性及创新性是判断其实验室设计水平的关键内容。因此，本文以現代化设计理念为背景，以化学实验室的设计为主要研究对象，从化学实验室的设计原则和创新发展两方面进行阐述，供相关工作人员参考。

关键词：化学实验室；设计；创新发展；现代化

1 引言

随着我国“科技强国”“ 大众创业，万众创新”国策的推进，实验建筑项目越来越多、要求越来越多、难度越来越大。实验建筑不同于一般建筑，它工艺性性很强、环境要求较高、内部系统很多、相对设计技术门槛较高。按实验室性质来分，可分为化学、生物和物理三大类。按环境要求来分、可分为普通实验室和专业实验室二种。限于论文篇幅、限于本人的接触面，本文重点论述普通化学实验室的设计原则和创新发展。先进的实验仪器和完善的实验环境是现代实验室的必备条件。而实验室平面布置合理性、实验装备的适用性以及实验室的安全性、灵活性、舒适性是实验室设计成功的五大原则，智能化、模块化是实验室创新发展的二个方向。

2 现代化学类实验室设计合理性分析

2.1 现代化学实验室区域划分

根据现代化学类实验室的使用功能性和设计合理性分析，其区域的划分一般包含有以下内容。首先是主实验室和辅助实验室的划分，其中，主实验室又可分为分实验室和仪器分析室；辅助实验室又分为气瓶间、天平室、试剂库房、高温室、洗涤室；其次是实验办公室和机电配套用房的划分，其中，实验办公室分为办公区分行政办公、实验人员办公、会议室、资料室；机电用房分空调机房、纯水机房、配电房、弱电房等。从整个化学实验室区域划分来看，在进行相应的平面布置时应注意各功能区间的协调性，从而合理区分实验室的各功能版权，力争实现模块化设计，从而满足使用者的使用需求。

2.2 现代化学实验室的平面布置合理性

在对实验室进行设计时，应结合实验室各区域模块专业的功能性，使得设计师能充分了解实验的工艺流程，从设计功能分区的合理性进行设计，一般包含有：动静分区、污洁分区、人货分流、实验流程等四个方面。各分区在实验室平面布置合理性中应满足以下条件。

（1）动静分区，产生振动的空调机房、空压机房、纯水机房、电梯不能布置在天平间、仪器分析室附近。（2）污洁分区，固体废物间，废液间等污染用房不应布置在人员、货物出入口附近，应有独立的运出通道。（3）人货分流，人员与货物进出较多的实验室应分流，当货物有污染式危险隐患时更应进行分流出入。（4）满足实验流程。

3 现代化学实验室典型平面布置设计分析

3.1 化学实验室设计分析

从化学实验室的功能分析，其主要用来进行化学实验分析，根据实验种类及实验材料（强酸、强碱、易燃易爆等）的不同，在实验室内应配置相应的防燃防爆设备及通风设施。另外，在实验室内实验台的用料选择上应尽可能选用二口或三口水龙头、洗瓶器、废液收集器等。同时，应保证全室内通风、排风的顺畅性。

实验室中常见的仪器有通风柜、玻璃仪器柜、微波消解仪、水槽、制样台、冰箱和水浴振荡器等设备，其设计平面布置图如图1所示。

3.2 仪器分析室设计分析

从仪器分析室的功能性上分析，其含有两种仪器室，分别是普通仪器室和精密仪器室。对于需要定性和定量进行分析的实验样品，可以选择在仪器分析室进行相应的实验。在仪器分析室内常见的空间划分还有气相色谱室、液相色谱室、原子吸收室、ICP室等，此几部分空间宜设计为独立的、并且处于相近区域。

从仪器分析室的室内空间环境来分析，其对室内的温度、湿度、空气流通性及排风等环境要求较高；对室内电源插座类型要求一般是交流及直流电、单相及三相电源插座，对稳压要求较高；对于实验所需水源要求较高，一般需单独设置蒸馏水供应处，集中供应实验用蒸馏水，同时对于冷却水和气体供应要求也较高。

对于仪器分析室内的仪器台要求承重好、仪器安防在仪器桌上时应距离背侧台面500mm以上，以保证整个实验台结构的合理性。全室内要求通风及排风良好。

3.3 其他类型实验室平面布置设计分析

其他类型实验室又称作辅助实验室，其主要是辅助实验室和仪器分析室开展相关实验的作用，例如气瓶室和天平室等。其中，气瓶室是整个实验空间和实验环节中提供集中供气系统的区域，其主要功能是通过减压阀和各路管线，提升各实验室功能区域的安全性，减小安全隐患。所以，气瓶室在进行室内平面设计时应保证远离火源、电源等易引起火灾的区域，同时远离出入口，室内应使用防爆开关、灯具，显眼处设声、光、报警装置；应设防爆隔离、设泄爆口，可燃气体钢瓶与助燃气体钢瓶不能混放，钢瓶应直立放置、用架子和套环固定，各种气瓶和管线应有明显标识。

4 现代化学类实验室设计的创新发展

现代化学类实验室的设计创新发展主要的内容有，要保持室内各功能区域的使用安全性，这也是首要条件；其次，要在设计中注重对实验室各功能区域的灵活性和舒适性的应用，以保证整个实验环节及流程能够顺利开展；最后，现代化学类实验室设计应朝着模块化和智能化方向发展。随着科学技术的不断进步，实验室设计技术也不断推陈出新，创新设计理念的内容就包括设计的模块化和智能化两大类，所以，要在设计过程中不断借鉴国内外优秀的设计案例，结合我国实验室主要功能，合理设计。

5 结束语

综上所述，对于现代化学类实验室设计还处于一个逐渐摸索的阶段，但是其创新设计理念已基本形成，随着时间的推移，在实验室平面设计上一定会有更新、更合理的设计理念及设计案例出现。为了有效的进行实验，助力科学研究，实验室室内平面设计已成为设计行业结合科研行业不断探讨和创新的话题。

参考文献：

[1] 秦序.浅析绿色化学实验室设计[J].廊坊师范学院学报（自然科学版）， 2009（4）：90～91.

[2] 王义成，刘玉玉，马延文.做好高校化学实验室设计 保障实验室安全[J].实验室科学， 2017（3）：219～221.

作者简介：

姓名：郁亮（1982.03）；性别：女，籍贯：上海，学历：本科，毕业于上海市应用技术学院；现有职称：助理工程师；研究方向：实验室设计。