化学检测实验室设计与建设实践

2019-01-06陈建国叶家华李亚萍

质量安全与检验检测 2019年1期

陈建国叶家华李亚萍徐令

（宁波出入境检验检疫技术中心浙江宁波 315043）

1 前言

化学检测实验室主要针对材料或产品的化学性能进行检测分析或研究[1]。检验检疫、食药监、环保、工矿、冶金等行业均将化学检测实验室作为基础实验室之一。随着电子电气产品、纺织品、玩具、食品、化妆品等作为主要检测对象的第三方检测实验室蓬勃兴起，化学检测实验室建设需求量也随之增大，如何使实验室环境做到安全、环保、舒适、实用成为一项新的课题。

2 现状与问题

化学检测实验室普遍存在危险化学品、水电气、有毒有害物质接触、设备高温高压、试剂易燃易爆等使用风险，为此，实验室设计建设对消防、通排风、水电气等有专门要求[2-4]。化学检测实验室设计和建设普遍存在以下两个方面问题：（1）实验室总体设计。与一般建筑装潢设计相比，化学检测实验室专业装修的市场需求相对较少，设计单位基本不具备消防设计资质，不熟悉土建、暖通、水电和智能化等专业。（2）现场施工配合。土建施工单位由于工程量贯穿整个施工过程，往往由其作为工程总包方，但专业施工单位涉及集中供气、集中供纯水、智能化，尤其是通排风、空调、新风系统等各项施工易相互交叉，如果工程总包方未能良好协调，容易影响实验室空间的合理利用和使用安全。

3 经验与建议

3.1 实验室总体风格

化学检测实验室总体风格直接体现实验室的综合实力、管理水平和对外整体形象。因此，总体设计中，实验室建设方和设计方必须准确把握实验室的组织结构、专业特色和建设目标。通过组织结构确定实验室大的楼层分布、区域规划及整体外观风格。根据专业特色确定实验室具体空间分布、水电气供给、专业区域划分。

3.2 人员办公区域

以人为本，方能促进检测工作的业务与质量。所以，设计实验室时首先应把通风条件好、自然采光充足、出入路径方便、远离噪声或废气产生的区域留作办公区域，让员工能在舒适、敞亮的环境下处理实验原始数据、拟稿出证或者间隙休息，这才更加有利于保证实验室检测工作的质量。选择自然环境好的同时，尽量不要让通风、空调、消防或其他水电气管道通过办公区域，以免噪声、水电气泄漏影响正常办公。

3.3 通风系统

通风系统是化学检测实验室的关键设施，区域涉及实验室大多数办公和工作场所，关系到实验室人员健康安全和生态环境保护，需要考虑的关键问题是：（1）主机排风量必须满足或适当超过实验室提出的需求，最好能预留扩展空间。（2）排风管路设计距离要尽可能短、弯头尽可能少。尽量将化学检测实验室安排到较高楼层，离安装风机的屋顶越近越好，这样既可以提高排风效率又可以节约建设和维护成本。（3）通风柜、通风罩等排风的区域应尽量集中，既要提高排风效率又要减少对其他房间的噪声影响。（4）有机与无机废气的排风管路必须隔离，以免造成不同性质化学物质反应引起的爆炸或起火危害，不同楼层的排风主管最好隔离，以免不同楼层间实验室相互串味。

3.4 化学前处理区域

化学前处理是化学检测实验室必须具备的环节，主要以样品消化、提取、分离、富集等步骤为主，涉及大量化学试剂使用、水电气消耗、废水废气排放、余样废物回收等，为此，要求前处理区域设计时应尽量做到以下几个方面：（1）场地宽畅，留有余地，化学检测实验室涉及样品种类繁多，需要有足够的空间以满足各种样品前处理步骤要求；（2）分布合理，兼顾功能，对于不同的样品，化学前处理的方法不同，对场地环境有不同要求，因此，应充分考虑各类检测方法需求，尽可能综合利用，避免小而全、空间使用效率不高的情况；（3）通过方便的开门开窗或配合必要的空调新风系统，确保环境空气清新，温度舒适。

3.5 仪器设备区域

现代化学检测实验室已经离不开各类精密分析仪器的配备，规划设计时应着重注意以下两个方面：（1）总体设计要合理。总体设计好仪器设备区域对于方便检测流程、提高工作效率、保证检测质量具有特别重要的意义。因此，仪器设备区域应相对集中，便于实验室空间的相对隔离、水电气路的快速供给、暖通设施的配合及工作人员的进出。（2）特殊区域设计要细致。大部分精密仪器的安装对实验室环境均有具体要求，因此，设计时应加强与实验室仪器设备管理人员的沟通，使前期考虑尽量周到，如电源容量、插座和信号端数量、设备接地方式、辅助水源气源、是否需要人机分离、排风补风、房间防尘等细节问题。

3.6 样品流转区域

化学检测流程的主要步骤是样品受理登记、制样、检测和留样保存，这4个主要步骤一般在不同区域内完成。样品受理区域应设在方便客户送样和登记受理的位置，留出一定的空间暂时存贮样品，尤其是有冷藏或冷冻需要的样品，应留好电源和设备的场地。制样应选择在环境相对独立的区域，防止交叉污染，方便检测样品流转。留样区域应根据需要存贮样品的分类性质，单独设计，尽量选择在通风条件好、阴凉避光、方便样品报废处理及运输的区域，重点做好防火、防爆、防潮等方面的考虑。

3.7 消防设计

国内从事化学检测实验室设计的单位基本不具备消防设计资质。因此，为确保实验室消防安全，最好请有消防设计资质的公司进行总体设计，或者在初步设计完成后请有资质的公司审核，出具签字盖章的施工图[5-7]，以下列举实验室消防设计中经常忽略的问题及建议：

（1）消防分区的完全隔断。目前，国内好多实验室建设使用大面积厂房结构，因此，在房间分隔时一定要特别注意消防分区。每个房间隔断采用防火材料且必须到顶，即使出现火情，实验室间的有效隔离也能确保整体安全。

（2）消防通道的完全畅通。实验室为节约空间，常常会无意识地挤占必需的消防通道区域，如上下楼道前室、强排风口、走廊等区域。一旦出现火情，这些通道是楼道排烟的风口、消防人员出入和楼内人员逃生的必经之路，设计时须特别关注不得占用。

（3）玻璃门窗的防火要求。实验为了整体美观，效仿大的写字楼或商场，采用大面积落地玻璃分隔实验室，或采用大玻璃作为房间的分隔门窗，这种方式不符合实验室的消防要求，建议设计施工前请消防部门的专业人员进行确认，安全第一，美观第二。房间隔断设计采用防火材料，因此，走廊两边的透光玻璃也一定要选用专门的防火玻璃。通常，电梯间出口或公共区域进入实验室区域时都必须使用防火门隔断，但普通防火门为内衬防火材料的木质门，往往不透光，且样式和颜色都与现代化学检测实验室不协调，因此，设计时可使用具有资质厂家生产的透明玻璃防火门。

（4）烟雾报警、水喷淋、气体灭火等装备的合理选用。大型贵重或精密仪器怕水，可考虑采用气体灭火装置，但建设成本会大大提高，室内消防器材占据空间变大。对于易燃易爆样品或试剂较多的石油化工实验室，除必须做好通风设备外，还应在实验室入口处增加人体除静电装置、室内安装防爆灯具、开关和插座等。

（5）电气线路的容量预留。随着实验室设备的增多，电源容量不足、线路老化容易造成线路发热甚至短路起火。因此，设计施工时须考虑一定的容量与线路总数预留，以确保长期的电源安全。

（6）高压气瓶库的建筑要求。化学检测实验室用到的气体种类多达十余种，有易燃易爆，又有阻燃或助燃，但贮存压力在10～15 MPa，设计贮存气瓶的仓库时需要考虑墙体和门窗的特殊要求。输送到各实验室仪器设备的气体管路也需请专业公司单独设计。

3.8 其他区域及事项

化学检测实验室设计除以上问题需要重点关注以外，还有一些比较重要的实验区域，诸如弱电机房、会议洽谈、集中供水供气、集中洗涤、集中高温干燥、集中存放试剂或标准品、废液或有毒有害试剂存放，这些区域均有相应的环境和安全管理要求，需要在设计时进行充分考虑，如高温干燥间的大容量电源和废气排放、试剂存放房间的温湿度控制和通风换气、有害试剂存放区域的防盗监控和公安消防联机、弱电机房的防静电地面和不间断电源要求、会议洽谈室的音视频和网络会议设备等。强弱电、气体、纯净水等引入实验室的走线方式，实验室是否采用扣板吊顶，其实都各有利弊，建议实验室设计时充分评估这些因素，只要实验室人员在使用过程中觉得方便舒适，安全高效即可。