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行業(yè)動(dòng)態(tài)

理化實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)

2021-05-25     來源：https://mp.weixin.qq.com/s/wCy    點(diǎn)擊：1732次
        理化實(shí)驗(yàn)室是使用的非常多的一類實(shí)驗(yàn)室，也是最基本的一類實(shí)驗(yàn)室，我們的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)大都是從理化實(shí)驗(yàn)室開始做起來的，相對(duì)來說，理化實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)也是最簡(jiǎn)單的一種，理化實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)可參考《理化實(shí)驗(yàn)室工程技術(shù)規(guī)程》。
一、理化實(shí)驗(yàn)室的功能分區(qū)    
       理化實(shí)驗(yàn)室的功能分區(qū)主要分為三大類：實(shí)驗(yàn)用房、輔助實(shí)驗(yàn)用房和輔助用房和設(shè)施用房；    
       實(shí)驗(yàn)用房指的是做具體功能實(shí)驗(yàn)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(cè)（比如力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等），這類都是實(shí)驗(yàn)用房；   
       輔助實(shí)驗(yàn)用房指不是完成具體實(shí)驗(yàn)，只是輔助一些實(shí)驗(yàn)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、危化品室、洗滌室等；
       輔助用房指的是配合實(shí)驗(yàn)的一些房間，比如更衣室、數(shù)據(jù)處理室、會(huì)議室、檔案室、樣品接收室等等，這些并不參與實(shí)驗(yàn)操作，但是也是實(shí)驗(yàn)功能完成必備的房間；
       設(shè)施用房指的是達(dá)到實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)需求等配套的設(shè)施放置的房間，比如空調(diào)機(jī)房、強(qiáng)電間、弱電間、氣瓶間、純水間、廢液收集間等等。   
       所有的理化實(shí)驗(yàn)室都是由這四類用房構(gòu)成，其設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)。
二、理化實(shí)驗(yàn)室各功能間介紹    
       前處理室專門為色譜、光譜分析設(shè)置，樣品在用大型儀器測(cè)定前，需進(jìn)行前處理；
       化學(xué)分析室通常進(jìn)行樣品的化學(xué)處理和常規(guī)理化項(xiàng)目測(cè)定，以容量分析為主，放置一些小型的儀器設(shè)備；
       光譜分析室中主要放置基于光的吸收、散射及發(fā)射等原理工作的大型儀器；
       色譜分析室承擔(dān)揮發(fā)性有機(jī)物的分析檢測(cè)；    氣體分析是一種測(cè)定金屬及其合金中以化合物或游離態(tài)狀態(tài)存在的氣體含量的方法；
       天平室是為放置稱重設(shè)備而獨(dú)立設(shè)置的房間，用于化學(xué)試劑及樣品的稱重；
       高溫室放置一些操作溫度較高的設(shè)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(shè)置的房間； 
       化學(xué)試劑室以用于存放常用化學(xué)試劑及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；
       便攜式儀器室中存放采樣設(shè)備；
       鋼瓶間是用來放置實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室建設(shè)。
三、理化實(shí)驗(yàn)室工藝設(shè)計(jì)要求
1、工藝建筑布局要求
       理化實(shí)驗(yàn)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(qū)放在一側(cè)，實(shí)驗(yàn)區(qū)放在另一側(cè)，實(shí)現(xiàn)辦公與實(shí)驗(yàn)的分隔，實(shí)驗(yàn)區(qū)一般北側(cè)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(cè)放置前處理，一些對(duì)溫度要求不高的實(shí)驗(yàn)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(cè)，另一側(cè)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(diǎn)。

       如果建筑比較寬，需要設(shè)置雙走廊的時(shí)候，還是在北部布置儀器室，中間布置輔助實(shí)驗(yàn)室，南邊布置前處理等實(shí)驗(yàn)室，中間沒有陽(yáng)光，放置一些對(duì)光照要求不高的實(shí)驗(yàn)室，使用上會(huì)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(yōu)點(diǎn)，但是缺點(diǎn)也很明顯，如果建筑比較長(zhǎng)，從辦公區(qū)到實(shí)驗(yàn)區(qū)的距離太遠(yuǎn)，不利于數(shù)據(jù)的操作，實(shí)驗(yàn)人員需要來回從實(shí)驗(yàn)到辦公，浪費(fèi)大量時(shí)間在路上，效率相對(duì)就低了，所以在這個(gè)基礎(chǔ)上，出現(xiàn)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(qū)到實(shí)驗(yàn)區(qū)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(jù)建筑的形式以及實(shí)驗(yàn)的使用需求來確定，在設(shè)計(jì)中需要靈活去考慮。
2、工藝區(qū)域布局要求   
       實(shí)驗(yàn)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(cè)布局原則。
       組合布局原則，即：同類實(shí)驗(yàn)室組合在一個(gè)區(qū)域；工程管 網(wǎng)較多的實(shí)驗(yàn)室組合在一個(gè)區(qū)域；有潔凈要求的實(shí)驗(yàn)室組合在一個(gè)區(qū)域；有防輻射要求的實(shí)驗(yàn)室組合在一個(gè)區(qū)域；有毒性物質(zhì)產(chǎn)生的實(shí) 驗(yàn)室組合在一個(gè)區(qū)域；有相同層高要求的實(shí)驗(yàn)室組合在一個(gè)區(qū)域；有防振動(dòng)要求的實(shí)驗(yàn)室組合在一個(gè)區(qū)域。    
       底層布局原則，即：大型或重型設(shè)備布置在底層；有較大振動(dòng)的 設(shè)備布置在底層；噪聲較大的設(shè)備布置在底層；對(duì)振動(dòng)很敏感的設(shè)備 布置在底層；被檢測(cè)樣品較重或較大的設(shè)備布置在底層；需部署設(shè)備 基礎(chǔ)或防振基礎(chǔ)的布置在底層；需設(shè)置特殊防護(hù)設(shè)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(chǎn)生有害氣體的布置在頂層或高層,且盡量 安排在下風(fēng)向位置；產(chǎn)生粉塵物質(zhì)的布置在頂層或高層, 且盡量安排在下風(fēng)向位置；需要強(qiáng)制排風(fēng)的布置在頂層或高層, 且盡量安排在下 風(fēng)向位置；涉及易燃易爆物質(zhì)的布置在頂層或高層, 且盡量安排在下風(fēng)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(yù)留的研究類實(shí)驗(yàn)室布局在頂層或高層。    
       北側(cè)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(yáng)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(biāo)物、氣體、化學(xué)試劑、精密儀器、工裝備件儲(chǔ)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(diào)機(jī) 房、環(huán)境實(shí)驗(yàn)等連續(xù)運(yùn)行設(shè)施設(shè)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(gè)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(cè)，知道各個(gè)房間的環(huán)境要求，就能靈活的來布置，通常我們?nèi)绻龅揭粋€(gè)整棟樓的規(guī)劃時(shí)，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(fēng)多，污染多的會(huì)布置在頂層，其他都往下布置。
       對(duì)于只規(guī)劃一個(gè)樓層的實(shí)驗(yàn)室，那就簡(jiǎn)單的多，根據(jù)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(jī)前處理室和有機(jī)前處理室兩個(gè)獨(dú)立房間。因?yàn)闊o機(jī)前處理室用于以酸、堿、鹽等無機(jī)試劑處理為主，一般主要進(jìn)行加熱、消煮、蒸餾、滴定等操作。由于經(jīng)常使用電爐等明 火，所以房間內(nèi)不可進(jìn)行有機(jī)試劑操作，以免引起火災(zāi)事故。有機(jī)前處理室用于以甲醇、乙醚、丙酮等有機(jī)試劑處理為主，一般進(jìn)行萃取、 濃縮、凈化、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)等操作。由于主要使用易燃易爆有機(jī)試劑，所以房間內(nèi)應(yīng)避免使用電爐、烘箱等明火加熱設(shè)備。
     （2）天平室在設(shè)計(jì)時(shí)，盡量布置個(gè)前室，這樣能有效防止外界對(duì)天平室的影響，前室也可以用來放置標(biāo)準(zhǔn)品等，提供空間的利用率。
     （3）洗滌室及純水制備室宜單獨(dú)設(shè)置。由于該實(shí)驗(yàn)室是濕性實(shí)驗(yàn)室，主要是設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝備有邊 臺(tái)和洗滌臺(tái)，因?yàn)橛虚L(zhǎng)期的水分，所以最好能夠單獨(dú)設(shè)立，這樣不會(huì)影響到其他實(shí)驗(yàn)室家具。
     （4）氣瓶間宜為獨(dú)立房間，可燃?xì)怏w與不可燃?xì)怏w分開，獨(dú)立設(shè)置。
     （5）樣品登記室宜設(shè)在門廳入口處，收樣人員與送樣人員之間應(yīng) 通過工作臺(tái)面相互隔離。
     （6）實(shí)驗(yàn)區(qū)宜在合理的區(qū)域內(nèi)設(shè)置公共區(qū)域，用于專家休息與交 流。這是實(shí)驗(yàn)室人性化的體現(xiàn)，而且實(shí)驗(yàn)畢竟是人的操作，讓人能夠更好的放松，激發(fā)靈感，也是實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)必須要做到的。
四、理化實(shí)驗(yàn)室裝飾設(shè)計(jì)  
       理化實(shí)驗(yàn)室對(duì)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(qiáng)酸堿性的實(shí)驗(yàn)區(qū)域。
1、墻體   
       比較常見的還是乳膠漆用的比較多，造價(jià)便宜，修復(fù)也比較簡(jiǎn)單，如何預(yù)算足夠，也可以在墻面貼耐腐蝕的板材，比如無機(jī)類的各種板材。有些用水比較多的濕性實(shí)驗(yàn)室可以考慮貼磚，預(yù)算不夠可以在水池位置用防水乳膠漆。對(duì)環(huán)境有特殊要求的，比如放射性、潔凈類等，根據(jù)環(huán)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(shè)計(jì)成靈活性的管線布置，方便后期改造的管線挪位。   
       如果設(shè)置吊頂，最好設(shè)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?yàn)楹苋菀捉佑|到化學(xué)品，所以地面是必須耐腐蝕，易清洗，像地毯之類是絕對(duì)不允許使用，常用的還是貼磚和PVC，大空間廠房也有用環(huán)氧自流平，不過耐磨性不是很好。  
       裝飾的設(shè)計(jì)需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的布置，如何設(shè)計(jì)成滿足功能，又具有特色的實(shí)驗(yàn)室是重點(diǎn)。
五、理化實(shí)驗(yàn)室暖通設(shè)計(jì)    
       理化實(shí)驗(yàn)室的暖通主要是體現(xiàn)在通風(fēng)上面，理化實(shí)驗(yàn)室會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣，污染實(shí)驗(yàn)室的使用環(huán)境，如何將廢氣排出，創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，是暖通設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
       暖通設(shè)計(jì)主要包含了通風(fēng)以及新風(fēng)，具體的設(shè)計(jì)方案可以參考通風(fēng)的文章，里面詳細(xì)介紹了通風(fēng)系統(tǒng)如何去設(shè)計(jì)。 
       通風(fēng)管道的材質(zhì)需要具有耐腐蝕性，比較常用的有玻璃鋼風(fēng)管、PP風(fēng)管、PVC風(fēng)管以及不銹鋼風(fēng)管，每種材質(zhì)耐腐蝕性會(huì)有所不同，需要根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)廢氣物成分來選擇。
六、理化實(shí)驗(yàn)室電氣設(shè)計(jì)  
       電氣設(shè)計(jì)需要考慮好設(shè)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(gè)用電的設(shè)備組成，需預(yù)留多個(gè)回路，多個(gè)插座。
       重要的儀器需要配置UPS，至少都需要配置穩(wěn)壓電源，比如氣相、液相、質(zhì)譜等，基本儀器的場(chǎng)地說明書里面都說明要配置穩(wěn)壓電源，最好留UPS，所以UPS是理化實(shí)驗(yàn)室比較常用的設(shè)備，在做平面設(shè)計(jì)時(shí)，需要預(yù)留好機(jī)房。  
       預(yù)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(dú)立接地，對(duì)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(shí)最好就預(yù)留好，避免后期再做會(huì)造成很大的返工。    
       這些基本是理化實(shí)驗(yàn)室電氣的主要關(guān)鍵點(diǎn)，考慮好這幾個(gè)問題， 電氣設(shè)備基本就差不多了。
七、理化實(shí)驗(yàn)室給排水設(shè)計(jì)   
       給排水的設(shè)計(jì)主要是排水管道的材質(zhì)選擇，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)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(jīng)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(dāng)然最高等的耐腐蝕是PVDF管，不過造價(jià)太高，一般用的很少。
八、理化實(shí)驗(yàn)室的安全設(shè)計(jì)  
       安全的設(shè)計(jì)包含了安全的標(biāo)識(shí)，安全的設(shè)施等，所有有危險(xiǎn)的地方都需要設(shè)置安全標(biāo)識(shí)，有化學(xué)試劑用的多的地方，需要設(shè)置洗眼器和緊急淋浴，一般緊急淋浴輻射半徑在15米內(nèi)（參考的化工規(guī)范）。
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