实验室的设计与布局

1、实验室的设计与布局王安群一、实验室设计的原则一、实验室设计的原则率及提高环境质量等都有特别重要的意义。率及提高环境质量等都有特别重要的意义。意义：实验室的整体设计是否合理、科学，对提高实实验室的整体设计是否合理、科学，对提高实验室的效率、保障检验质量、降低样品交叉污染概验室的效率、保障检验质量、降低样品交叉污染概v实验室应有的基本条件：无论是新建、扩建、或是实验室应有的基本条件：无论是新建、扩建、或是改建项目，综合考虑实验室的总体规划、合理布局改建项目，综合考虑实验室的总体规划、合理布局和平面设计，以及供电、供水、供气、通风、空气和平面设计，以及供电、供水、供气、通风、空气净化、安全措施、环境

2、保护等基础设施和基本条件。净化、安全措施、环境保护等基础设施和基本条件。 v本着本着“安全、环保、实用、耐久、美观、经济、卓安全、环保、实用、耐久、美观、经济、卓越、领先越、领先”，的规划设计理念。，的规划设计理念。v规划设计主要分为六个方面：平面设计系统、单台规划设计主要分为六个方面：平面设计系统、单台结构功能设计系统、供排水设计系统、电控系统、结构功能设计系统、供排水设计系统、电控系统、特殊气体配送系统、有害气体输出系统等六个方面。特殊气体配送系统、有害气体输出系统等六个方面。 二、二、 化验室的分类及职责化验室的分类及职责 v学校的化验室：学生、科研服务学校的化验室：学生、科研服务v工厂

3、：设中央化验室、车间化验室等。工厂：设中央化验室、车间化验室等。v 科研院所的化验室：科学研究课题担负测试及分析化学的科研院所的化验室：科学研究课题担负测试及分析化学的研究工作。研究工作。 化验室也就是分析检验实验室在学校、工厂、科研化验室也就是分析检验实验室在学校、工厂、科研院所有其不同的性质院所有其不同的性质 。三、 化验室用房的主要类型v根据化验任务需要，化验室有贵重的精密仪器和各种化学药根据化验任务需要，化验室有贵重的精密仪器和各种化学药品，其中包括易燃及腐蚀性药品。另外，在操作过程中常产品，其中包括易燃及腐蚀性药品。另外，在操作过程中常产生有害的气体或蒸气。因此，对化验室的房屋结构、

4、环境、生有害的气体或蒸气。因此，对化验室的房屋结构、环境、室内设施等有其特殊的要求，在筹建新化验室或改建原有化室内设施等有其特殊的要求，在筹建新化验室或改建原有化验室时都应考虑。验室时都应考虑。 v化验室用房大致分为三类：精密仪器实验室、化学分析实验室、化验室用房大致分为三类：精密仪器实验室、化学分析实验室、辅助室（办公室、储藏室、钢瓶室等）。辅助室（办公室、储藏室、钢瓶室等）。 化验室要求远离灰尘、烟雾、噪音化验室要求远离灰尘、烟雾、噪音和震动源的环境中。和震动源的环境中。v因此化验室不应建在交通要道、锅炉房、机房及生产车间近旁（车间化验室除外）。因此化验室不应建在交通要道、锅炉房、机房及生

5、产车间近旁（车间化验室除外）。 1. 精密仪器室精密仪器室 v 精密仪器室要求具有防火、防震、防电磁干扰、防噪音、防潮、防腐精密仪器室要求具有防火、防震、防电磁干扰、防噪音、防潮、防腐蚀、防尘、防有害气体侵入的功能，蚀、防尘、防有害气体侵入的功能，v室温尽可能保持恒定。温度应在室温尽可能保持恒定。温度应在1530，有条件的最好控制在，有条件的最好控制在1825。v湿度在湿度在60-70，需要恒温的仪器室可装双层门窗及空调装置。，需要恒温的仪器室可装双层门窗及空调装置。 v大型精密仪器室的供电电压应稳定，一般允许电压波动范围为大型精密仪器室的供电电压应稳定，一般允许电压波动范围为10。必要时要配

6、备附属设备（如稳压电源等）。为保证供电不间断，可采用必要时要配备附属设备（如稳压电源等）。为保证供电不间断，可采用双电源供电。应设计有专用地线，接地极电阻小于双电源供电。应设计有专用地线，接地极电阻小于4。 2. 化学分析室v 在化学分析室中进行样品的化学处理和分析测定，在化学分析室中进行样品的化学处理和分析测定，工作中常使用一些小型的电器设备及各种化学试剂，工作中常使用一些小型的电器设备及各种化学试剂，如操作不慎也具有一定的危险性，针对这些使用特如操作不慎也具有一定的危险性，针对这些使用特点，在化学分析室设计上应注意以下要求：点，在化学分析室设计上应注意以下要求：v（1 1）建筑要求）建筑要

7、求 建筑应耐火，材料具有防火性能；建筑应耐火，材料具有防火性能；窗户要能防尘；室内采光要好；门应向外开。窗户要能防尘；室内采光要好；门应向外开。v（2 2）供水和排水）供水和排水 供水要保证必须的水压、水质、供水要保证必须的水压、水质、和水量以满足仪器设备正常运行的需要，室内总阀和水量以满足仪器设备正常运行的需要，室内总阀门应设在易操作的显著位置，下水道应采用耐酸碱门应设在易操作的显著位置，下水道应采用耐酸碱腐蚀的材料，地面应有地漏。腐蚀的材料，地面应有地漏。v （3 3）通风设施）通风设施 由于化验工作中常常会产生有毒由于化验工作中常常会产生有毒或易燃的气体，应有良好的通风条件或易燃的气体，

8、应有良好的通风条件 。v 全室通风全室通风 采用排气扇或通风竖井，换气次数一般为采用排气扇或通风竖井，换气次数一般为5 5次次/ /时。时。 局部排气罩局部排气罩 一般安装在大型仪器发生有害气体部位的一般安装在大型仪器发生有害气体部位的上方。在教学实验室中产生有害气体的上方，设置上方。在教学实验室中产生有害气体的上方，设置 局部排局部排气罩以减少室内空气的污染。气罩以减少室内空气的污染。 通风柜通风柜 这是实验室常用的一种局部排风设备。内有加这是实验室常用的一种局部排风设备。内有加热源、水源、照明等装置。热源、水源、照明等装置。 v（4）煤气与供电 有条件的化验室可安装管道煤气。化验室的电源分

9、照明用电和设备用电。照明最好采用荧光灯。设备用电中，24h运行的电器如冰箱单独供电，其余电器设备均由总开关控制，烘箱、高温炉等电热设备应有专用插座、开关及熔断器。在室内及走廊上安装应急灯，备夜间突然停电时使用。 （5） 实验台 实验台主要由台面、台下的支架和器皿柜组成，为方便操作，台上可设置药品架，台的两端可安装水槽。 实验台面一般宽75cmm，长根据房间尺寸，可为150-300cm，高可为80-85cm。台面常用贴面理化板、实芯理化板、耐腐人造石或水磨石预制板等制成。理想的台面应平整、不易碎裂、耐酸碱及溶剂腐蚀，耐热，不易碰碎玻璃器皿等。v（1）药品储藏室）药品储藏室 由于很多化学试剂属于由

10、于很多化学试剂属于易燃、易爆、有毒或腐蚀性易燃、易爆、有毒或腐蚀性物物品，故不要购置过多。储藏室存放少量近期要用的化学药品，且要符合品，故不要购置过多。储藏室存放少量近期要用的化学药品，且要符合危险品存放安全要求。要具有防危险品存放安全要求。要具有防明火、防潮湿、防高温、防日光直射、明火、防潮湿、防高温、防日光直射、防雷电防雷电的功能。药品储藏室房间应朝北、干燥、通风良好，顶棚应遮阳的功能。药品储藏室房间应朝北、干燥、通风良好，顶棚应遮阳隔热，门窗应坚固，窗应为高窗，门窗应设遮阳板。门应朝外开。易燃隔热，门窗应坚固，窗应为高窗，门窗应设遮阳板。门应朝外开。易燃液体储藏室室温一般不许超过液体储藏

11、室室温一般不许超过28，爆炸品不许超过，爆炸品不许超过30。少量危险品。少量危险品可用铁板柜或水泥柜分类隔离贮存。室内设排气降温风扇，采用防爆型可用铁板柜或水泥柜分类隔离贮存。室内设排气降温风扇，采用防爆型照明灯具。备有消防器材。可以符合上述条件的半地下室为药品储藏室。照明灯具。备有消防器材。可以符合上述条件的半地下室为药品储藏室。v（2）钢瓶室）钢瓶室 易燃或助燃气体钢瓶要求安放在室外的钢瓶室内，易燃或助燃气体钢瓶要求安放在室外的钢瓶室内，钢瓶室要求远离热源、火源及可燃物仓库。钢瓶室要用非燃或难钢瓶室要求远离热源、火源及可燃物仓库。钢瓶室要用非燃或难燃材料构造，墙壁用防爆墙，轻质顶盖，门朝外

12、开。要避免阳光照射，燃材料构造，墙壁用防爆墙，轻质顶盖，门朝外开。要避免阳光照射，并有良好的通风条件。钢瓶距明火热源并有良好的通风条件。钢瓶距明火热源10m以上，室内设有直立稳以上，室内设有直立稳v固的铁架用于放置钢瓶。固的铁架用于放置钢瓶。v平面设计我们主要考虑以下几个方面的因素：平面设计我们主要考虑以下几个方面的因素：1、疏散、撤离、逃生、顺畅、无阻，安全通道；一般实验室门主要向、疏散、撤离、逃生、顺畅、无阻，安全通道；一般实验室门主要向里开，但如设置有爆炸危险的房间，房门应朝外开，房门材质最好选择里开，但如设置有爆炸危险的房间，房门应朝外开，房门材质最好选择压力玻璃。压力玻璃。2、人体学

13、（前后左右工作空间），完美的设备与科技工作者操作空间、人体学（前后左右工作空间），完美的设备与科技工作者操作空间范围的协调搭配体现了科学化、人性化的规划设计。范围的协调搭配体现了科学化、人性化的规划设计。v3、专业学科功能。实验室通常按物理学，无机化学，有机合成化学，、专业学科功能。实验室通常按物理学，无机化学，有机合成化学，生物学来分类。生物学来分类。四、四、 平面设计系统平面设计系统五、功能与布局v根据实验室工作的特性，应配备办公室、档案室根据实验室工作的特性，应配备办公室、档案室（报告编制室）、收样及样品储藏室、大型仪器室、（报告编制室）、收样及样品储藏室、大型仪器室、小仪器室、天平室、

14、化学实验及样品小仪器室、天平室、化学实验及样品 前处理室、电前处理室、电烤室、洗涤室、实验用水（超纯水）制备室、暗房、烤室、洗涤室、实验用水（超纯水）制备室、暗房、试剂储藏室试剂储藏室v1.1.非受控区非受控区 （1 1）办公室：）办公室：供科室人员在工作之余，学习、供科室人员在工作之余，学习、探讨工作中出现的问题探讨工作中出现的问题 整理原始数据、书写原始报告整理原始数据、书写原始报告（2）档案室（编制报告室）档案室（编制报告室） 用于报告的编制及打印、科室资料的储藏及查阅用于报告的编制及打印、科室资料的储藏及查阅（3）收样室：）收样室：独立的样品存储室，存储柜功能区间划分独立的样品存储室，

15、存储柜功能区间划分清楚，标明未检样品、再检样品和已检样品。样品室清楚，标明未检样品、再检样品和已检样品。样品室必须干燥、通风、防尘、防鼠。必须干燥、通风、防尘、防鼠。2.实验室受控区实验室受控区v（1）化学实验室及样品前处理室）化学实验室及样品前处理室v化学基本实验室，主要是进行容量分析、离子测定、氧化还化学基本实验室，主要是进行容量分析、离子测定、氧化还原等实验。原等实验。 实验室必须有排风设施，独立排气柜，有机、无机前处理分实验室必须有排风设施，独立排气柜，有机、无机前处理分开；墙、地板、试验台、试剂柜等要绝缘、耐热、耐酸碱、开；墙、地板、试验台、试剂柜等要绝缘、耐热、耐酸碱、耐有机试剂腐

16、蚀；地面应有地漏，防倒流。设置中央实验台耐有机试剂腐蚀；地面应有地漏，防倒流。设置中央实验台的实验室应设供实验台用用的上下水装置、电源插头。的实验室应设供实验台用用的上下水装置、电源插头。v带试剂架的实验台及辅助工作台，需考虑设在实验室内的研带试剂架的实验台及辅助工作台，需考虑设在实验室内的研究空间或电脑台，药品柜、器皿柜、落地安置的仪器设备、究空间或电脑台，药品柜、器皿柜、落地安置的仪器设备、急救器等。急救器等。化学实验及有机样品前处理室化学实验及有机样品前处理室紧急淋洗器紧急淋洗器v（2）大型仪器室）大型仪器室 电压、电流、温湿度符合要求，需要防静电地板，温度控电压、电流、温湿度符合要求，

17、需要防静电地板，温度控制制15-25度，湿度度，湿度60-70%，互相有干扰的仪器设备不要放在，互相有干扰的仪器设备不要放在同一室，检验无机物质仪器要有排气斗，检验有机物质的仪同一室，检验无机物质仪器要有排气斗，检验有机物质的仪器有可调排风罩。器有可调排风罩。v光分析法（光谱分析法）：光分析法（光谱分析法）：基于基于物质与电磁辐射相互作物质与电磁辐射相互作用（吸收、发射、散射、反射、折射、衍射、干涉和偏用（吸收、发射、散射、反射、折射、衍射、干涉和偏振等）而建立起来的分析方法，振等）而建立起来的分析方法，测量信号都是电磁辐射测量信号都是电磁辐射如：分光光度法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法如：

18、分光光度法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法722722型分光光度计型分光光度计72007200型分光光度计型分光光度计原子吸收仪原子吸收仪原子荧光仪原子荧光仪v电化学分析法：电化学分析法：基于物质的基于物质的电学或电化学性质电学或电化学性质而建立起而建立起来的分析方法，测量的物理量是电信号来的分析方法，测量的物理量是电信号 电位分析法、电导分析法、库仑分析法电位分析法、电导分析法、库仑分析法电化学分析室电化学分析室v色谱分析法色谱分析法: :是基于物质在两相（流动相和固定相）分配比不是基于物质在两相（流动相和固定相）分配比不同，当两相做相对运动时，由于同，当两相做相对运动时，由于各组分各组分k

19、 差异差异，当他们随流动相，当他们随流动相流动时，流动速度不同，经过一段时间后，而达到分离，如：流动时，流动速度不同，经过一段时间后，而达到分离，如： 气相色谱法、液相色谱法、离子色谱法气相色谱法、液相色谱法、离子色谱法气相色谱仪气相色谱仪离子色谱仪离子色谱仪v其他分析法：如质谱分析法其他分析法：如质谱分析法v仪器分析实验室，主要设置各种大型精密分析仪器，同时也包括普通小型分析仪等，一般设计的装备有：仪器台、实验台、通风柜、天平台、电脑台、气瓶柜、洗涤台、器皿柜、药品柜、急救器、万向排气罩、原子吸收罩等。以下列出各类仪器分析实验室的要求，以供参考。v气相色谱分析室气相色谱分析室 主要是对容易转

20、化为气态而不分解的液态主要是对容易转化为气态而不分解的液态有机化合物及气态样品的分析。有机化合物及气态样品的分析。v仪器设备主要有气相色谱仪，具有计算机控制系统及数据处仪器设备主要有气相色谱仪，具有计算机控制系统及数据处理系统，自动化程度很高，对有机化合物具有高效的分离能理系统，自动化程度很高，对有机化合物具有高效的分离能力，所用载气主要有：力，所用载气主要有：H2、N2、Ar、He、CO2等。等。v但对高沸点化合物，难挥发的及热不稳定的化合物、离子化但对高沸点化合物，难挥发的及热不稳定的化合物、离子化合物、高聚物的分离却无能为力。合物、高聚物的分离却无能为力。v要求局部排风及避免阳光直射在仪

21、器上，避免影响电路系统要求局部排风及避免阳光直射在仪器上，避免影响电路系统正常工作的电场及磁场存在，一般设计：仪器台（应离墙以正常工作的电场及磁场存在，一般设计：仪器台（应离墙以便仪器维修）、万向排气罩、电脑台（一般在仪器台旁配便仪器维修）、万向排气罩、电脑台（一般在仪器台旁配置）、边台、洗涤台、试剂柜等。置）、边台、洗涤台、试剂柜等。v光谱分析室光谱分析室 主要是根据物质对光具有吸收、散射的物理特征及发射光主要是根据物质对光具有吸收、散射的物理特征及发射光的物理特性，在分析化学领域建立化学分析。的物理特性，在分析化学领域建立化学分析。v主要的仪器是原子发射光谱仪、原子吸收光谱仪，分光光度计、

22、原子荧主要的仪器是原子发射光谱仪、原子吸收光谱仪，分光光度计、原子荧光光谱仪、荧光分光光度计、光光谱仪、荧光分光光度计、X射线荧光仪、红外光光谱仪、电感耦合射线荧光仪、红外光光谱仪、电感耦合等离子体（等离子体（LCP）光谱仪、拉曼光谱仪等。）光谱仪、拉曼光谱仪等。v实验室应尽量远离化学实验室、以防止酸、碱、腐蚀性气体等对仪器的实验室应尽量远离化学实验室、以防止酸、碱、腐蚀性气体等对仪器的损害，远离辐射源；室内应有防尘、防震、防潮等措施。损害，远离辐射源；室内应有防尘、防震、防潮等措施。v仪器台与窗、墙之间要有一定距离，便于对仪器的调试和检修。仪器台与窗、墙之间要有一定距离，便于对仪器的调试和检

23、修。v应设计局部排风。使用原子吸收罩排风较为适宜。应设计局部排风。使用原子吸收罩排风较为适宜。五、供排水设计系统五、供排水设计系统v供排水设计系统主要是为前期实验室建筑设计服务。 v水嘴分为急流水嘴和缓流水嘴,。六、电控系统六、电控系统v实验室用电主要包括照明电和动力电两大部分。实验室用电主要包括照明电和动力电两大部分。v动力电主要用于各类仪器设备用电、电梯、空调等的电力供动力电主要用于各类仪器设备用电、电梯、空调等的电力供应。实验室供电系统也是实验室最基本的条件之一。应。实验室供电系统也是实验室最基本的条件之一。v电源插座有：电源插座有：10A、13A、16A、20A；漏电保护开关、过；漏电

24、保护开关、过载保护开关等。载保护开关等。v电源插座应远离水盆和煤气、氢气等喷嘴口，并不影响实验电源插座应远离水盆和煤气、氢气等喷嘴口，并不影响实验台仪器的放置和操作位置。台仪器的放置和操作位置。v线槽主要多功能钢线槽线槽主要多功能钢线槽(主要用于试剂架上主要用于试剂架上)和和PVC线槽配西线槽配西班牙插座班牙插座(主要用于边台和中央台台面上主要用于边台和中央台台面上).七、特殊气体配送系统七、特殊气体配送系统v实验室用气主要有不燃气体（氮气、二氧化碳）实验室用气主要有不燃气体（氮气、二氧化碳）;v惰性气体（氩气、氦气等）惰性气体（氩气、氦气等）v易燃气体（氢气、一氧化碳）；易燃气体（氢气、一氧

25、化碳）；v剧毒气体剧毒气体(氟气、氯气氟气、氯气)；v助燃气体（氧气）组成。除不燃气体、惰性气体外其它气体不得进行实助燃气体（氧气）组成。除不燃气体、惰性气体外其它气体不得进行实验室。可以通过输气管接到各实验室内。一般气相室配置氦气（验室。可以通过输气管接到各实验室内。一般气相室配置氦气（He）、）、氮气（氮气（N2）。气质联用室配置了氮气、氢气、氧气。氢气管线上的连接）。气质联用室配置了氮气、氢气、氧气。氢气管线上的连接管件都要连接后焊接，严禁有泄漏的可能。所有的管线在安装完毕后一管件都要连接后焊接，严禁有泄漏的可能。所有的管线在安装完毕后一定要做气密性实验，并在使用前要先除油。气瓶装瓶时，

26、易燃易爆与惰定要做气密性实验，并在使用前要先除油。气瓶装瓶时，易燃易爆与惰性气体同柜，杜绝两种易燃气体同瓶装一柜。性气体同柜，杜绝两种易燃气体同瓶装一柜。八、有害气体输出系统八、有害气体输出系统v实验室内往往存在许多不利于人体健康的化学物质污染源，实验室内往往存在许多不利于人体健康的化学物质污染源，特别是有害气体，将其排除非常重要。特别是有害气体，将其排除非常重要。v实验室的最新观念就是将整个实验室当作是一台排烟柜，如实验室的最新观念就是将整个实验室当作是一台排烟柜，如何有效的控制各种进排气，达到既安全又经济的效果是至关何有效的控制各种进排气，达到既安全又经济的效果是至关重要的。重要的。v实验室常用排风设备主要有：通风柜、原子吸收罩、万向排实验室常用排风设备主要有：通风柜、原子吸收罩、万向排气罩、吸顶式排气罩、台上式排气罩等。其中通风柜最为常气罩、吸顶式排气罩、台上式排气罩等。其中通风柜最为常见。见。任务二任务二 化验室工作化验室工作要求和安全守则要求和安全守则