化学化工实验室整体建设规划与设计

文/支晓鹏

化学实验室是最最常见的一类实验室，也是国内数量最多的实验室// 而化学化工类实验室又尤为特殊，因其检测样品多为易燃易爆类物质，所以，在化学化工类实验室的设计建设时需要考虑的因素也是和其他类化学实验室略有差别的。笔者以总结多年的实验室设计经验，谈一谈如何进行化学化工类实验室规划、设计建设。

首先，化学化工实验室在专业上涉及到煤化工、有机化学、无机化学、精细化工、制药、农药等多个学科；在行业上涉及到企业、科研院所、质检、环保、检验检疫等领域；在功能上又涉及到实验室功能划分、给水、排水、采暖、空调、通风、排风、强电、弱电、消防、废气废液处理、供气等复杂的工艺技术。其次，还要考虑到环保、安全、可持续性发展等诸多因素，因此化学化工类实验室的建设规划与设计是一个复杂的系统工程。

化学化工实验室整体建设规划

合理定位

在化学化工实验室的整体建设规划中，实验室的定位和规划至关重要，是整个实验室建设的基础和灵魂。实验室定位是指：实验室在国际、国内、行业（系统）内的定位（要达到一个什么样的水准）；实验室在社会中的定位（行使政府职能、第三方检测的通用实验室）；实验室在所处地理区域的定位；如果是化工企业内的实验室则需要考虑该化验室是中心化验室还是车间化验室。

科学规划

实验室规划包括：实验室用途规划、需求规划、选址规划、建筑规划、布局规划、实施周期规划和实施成本规划等。

实验室用途规划和需求规划与实验室使用方具体分析项目和定位有关；选址规划中需要考虑环评、安评的要求，具体到化工企业，化验楼的选址要考虑是否在防爆区域、与甲类装置的安全间距是否足够、是否远离振动、电磁干扰等；布局规划中需要考虑设施相容性和相斥性，楼层、位置选择和工艺需求的关系等；实验室建筑规划包括实验楼的建筑外观、风格、高度等；实验室布局规划应尽可能地详细考虑工作和发展的需求，合理配置空间，尽量优化整合。实验室平面布局完善，才能确保后续的给排水、电气、暖通、电信等专业设计。实施周期规划和实施成本规划由实验室使用方根据自身资金和定位确定。

化学化工实验室设计规范

实验室设计是用专业的手段将方案进行具体实现的过程，是相关专业互相配合、共同完成的一项工作。一个实验室设计会涉及到分析化验、建筑、结构、总图、给排水、暖通、电气、电信、消防等专业。实验室建设是一项技术性很强的工作，在建设实验室时必须掌握其设计的要求和规范。

国际规范与标准

ACGIH 美国政府工业卫生协会相关设计要求

AIA 美国建筑师协会相关设计要求

ANSI 美国标准协会相关设计要求

ASHRAE 美国采暖、制冷与空调工程师学会相关设计要求

ASTM 美国材料实验室协会相关设计要求

NFPA 美国防火协会相关设计与要求

NIH 美国全国卫生研究所相关设计要求

世界卫生组织（WTO）实验室生物安全手册

中国规范与标准

JGJ91《科学建筑设计标准》

SH/T 3103《石油化工中心化验室设计规范》

SH/T 3017《石油化工生产建筑计规范》

GB 50016《建筑设计防火规范》

GB 50116《火灾自动报警系统设计规范》

GB/T 50058《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》

GB 50189《公共建筑节能设计标准》

DB 20057《建筑防雷设计规范》

GB 50019《采暖通风与空气调节设计规范》

GB 50015《建筑给排水设计规范》

GB 50009《建筑物荷载规范》

GB/T 14976《流体输送用不锈钢无缝钢管》

GB/T 3091《低压流体输送用焊接钢管》

GB 50235《工业金属管道工程施工规范》

GB 4962《氢气使用安全技术规程》

GB 50177《氢气站设计规范》

GB 13690《化学品分类和危险性公示 通则》

GB 15603《常用化学危险品贮存通则》

此外还有其他行业标准、地方标准等。

实验室设计流程

1.分析化验专业根据分析项目、分析频次考虑所需分析仪器，结合使用方的要求，初步规划好该实验室需要的面积和功能间的数量。

2.建筑专业根据上游专业的要求结合总图所规划的该化验楼的占地长度和业主要求，考虑化验楼的层数、建筑面积和建筑风格等。

3.分析化验专业收到建筑所提建筑图后，具体布置各功能间，同时将各功能间所需的水、暖、电等条件提给相应专业。（这步就需要化验专业将功能间内插座、水池、通风柜等具体定好位，相应的准确用量确定好，下游专业才能据此 设计）。

4.暖通专业收到分析化验条件后，确定风道大小、风机大小、所需功率等，然后给结构专业提需要留洞、开槽的位置和大小；给电气专业提所需电量。

5.电气专业收到分析化验和暖通专业条件后给结构专业提配电室大小、电缆进楼所需的槽、孔大小位置以及各功能间墙上插座所留槽的尺寸。

6.结构专业收到水、暖、电等专业的具体条件后开展实验室设计。

一个实验室设计是否完美，需要各专业相互配合，缺一不可！

实验室如何确定功能间

化学化工类实验室的功能间应根据分析项目、仪器配制、人员生活必需和辅助等因素而确定。

实验室功能间划分

化学化工类实验室的功能间大致分为三类：精密仪器实验室、化学分析实验室、辅助室（办公室、资料室、更衣室、交接班室、仪器药品库、储藏室、留样间、配电室、钢瓶间等）。

实验室布置

1.房间布置

■ 实验室宜设大开间，特殊分析项目宜设专用分析房间。

■ 精密仪器实验室、试剂配制室、天平室、加热室、仪器药品库、留样间、配电室应避免阳光直射。

■ 天平室、配电室上方不宜布置有排水的房间。

■ 配电室不应与精密仪器相邻布置。

■ 产生振动的公用设施等用房不宜与实验室贴邻，宜设在底层。

■ 对于煤化工企业煤制样间宜布置在输煤设施附近，如布置在中心化验室内，宜布置在一端，并设独立门。

■ 会用到氢气的仪器或用到乙炔的仪器不可与会使用到氧气的仪器共用一个房间（如气相色谱与量热仪等虽都是精密仪器，但由于使用的气源一个用氢气一个用氧气，会有危险，故不可在一个房间）。

■ 使用钢瓶气的房间宜布置在钢瓶间的一侧。

2.实验室内部布置

■ 实验室分析房间内应根据需要设置化验台、仪器台、洗涤盆、通风柜等。

■ 实验室的实验台宜布置在房间的中央或两侧，通风柜宜布置在房间的两侧。

■ 使用钢瓶气管道的仪器台应离墙布置，留出维修空间，不宜小于600 mm。

3.分析仪器的布置

■ 对分析精度要求较高的分析仪器宜布置在不受磁场、振动、噪音等干扰的房间内。

■ 大型精密仪器或有振动的仪器宜布置在建筑物底层。

分析化验功能间的设计要求

1.通用实验室设计要求

通用实验室标准单元组合设计应满足使用要求，并与通风柜、实验台及实验仪器设备的布置、结构选型以及管道空间布置紧密结合。

2.专用实验室要求

由标准单元组成的专用实验室，其开间和进深应按实验仪器设备尺寸、安装及维护检修的要求确定。对有温湿度控制要求的专用实验室，建筑设计应采取相应的技术措施。

3.天平室要求

天平室宜布置在北向，外窗宜做双层密闭窗并设窗帘；天平室与前室之间应采用密封的玻璃隔断墙分隔，并宜采用推拉门；天平台台面和台座，应做隔振处理。

4.谱仪分析室要求

谱仪分析室应远离振动源布置；谱仪分析室由谱仪间、样品制备间等组成。谱仪间应根据使用要求设置通风设施，一般色谱室设万向抽气罩，样品制备间设通风柜。谱仪间内不宜设上下水。

各专业设计要求

1.土建要求

■ 门、窗：实验室门应朝外开启（有事故时，便于操作人员迅速逃生）并设观察窗，仪器药品库、留样间等门应设双锁，外设防盗门窗。天平室、量热仪室宜设前室、节能窗及纱窗。

■ 室内净高：实验室的室内净高应按实验仪器设备尺寸、安装及检修的要求以及通风系统确定。

■ 隔振：产生振动的设备基础应采取隔振措施；设在楼层或顶层的空调机房、排风机房等，其设备基础等应采取隔振措施。

■钢瓶间的设计应满足如下要求：宜设在中心化验室非主入口门侧，并应采取遮阳防晒措施；钢瓶间不应设在主建筑物内，钢瓶间与建筑物贴邻布置时，隔墙应为钢筋混凝土防爆墙；保持良好的自然通风，并有足够的泄爆面积，室内地面应有防火花、防静电措施；可燃气体钢瓶与助燃气体钢瓶应隔开布置。

■ 室内装修：实验用房、走道的地面及楼梯面层，应坚实耐磨、防水防滑、不起尘、不积尘；墙面应光洁、无眩光、防潮、不起尘、不积尘；顶棚应光洁、无眩光、不起尘、不积尘。

2.采暖通风要求

■ 产生较多有毒、异味、有腐蚀性或易爆的气体分析应在通风柜内进行，或采用排气罩。

■ 产生有毒有害气体的分析房间换气次数不应小于7次/小时。

■ 排出含有浓度较高的爆炸危险性物质的通风柜，应采用防爆风机。排风风机宜集中布置在建筑物的顶层，应有减振措施。

■ 对室内温度、湿度及结晶度有特殊要求的分析房间应设置空气调节设施。

3.给排水要求

■ 实验室给水管道和排水管道，应沿墙、柱、管道井、通风柜内衬板等部位布置。不得布置在遇水会迅速分解、引起燃烧、爆炸或损坏的物品旁，以及贵重仪器设备的上方。

■ 实验室所有地漏均应设水封。

■ 进入实验室的给水总管应设阀门和计量，阀门应设置在便于操作、检修的位置。

■恒温、恒湿实验室，其给水管道穿墙和楼板处应采取密封措施。

■ 在可能发生有害物质喷溅的分析房间设应急洗眼器或喷淋冲洗器。当应急眼睛冲洗器水头大于1m时，应采取减压措施。

4.电气要求

■ 动力、照明、电信线路应分别配线并宜暗设。

■ 每间分析室均宜设动力配电箱，每个实验台设置电源插座箱。

■ 实验室所有用电仪器，均应有安全接地措施。

■ 钢瓶间、留样间、仪器药品库插座、灯具应防爆。

■ 实验室应设置应急照明、疏散照明。

5.电信及信息管理系统要求

■ 实验室应配备行政电话、生产调度电话和网络。

■ 实验室宜设置实验室管理系统（LIMS)。

■ 煤的采样、制样场所必需安装视频监控设备。分析室考虑火灾报警、可燃气体浓度报警。

■ 化学化工实验室建设规划与设计是一项涉及多领域的科学，所以，在规划设计之初一定要合理定位、科学规划，请专业的设计团队、一流的施工队伍、专业的监理来完成这项工作。

LP本刊提示

通用实验室设计要求：

通用实验室标准单元开间应由实验台宽度、布置方式及间距决定。实验台平行布置的标准单元，其开间不宜小于6.60 m；通用实验室标准单元进深应由实验台长度、通风柜及实验仪器设备布置决定，且不宜小于6.60 m，无通风柜时，不宜小于5.70 m。

1.由1/2个标准单元组成的通用实验室，靠两侧墙布置的边实验台之间的净距不应小于1.60 m；当靠一侧墙改为布置通风柜或实验仪器设备时，其与另一侧实验台之间的净距不应小于1.50 m。

2.由一个标准单元组成的通用实验室，靠两侧墙布置的边实验台与房间中间布置的岛式或半岛式中央实验台之间的净距不应小于1.60 m。当靠侧墙或房间中间改为布置通风柜或实验仪器设备时，其与实验台之间的净距不应小于1.50 m。岛式实验台端部与外墙之间的净距不应小于6.60 m。

3.由一个以上标准单元组成的通用实验室，实验台之间或实验台与实验仪器设备之间的净距应符合以上的规定。当连续布置两组及以上岛式实验台时，其端部与外墙之间的净距不应小于1 m。

岛式或半岛式中央实验台不宜与外窗平行布置。