實驗室的設計與布局

1、實驗室的設計與布局王安群一、實驗室設計的原則一、實驗室設計的原則率及提高環(huán)境質量等都有特別重要的意義。率及提高環(huán)境質量等都有特別重要的意義。意義：實驗室的整體設計是否合理、科學，對提高實實驗室的整體設計是否合理、科學，對提高實驗室的效率、保障檢驗質量、降低樣品交叉污染概驗室的效率、保障檢驗質量、降低樣品交叉污染概v實驗室應有的基本條件：無論是新建、擴建、或是實驗室應有的基本條件：無論是新建、擴建、或是改建項目，綜合考慮實驗室的總體規(guī)劃、合理布局改建項目，綜合考慮實驗室的總體規(guī)劃、合理布局和平面設計，以及供電、供水、供氣、通風、空氣和平面設計，以及供電、供水、供氣、通風、空氣凈化、安全措施、環(huán)境

2、保護等基礎設施和基本條件。凈化、安全措施、環(huán)境保護等基礎設施和基本條件。 v本著本著“安全、環(huán)保、實用、耐久、美觀、經(jīng)濟、卓安全、環(huán)保、實用、耐久、美觀、經(jīng)濟、卓越、領先越、領先”，的規(guī)劃設計理念。，的規(guī)劃設計理念。v規(guī)劃設計主要分為六個方面：平面設計系統(tǒng)、單臺規(guī)劃設計主要分為六個方面：平面設計系統(tǒng)、單臺結構功能設計系統(tǒng)、供排水設計系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、結構功能設計系統(tǒng)、供排水設計系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、特殊氣體配送系統(tǒng)、有害氣體輸出系統(tǒng)等六個方面。特殊氣體配送系統(tǒng)、有害氣體輸出系統(tǒng)等六個方面。 二、二、 化驗室的分類及職責化驗室的分類及職責 v學校的化驗室：學生、科研服務學校的化驗室：學生、科研服務v工廠

3、：設中央化驗室、車間化驗室等。工廠：設中央化驗室、車間化驗室等。v 科研院所的化驗室：科學研究課題擔負測試及分析化學的科研院所的化驗室：科學研究課題擔負測試及分析化學的研究工作。研究工作。 化驗室也就是分析檢驗實驗室在學校、工廠、科研化驗室也就是分析檢驗實驗室在學校、工廠、科研院所有其不同的性質院所有其不同的性質 。三、 化驗室用房的主要類型v根據(jù)化驗任務需要，化驗室有貴重的精密儀器和各種化學藥根據(jù)化驗任務需要，化驗室有貴重的精密儀器和各種化學藥品，其中包括易燃及腐蝕性藥品。另外，在操作過程中常產(chǎn)品，其中包括易燃及腐蝕性藥品。另外，在操作過程中常產(chǎn)生有害的氣體或蒸氣。因此，對化驗室的房屋結構、

4、環(huán)境、生有害的氣體或蒸氣。因此，對化驗室的房屋結構、環(huán)境、室內設施等有其特殊的要求，在籌建新化驗室或改建原有化室內設施等有其特殊的要求，在籌建新化驗室或改建原有化驗室時都應考慮。驗室時都應考慮。 v化驗室用房大致分為三類：精密儀器實驗室、化學分析實驗室、化驗室用房大致分為三類：精密儀器實驗室、化學分析實驗室、輔助室（辦公室、儲藏室、鋼瓶室等）。輔助室（辦公室、儲藏室、鋼瓶室等）。 化驗室要求遠離灰塵、煙霧、噪音化驗室要求遠離灰塵、煙霧、噪音和震動源的環(huán)境中。和震動源的環(huán)境中。v因此化驗室不應建在交通要道、鍋爐房、機房及生產(chǎn)車間近旁（車間化驗室除外）。因此化驗室不應建在交通要道、鍋爐房、機房及生

5、產(chǎn)車間近旁（車間化驗室除外）。 1. 精密儀器室精密儀器室 v 精密儀器室要求具有防火、防震、防電磁干擾、防噪音、防潮、防腐精密儀器室要求具有防火、防震、防電磁干擾、防噪音、防潮、防腐蝕、防塵、防有害氣體侵入的功能，蝕、防塵、防有害氣體侵入的功能，v室溫盡可能保持恒定。溫度應在室溫盡可能保持恒定。溫度應在1530，有條件的最好控制在，有條件的最好控制在1825。v濕度在濕度在60-70，需要恒溫的儀器室可裝雙層門窗及空調裝置。，需要恒溫的儀器室可裝雙層門窗及空調裝置。 v大型精密儀器室的供電電壓應穩(wěn)定，一般允許電壓波動范圍為大型精密儀器室的供電電壓應穩(wěn)定，一般允許電壓波動范圍為10。必要時要配

6、備附屬設備（如穩(wěn)壓電源等）。為保證供電不間斷，可采用必要時要配備附屬設備（如穩(wěn)壓電源等）。為保證供電不間斷，可采用雙電源供電。應設計有專用地線，接地極電阻小于雙電源供電。應設計有專用地線，接地極電阻小于4。 2. 化學分析室v 在化學分析室中進行樣品的化學處理和分析測定，在化學分析室中進行樣品的化學處理和分析測定，工作中常使用一些小型的電器設備及各種化學試劑，工作中常使用一些小型的電器設備及各種化學試劑，如操作不慎也具有一定的危險性，針對這些使用特如操作不慎也具有一定的危險性，針對這些使用特點，在化學分析室設計上應注意以下要求：點，在化學分析室設計上應注意以下要求：v（1 1）建筑要求）建筑要

7、求 建筑應耐火，材料具有防火性能；建筑應耐火，材料具有防火性能；窗戶要能防塵；室內采光要好；門應向外開。窗戶要能防塵；室內采光要好；門應向外開。v（2 2）供水和排水）供水和排水 供水要保證必須的水壓、水質、供水要保證必須的水壓、水質、和水量以滿足儀器設備正常運行的需要，室內總閥和水量以滿足儀器設備正常運行的需要，室內總閥門應設在易操作的顯著位置，下水道應采用耐酸堿門應設在易操作的顯著位置，下水道應采用耐酸堿腐蝕的材料，地面應有地漏。腐蝕的材料，地面應有地漏。v （3 3）通風設施）通風設施 由于化驗工作中常常會產(chǎn)生有毒由于化驗工作中常常會產(chǎn)生有毒或易燃的氣體，應有良好的通風條件或易燃的氣體，

8、應有良好的通風條件 。v 全室通風全室通風 采用排氣扇或通風豎井，換氣次數(shù)一般為采用排氣扇或通風豎井，換氣次數(shù)一般為5 5次次/ /時。時。 局部排氣罩局部排氣罩 一般安裝在大型儀器發(fā)生有害氣體部位的一般安裝在大型儀器發(fā)生有害氣體部位的上方。在教學實驗室中產(chǎn)生有害氣體的上方，設置上方。在教學實驗室中產(chǎn)生有害氣體的上方，設置 局部排局部排氣罩以減少室內空氣的污染。氣罩以減少室內空氣的污染。 通風柜通風柜 這是實驗室常用的一種局部排風設備。內有加這是實驗室常用的一種局部排風設備。內有加熱源、水源、照明等裝置。熱源、水源、照明等裝置。 v（4）煤氣與供電 有條件的化驗室可安裝管道煤氣?；炇业碾娫捶?/p>

9、照明用電和設備用電。照明最好采用熒光燈。設備用電中，24h運行的電器如冰箱單獨供電，其余電器設備均由總開關控制，烘箱、高溫爐等電熱設備應有專用插座、開關及熔斷器。在室內及走廊上安裝應急燈，備夜間突然停電時使用。 （5） 實驗臺 實驗臺主要由臺面、臺下的支架和器皿柜組成，為方便操作，臺上可設置藥品架，臺的兩端可安裝水槽。 實驗臺面一般寬75cmm，長根據(jù)房間尺寸，可為150-300cm，高可為80-85cm。臺面常用貼面理化板、實芯理化板、耐腐人造石或水磨石預制板等制成。理想的臺面應平整、不易碎裂、耐酸堿及溶劑腐蝕，耐熱，不易碰碎玻璃器皿等。v（1）藥品儲藏室）藥品儲藏室 由于很多化學試劑屬于由

10、于很多化學試劑屬于易燃、易爆、有毒或腐蝕性易燃、易爆、有毒或腐蝕性物物品，故不要購置過多。儲藏室存放少量近期要用的化學藥品，且要符合品，故不要購置過多。儲藏室存放少量近期要用的化學藥品，且要符合危險品存放安全要求。要具有防危險品存放安全要求。要具有防明火、防潮濕、防高溫、防日光直射、明火、防潮濕、防高溫、防日光直射、防雷電防雷電的功能。藥品儲藏室房間應朝北、干燥、通風良好，頂棚應遮陽的功能。藥品儲藏室房間應朝北、干燥、通風良好，頂棚應遮陽隔熱，門窗應堅固，窗應為高窗，門窗應設遮陽板。門應朝外開。易燃隔熱，門窗應堅固，窗應為高窗，門窗應設遮陽板。門應朝外開。易燃液體儲藏室室溫一般不許超過液體儲藏

11、室室溫一般不許超過28，爆炸品不許超過，爆炸品不許超過30。少量危險品。少量危險品可用鐵板柜或水泥柜分類隔離貯存。室內設排氣降溫風扇，采用防爆型可用鐵板柜或水泥柜分類隔離貯存。室內設排氣降溫風扇，采用防爆型照明燈具。備有消防器材。可以符合上述條件的半地下室為藥品儲藏室。照明燈具。備有消防器材。可以符合上述條件的半地下室為藥品儲藏室。v（2）鋼瓶室）鋼瓶室 易燃或助燃氣體鋼瓶要求安放在室外的鋼瓶室內，易燃或助燃氣體鋼瓶要求安放在室外的鋼瓶室內，鋼瓶室要求遠離熱源、火源及可燃物倉庫。鋼瓶室要用非燃或難鋼瓶室要求遠離熱源、火源及可燃物倉庫。鋼瓶室要用非燃或難燃材料構造，墻壁用防爆墻，輕質頂蓋，門朝外

12、開。要避免陽光照射，燃材料構造，墻壁用防爆墻，輕質頂蓋，門朝外開。要避免陽光照射，并有良好的通風條件。鋼瓶距明火熱源并有良好的通風條件。鋼瓶距明火熱源10m以上，室內設有直立穩(wěn)以上，室內設有直立穩(wěn)v固的鐵架用于放置鋼瓶。固的鐵架用于放置鋼瓶。v平面設計我們主要考慮以下幾個方面的因素：平面設計我們主要考慮以下幾個方面的因素：1、疏散、撤離、逃生、順暢、無阻，安全通道；一般實驗室門主要向、疏散、撤離、逃生、順暢、無阻，安全通道；一般實驗室門主要向里開，但如設置有爆炸危險的房間，房門應朝外開，房門材質最好選擇里開，但如設置有爆炸危險的房間，房門應朝外開，房門材質最好選擇壓力玻璃。壓力玻璃。2、人體學

13、（前后左右工作空間），完美的設備與科技工作者操作空間、人體學（前后左右工作空間），完美的設備與科技工作者操作空間范圍的協(xié)調搭配體現(xiàn)了科學化、人性化的規(guī)劃設計。范圍的協(xié)調搭配體現(xiàn)了科學化、人性化的規(guī)劃設計。v3、專業(yè)學科功能。實驗室通常按物理學，無機化學，有機合成化學，、專業(yè)學科功能。實驗室通常按物理學，無機化學，有機合成化學，生物學來分類。生物學來分類。四、四、 平面設計系統(tǒng)平面設計系統(tǒng)五、功能與布局v根據(jù)實驗室工作的特性，應配備辦公室、檔案室根據(jù)實驗室工作的特性，應配備辦公室、檔案室（報告編制室）、收樣及樣品儲藏室、大型儀器室、（報告編制室）、收樣及樣品儲藏室、大型儀器室、小儀器室、天平室、

14、化學實驗及樣品小儀器室、天平室、化學實驗及樣品 前處理室、電前處理室、電烤室、洗滌室、實驗用水（超純水）制備室、暗房、烤室、洗滌室、實驗用水（超純水）制備室、暗房、試劑儲藏室試劑儲藏室v1.1.非受控區(qū)非受控區(qū) （1 1）辦公室：）辦公室：供科室人員在工作之余，學習、供科室人員在工作之余，學習、探討工作中出現(xiàn)的問題探討工作中出現(xiàn)的問題 整理原始數(shù)據(jù)、書寫原始報告整理原始數(shù)據(jù)、書寫原始報告（2）檔案室（編制報告室）檔案室（編制報告室） 用于報告的編制及打印、科室資料的儲藏及查閱用于報告的編制及打印、科室資料的儲藏及查閱（3）收樣室：）收樣室：獨立的樣品存儲室，存儲柜功能區(qū)間劃分獨立的樣品存儲室，

15、存儲柜功能區(qū)間劃分清楚，標明未檢樣品、再檢樣品和已檢樣品。樣品室清楚，標明未檢樣品、再檢樣品和已檢樣品。樣品室必須干燥、通風、防塵、防鼠。必須干燥、通風、防塵、防鼠。2.實驗室受控區(qū)實驗室受控區(qū)v（1）化學實驗室及樣品前處理室）化學實驗室及樣品前處理室v化學基本實驗室，主要是進行容量分析、離子測定、氧化還化學基本實驗室，主要是進行容量分析、離子測定、氧化還原等實驗。原等實驗。 實驗室必須有排風設施，獨立排氣柜，有機、無機前處理分實驗室必須有排風設施，獨立排氣柜，有機、無機前處理分開；墻、地板、試驗臺、試劑柜等要絕緣、耐熱、耐酸堿、開；墻、地板、試驗臺、試劑柜等要絕緣、耐熱、耐酸堿、耐有機試劑腐

16、蝕；地面應有地漏，防倒流。設置中央實驗臺耐有機試劑腐蝕；地面應有地漏，防倒流。設置中央實驗臺的實驗室應設供實驗臺用用的上下水裝置、電源插頭。的實驗室應設供實驗臺用用的上下水裝置、電源插頭。v帶試劑架的實驗臺及輔助工作臺，需考慮設在實驗室內的研帶試劑架的實驗臺及輔助工作臺，需考慮設在實驗室內的研究空間或電腦臺，藥品柜、器皿柜、落地安置的儀器設備、究空間或電腦臺，藥品柜、器皿柜、落地安置的儀器設備、急救器等。急救器等?；瘜W實驗及有機樣品前處理室化學實驗及有機樣品前處理室緊急淋洗器緊急淋洗器v（2）大型儀器室）大型儀器室 電壓、電流、溫濕度符合要求，需要防靜電地板，溫度控電壓、電流、溫濕度符合要求，

17、需要防靜電地板，溫度控制制15-25度，濕度度，濕度60-70%，互相有干擾的儀器設備不要放在，互相有干擾的儀器設備不要放在同一室，檢驗無機物質儀器要有排氣斗，檢驗有機物質的儀同一室，檢驗無機物質儀器要有排氣斗，檢驗有機物質的儀器有可調排風罩。器有可調排風罩。v光分析法（光譜分析法）：光分析法（光譜分析法）：基于基于物質與電磁輻射相互作物質與電磁輻射相互作用（吸收、發(fā)射、散射、反射、折射、衍射、干涉和偏用（吸收、發(fā)射、散射、反射、折射、衍射、干涉和偏振等）而建立起來的分析方法，振等）而建立起來的分析方法，測量信號都是電磁輻射測量信號都是電磁輻射如：分光光度法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法如：

18、分光光度法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法722722型分光光度計型分光光度計72007200型分光光度計型分光光度計原子吸收儀原子吸收儀原子熒光儀原子熒光儀v電化學分析法：電化學分析法：基于物質的基于物質的電學或電化學性質電學或電化學性質而建立起而建立起來的分析方法，測量的物理量是電信號來的分析方法，測量的物理量是電信號 電位分析法、電導分析法、庫侖分析法電位分析法、電導分析法、庫侖分析法電化學分析室電化學分析室v色譜分析法色譜分析法: :是基于物質在兩相（流動相和固定相）分配比不是基于物質在兩相（流動相和固定相）分配比不同，當兩相做相對運動時，由于同，當兩相做相對運動時，由于各組分各組分k

19、 差異差異，當他們隨流動相，當他們隨流動相流動時，流動速度不同，經(jīng)過一段時間后，而達到分離，如：流動時，流動速度不同，經(jīng)過一段時間后，而達到分離，如： 氣相色譜法、液相色譜法、離子色譜法氣相色譜法、液相色譜法、離子色譜法氣相色譜儀氣相色譜儀離子色譜儀離子色譜儀v其他分析法：如質譜分析法其他分析法：如質譜分析法v儀器分析實驗室，主要設置各種大型精密分析儀器，同時也包括普通小型分析儀等，一般設計的裝備有：儀器臺、實驗臺、通風柜、天平臺、電腦臺、氣瓶柜、洗滌臺、器皿柜、藥品柜、急救器、萬向排氣罩、原子吸收罩等。以下列出各類儀器分析實驗室的要求，以供參考。v氣相色譜分析室氣相色譜分析室 主要是對容易轉

20、化為氣態(tài)而不分解的液態(tài)主要是對容易轉化為氣態(tài)而不分解的液態(tài)有機化合物及氣態(tài)樣品的分析。有機化合物及氣態(tài)樣品的分析。v儀器設備主要有氣相色譜儀，具有計算機控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處儀器設備主要有氣相色譜儀，具有計算機控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，自動化程度很高，對有機化合物具有高效的分離能理系統(tǒng)，自動化程度很高，對有機化合物具有高效的分離能力，所用載氣主要有：力，所用載氣主要有：H2、N2、Ar、He、CO2等。等。v但對高沸點化合物，難揮發(fā)的及熱不穩(wěn)定的化合物、離子化但對高沸點化合物，難揮發(fā)的及熱不穩(wěn)定的化合物、離子化合物、高聚物的分離卻無能為力。合物、高聚物的分離卻無能為力。v要求局部排風及避免陽光直射在儀

21、器上，避免影響電路系統(tǒng)要求局部排風及避免陽光直射在儀器上，避免影響電路系統(tǒng)正常工作的電場及磁場存在，一般設計：儀器臺（應離墻以正常工作的電場及磁場存在，一般設計：儀器臺（應離墻以便儀器維修）、萬向排氣罩、電腦臺（一般在儀器臺旁配便儀器維修）、萬向排氣罩、電腦臺（一般在儀器臺旁配置）、邊臺、洗滌臺、試劑柜等。置）、邊臺、洗滌臺、試劑柜等。v光譜分析室光譜分析室 主要是根據(jù)物質對光具有吸收、散射的物理特征及發(fā)射光主要是根據(jù)物質對光具有吸收、散射的物理特征及發(fā)射光的物理特性，在分析化學領域建立化學分析。的物理特性，在分析化學領域建立化學分析。v主要的儀器是原子發(fā)射光譜儀、原子吸收光譜儀，分光光度計、

22、原子熒主要的儀器是原子發(fā)射光譜儀、原子吸收光譜儀，分光光度計、原子熒光光譜儀、熒光分光光度計、光光譜儀、熒光分光光度計、X射線熒光儀、紅外光光譜儀、電感耦合射線熒光儀、紅外光光譜儀、電感耦合等離子體（等離子體（LCP）光譜儀、拉曼光譜儀等。）光譜儀、拉曼光譜儀等。v實驗室應盡量遠離化學實驗室、以防止酸、堿、腐蝕性氣體等對儀器的實驗室應盡量遠離化學實驗室、以防止酸、堿、腐蝕性氣體等對儀器的損害，遠離輻射源；室內應有防塵、防震、防潮等措施。損害，遠離輻射源；室內應有防塵、防震、防潮等措施。v儀器臺與窗、墻之間要有一定距離，便于對儀器的調試和檢修。儀器臺與窗、墻之間要有一定距離，便于對儀器的調試和檢

23、修。v應設計局部排風。使用原子吸收罩排風較為適宜。應設計局部排風。使用原子吸收罩排風較為適宜。五、供排水設計系統(tǒng)五、供排水設計系統(tǒng)v供排水設計系統(tǒng)主要是為前期實驗室建筑設計服務。 v水嘴分為急流水嘴和緩流水嘴,。六、電控系統(tǒng)六、電控系統(tǒng)v實驗室用電主要包括照明電和動力電兩大部分。實驗室用電主要包括照明電和動力電兩大部分。v動力電主要用于各類儀器設備用電、電梯、空調等的電力供動力電主要用于各類儀器設備用電、電梯、空調等的電力供應。實驗室供電系統(tǒng)也是實驗室最基本的條件之一。應。實驗室供電系統(tǒng)也是實驗室最基本的條件之一。v電源插座有：電源插座有：10A、13A、16A、20A；漏電保護開關、過；漏電

24、保護開關、過載保護開關等。載保護開關等。v電源插座應遠離水盆和煤氣、氫氣等噴嘴口，并不影響實驗電源插座應遠離水盆和煤氣、氫氣等噴嘴口，并不影響實驗臺儀器的放置和操作位置。臺儀器的放置和操作位置。v線槽主要多功能鋼線槽線槽主要多功能鋼線槽(主要用于試劑架上主要用于試劑架上)和和PVC線槽配西線槽配西班牙插座班牙插座(主要用于邊臺和中央臺臺面上主要用于邊臺和中央臺臺面上).七、特殊氣體配送系統(tǒng)七、特殊氣體配送系統(tǒng)v實驗室用氣主要有不燃氣體（氮氣、二氧化碳）實驗室用氣主要有不燃氣體（氮氣、二氧化碳）;v惰性氣體（氬氣、氦氣等）惰性氣體（氬氣、氦氣等）v易燃氣體（氫氣、一氧化碳）；易燃氣體（氫氣、一氧

25、化碳）；v劇毒氣體劇毒氣體(氟氣、氯氣氟氣、氯氣)；v助燃氣體（氧氣）組成。除不燃氣體、惰性氣體外其它氣體不得進行實助燃氣體（氧氣）組成。除不燃氣體、惰性氣體外其它氣體不得進行實驗室?？梢酝ㄟ^輸氣管接到各實驗室內。一般氣相室配置氦氣（驗室?？梢酝ㄟ^輸氣管接到各實驗室內。一般氣相室配置氦氣（He）、）、氮氣（氮氣（N2）。氣質聯(lián)用室配置了氮氣、氫氣、氧氣。氫氣管線上的連接）。氣質聯(lián)用室配置了氮氣、氫氣、氧氣。氫氣管線上的連接管件都要連接后焊接，嚴禁有泄漏的可能。所有的管線在安裝完畢后一管件都要連接后焊接，嚴禁有泄漏的可能。所有的管線在安裝完畢后一定要做氣密性實驗，并在使用前要先除油。氣瓶裝瓶時，

26、易燃易爆與惰定要做氣密性實驗，并在使用前要先除油。氣瓶裝瓶時，易燃易爆與惰性氣體同柜，杜絕兩種易燃氣體同瓶裝一柜。性氣體同柜，杜絕兩種易燃氣體同瓶裝一柜。八、有害氣體輸出系統(tǒng)八、有害氣體輸出系統(tǒng)v實驗室內往往存在許多不利于人體健康的化學物質污染源，實驗室內往往存在許多不利于人體健康的化學物質污染源，特別是有害氣體，將其排除非常重要。特別是有害氣體，將其排除非常重要。v實驗室的最新觀念就是將整個實驗室當作是一臺排煙柜，如實驗室的最新觀念就是將整個實驗室當作是一臺排煙柜，如何有效的控制各種進排氣，達到既安全又經(jīng)濟的效果是至關何有效的控制各種進排氣，達到既安全又經(jīng)濟的效果是至關重要的。重要的。v實驗室常用排風設備主要有：通風柜、原子吸收罩、萬向排實驗室常用排風設備主要有：通風柜、原子吸收罩、萬向排氣罩、吸頂式排氣罩、臺上式排氣罩等。其中通風柜最為常氣罩、吸頂式排氣罩、臺上式排氣罩等。其中通風柜最為常見。見。任務二任務二 化驗室工作化驗室工作要求和安全守則要求和安全守則