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理化實驗室設計

來源：未知日期：2021-08-03 閱讀()

理化實驗室是使用的非常多的一類實驗室，也是最基本的一類實驗室，我們的實驗室建設大都是從理化實驗室開始做起來的，相對來說，理化實驗室的建設也是最簡單的一種，理化實驗室的設計可參考《理化實驗室工程技術規程》。

一、理化實驗室的功能分區

理化實驗室的功能分區主要分為三大類：實驗用房、輔助實驗用房和輔助用房和設施用房；

實驗用房指的是做具體功能實驗的用房，通常包括像前處理室、各類分析儀器室、暗室、各類物理性能檢測（比如力學、電學、熱學等），這類都是實驗用房；

輔助實驗用房指不是完成具體實驗，只是輔助一些實驗操作或者步驟的用房，比如天平間，只是用來輔助稱量用的，這類用房一般包括了天平室、高溫室、樣品室、試劑室、?；肥?、洗滌室等；

輔助用房指的是配合實驗的一些房間，比如更衣室、數據處理室、會議室、檔案室、樣品接收室等等，這些并不參與實驗操作，但是也是實驗功能完成必備的房間；

設施用房指的是達到實驗環境、實驗需求等配套的設施放置的房間，比如空調機房、強電間、弱電間、氣瓶間、純水間、廢液收集間等等。

所有的理化實驗室都是由這四類用房構成，其設計也是將這四類用房如何合理的排布，保證使用上的便捷、安全、合理，就是好的設計。

二、理化實驗室各功能間介紹

前處理室專門為色譜、光譜分析設置，樣品在用大型儀器測定前，需進行前處理；

化學分析室通常進行樣品的化學處理和常規理化項目測定，以容量分析為主，放置一些小型的儀器設備；

光譜分析室中主要放置基于光的吸收、散射及發射等原理工作的大型儀器；

色譜分析室承擔揮發性有機物的分析檢測；

氣體分析是一種測定金屬及其合金中以化合物或游離態狀態存在的氣體含量的方法；

天平室是為放置稱重設備而獨立設置的房間，用于化學試劑及樣品的稱重；

高溫室放置一些操作溫度較高的設備，像烘箱、馬弗爐等。

樣品接收與暫存室是為暫存大批量樣品設置的房間；

化學試劑室以用于存放常用化學試劑及標準物質；

便攜式儀器室中存放采樣設備；

鋼瓶間是用來放置實驗室所用鋼瓶，為大型儀器提供所需氣體。

其他辦公、存放資料等房間為配套實驗室建設。

三、理化實驗室工藝設計要求

1、工藝建筑布局要求

理化實驗室常用的是中廊形式的格局，即中間走廊，上下布置房間，這種條形建筑用的非常多，用起來也很方便，這類格局一般將辦公區放在一側，實驗區放在另一側，實現辦公與實驗的分隔，實驗區一般北側放置避光的一些房間，如精密儀器室、天平室、試劑室、氣瓶間等，南側放置前處理，一些對溫度要求不高的實驗室，具體布置如下圖：

另一種是采用邊廊是的格局，就走廊在一側，另一側是房間，這種布局都中廊式的要求差不多，只是房間的利用率上比中廊要差一點。

如果建筑比較寬，需要設置雙走廊的時候，還是在北部布置儀器室，中間布置輔助實驗室，南邊布置前處理等實驗室，中間沒有陽光，放置一些對光照要求不高的實驗室，使用上會更好一些，如下圖：

以上兩種是用的比較多的形式，有他們本身的優點，但是缺點也很明顯，如果建筑比較長，從辦公區到實驗區的距離太遠，不利于數據的操作，實驗人員需要來回從實驗到辦公，浪費大量時間在路上，效率相對就低了，所以在這個基礎上，出現了如下的一種布局形式：

這種形式能夠最大化的縮短辦公區到實驗區的距離，在面積的使用上，效率也非常高。

以上幾種形式，基本囊括了常見的幾種布局形式，具體使用哪種，也是根據建筑的形式以及實驗的使用需求來確定，在設計中需要靈活去考慮。

2、工藝區域布局要求

實驗室整體布局宜遵循組合布局原則、底層布局原則、頂層布局原則、北側布局原則。

組合布局原則，即：同類實驗室組合在一個區域；工程管網較多的實驗室組合在一個區域；有潔凈要求的實驗室組合在一個區域；有防輻射要求的實驗室組合在一個區域；有毒性物質產生的實驗室組合在一個區域；有相同層高要求的實驗室組合在一個區域；有防振動要求的實驗室組合在一個區域。

底層布局原則，即：大型或重型設備布置在底層；有較大振動的設備布置在底層；噪聲較大的設備布置在底層；對振動很敏感的設備布置在底層；被檢測樣品較重或較大的設備布置在底層；需部署設備基礎或防振基礎的布置在底層；需設置特殊防護設施的布置在底層；有恒溫恒濕要求的布置在底層；樣品量較大的布置在底層或低層；有凈高要求或配套裝備特殊的布置在底層；用水量大的布置在底層。

頂層布局原則，即：產生有害氣體的布置在頂層或高層,且盡量安排在下風向位置；產生粉塵物質的布置在頂層或高層, 且盡量安排在下風向位置；需要強制排風的布置在頂層或高層, 且盡量安排在下風向位置；涉及易燃易爆物質的布置在頂層或高層, 且盡量安排在下風向位置；有特殊朝向要求的布置在頂層或高層；容易受外界干擾的布置在頂層或高層；預留的研究類實驗室布局在頂層或高層。

北側布局原則，即：有溫濕度要求的布置在背陰方向, 且盡量安排在底層或低層；需避免陽光直射的布置在背陰方向,且盡量安排在底層或低層；器皿、標物、氣體、化學試劑、精密儀器、工裝備件儲存用房布置在背陰方向, 且盡量安排在底層或低層；供配電及空調機房、環境實驗等連續運行設施設備, 布置在背陰方向, 且盡量安排在底層或低層。

以上基本把各個房間布置的要求說的很明白了，比如儀器室，盡量放置在北側，知道各個房間的環境要求，就能靈活的來布置，通常我們如果遇到一個整棟樓的規劃時，首先考慮樓層的布置，既哪些放在頂層，哪些放中間，哪些放在底層，通常通風多，污染多的會布置在頂層，其他都往下布置。

對于只規劃一個樓層的實驗室，那就簡單的多，根據上面說的布局要求，就可以很好的布置好。

3、工藝房間布局要求

（1）前處理室宜分為無機前處理室和有機前處理室兩個獨立房間。因為無機前處理室用于以酸、堿、鹽等無機試劑處理為主，一般主要進行加熱、消煮、蒸餾、滴定等操作。由于經常使用電爐等明火，所以房間內不可進行有機試劑操作，以免引起火災事故。有機前處理室用于以甲醇、乙醚、丙酮等有機試劑處理為主，一般進行萃取、濃縮、凈化、旋轉蒸發等操作。由于主要使用易燃易爆有機試劑，所以房間內應避免使用電爐、烘箱等明火加熱設備。

（2）天平室在設計時，盡量布置個前室，這樣能有效防止外界對天平室的影響，前室也可以用來放置標準品等，提供空間的利用率。

（3）洗滌室及純水制備室宜單獨設置。由于該實驗室是濕性實驗室，主要是設計的實驗裝備有邊臺和洗滌臺，因為有長期的水分，所以最好能夠單獨設立，這樣不會影響到其他實驗室家具。

（4）氣瓶間宜為獨立房間，可燃氣體與不可燃氣體分開，獨立設置。

（5）樣品登記室宜設在門廳入口處，收樣人員與送樣人員之間應通過工作臺面相互隔離。

（6）實驗區宜在合理的區域內設置公共區域，用于專家休息與交流。這是實驗室人性化的體現，而且實驗畢竟是人的操作，讓人能夠更好的放松，激發靈感，也是實驗室設計必須要做到的。

四、理化實驗室裝飾設計

理化實驗室對裝飾主要還是考慮使用的便捷性，選材這塊考慮的更多還是材料的耐腐蝕性，特別是強酸堿性的實驗區域。

1、墻體

比較常見的還是乳膠漆用的比較多，造價便宜，修復也比較簡單，如何預算足夠，也可以在墻面貼耐腐蝕的板材，比如無機類的各種板材。

有些用水比較多的濕性實驗室可以考慮貼磚，預算不夠可以在水池位置用防水乳膠漆。

對環境有特殊要求的，比如放射性、潔凈類等，根據環境要求選材不同的墻面材料。

2、吊頂

吊頂目前有做無吊頂和有吊頂兩種，無吊頂一般用在一些大空間，通過鋁型材的不同組合設計成靈活性的管線布置，方便后期改造的管線挪位。

如果設置吊頂，最好設置金屬板材類吊頂，不落灰，如果酸性腐蝕比較大，可以考慮采用耐腐蝕的板材。

3、地面

地面因為很容易接觸到化學品，所以地面是必須耐腐蝕，易清洗，像地毯之類是絕對不允許使用，常用的還是貼磚和PVC，大空間廠房也有用環氧自流平，不過耐磨性不是很好。

裝飾的設計需要結合實驗臺的布置，如何設計成滿足功能，又具有特色的實驗室是重點。

五、理化實驗室暖通設計

理化實驗室的暖通主要是體現在通風上面，理化實驗室會產生大量的廢氣，污染實驗室的使用環境，如何將廢氣排出，創造良好的實驗環境，是暖通設計的重點。

暖通設計主要包含了通風以及新風，具體的設計方案可以參考通風的文章，里面詳細介紹了通風系統如何去設計。

通風管道的材質需要具有耐腐蝕性，比較常用的有玻璃鋼風管、PP風管、PVC風管以及不銹鋼風管，每種材質耐腐蝕性會有所不同，需要根據具體的實驗廢氣物成分來選擇。

六、理化實驗室電氣設計

電氣設計需要考慮好設備的用電功率，特別是大型儀器的用電，比如ICP-MS，儀器用電量比較大，而且由多個用電的設備組成，需預留多個回路，多個插座。

重要的儀器需要配置UPS，至少都需要配置穩壓電源，比如氣相、液相、質譜等，基本儀器的場地說明書里面都說明要配置穩壓電源，最好留UPS，所以UPS是理化實驗室比較常用的設備，在做平面設計時，需要預留好機房。

預留好接地，很多儀器都需要接地，特別精密的儀器甚至需要獨立接地，對接地電阻也有要求，一般不大于4歐姆，有些不大于1歐姆的，這塊在土建時最好就預留好，避免后期再做會造成很大的返工。

這些基本是理化實驗室電氣的主要關鍵點，考慮好這幾個問題，電氣設備基本就差不多了。

七、理化實驗室給排水設計

給排水的設計主要是排水管道的材質選擇，因為實驗室的廢液都是需要集中收集，排放的都是洗滌的低濃度廢水，所以一般情況下，UPVC已經能滿足使用，如果濃度比較高，有特殊溶劑的，需要考慮用HDPE管，當然最高等的耐腐蝕是PVDF管，不過造價太高，一般用的很少。

八、理化實驗室的安全設計

安全的設計包含了安全的標識，安全的設施等，所有有危險的地方都需要設置安全標識，有化學試劑用的多的地方，需要設置洗眼器和緊急淋浴，一般緊急淋浴輻射半徑在15米內（參考的化工規范）。

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