实验室建筑设计的基本要求.docx
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实验室建筑设计的基本要求
实验室建筑设计的基本要求
要建设一个现代化的实验室，使其能更好地为生产、科研、教学服务，除了先进的科学仪器和完善的实验设备是提升科技水平，促进科研成果的必备条件以外，实验室的建设也是一个非常重要的物质条件。
实验室建筑设计的基本要求是建筑设计的前提和依据，在建设单位委托设计单位进行设计时，必须由各实验室或研究室人员共同参加研究，反复讨论，确定各实验室方案，现将建筑设计的基本要求分述如下。
1.1.1实验室名称
（1）房间名称：
根据实验室功能设置不同的实验室。
（2）需要房屋间数：
同一类的房间需要几间。
（3）每间房屋使用面积：
房间面积大小与建筑模数有关，采用何种模数及何种结构形式比较符合实际，计算实验室的使用面积。
1.2.2建筑要求
（1）房间位置要求：
底层：
设备重量较大或要求防震，则可设置在底层。
朝北：
有些辅助房间或实验本身要求朝北。
朝南：
各实验室都有自己的要求。
楼层：
有的实验室要求洁净、安静，应尽量放在高层。
（2）室内尺寸要求：
如实验室要求空气调节系统必须吊顶，则层高就相应地要增加。
有些实验室是属于特殊类型的，则采用单独的尺寸。
（3）房间要求：
指实验室本身的要求。
有的要求一般清洁。
有的要求洁净，进行实验时要求房间内空气达到一定的洁净要求。
耐火：
大多数实验室要求耐火。
安静：
如消音室、录音室等。
（4）门要求：
实验室的门有各种要求。
内开：
门向房间内开。
外开：
主要设置在有爆炸危险的房间内。
个别要求：
双向弹簧，有的要求单向弹簧或推拉门。
隔声：
有的实验室要求安静，要求设置隔声门。
保温：
如冷藏室要求采用保温门。
屏蔽：
防止电磁场的干扰而设置屏蔽门。
自动门：
大门口要求自动门。
（5）窗要求：
实验室的窗有各种要求。
开启：
指向外开启的窗扇。
固定：
有洁净要求的实验室采用固定窗，避免灰尘进入室内。
部分开启：
在一般情况下窗扇是关闭的，用空气调节系统进行换气，当检修、停电时，则可以开启部分窗扇进行自然通风。
双层窗：
在寒冷地区或空调要求的房间采用。
遮阳：
根据实验室的要求而定，有时需要水平遮阳，有时须用垂直遮阳。
有的可用百叶窗。
密闭：
窗扇可以开启，但又要防止灰尘从窗缝进入，故采用密闭窗。
屏蔽窗。
隔声窗。
（6）墙面要求：
根据实验室的要求各有不同。
一般要求
可以冲洗：
有的墙面要求清洁，可以冲洗。
墙裙高度：
离地面1.2-1.5米左右的墙面做墙裙，便于清洁，如瓷砖墙裙、油漆墙裙等。
隔热：
冷藏室墙面要求隔热。
耐酸碱：
有的实验室在实验时有酸碱气体逸出，要求设计耐酸碱的油漆墙面。
吸声：
实验时产生躁声，影响周围环境，墙面要做吸声材料。
消音：
实验时避免声音反射或外界的声音对实验有影响，墙面要进行消音设计。
屏蔽：
外界各种电磁波对实验室内部实验有影响，或实验室内部发出各种电磁波对外界有影响。
色彩：
根据实验的要求和舒适的室内环境选用墙面色彩，墙面色彩的选用应该与地面、平顶、实验台等的色彩取得协调。
（7）楼地面要求
一般要求;
清洁;
防雨：
实验本身所产生的震动，要求设置防震措施以免影响其他房间；另一种是实验本身或精密仪器本身所提出的防震要求;
防滑;
防放射性沾染;
防静电;
干燥;
隔声;
架空：
由于管线太多或架空的空间作为静压箱，设置架空地板，并提出架空高度。
（8）顶棚要求
不吊顶：
一般实验室大多数不吊顶。
吊顶：
在实验室的顶板下再吊顶，一般用于要求较高的实验室。
（9）通风柜：
化学实验室常利用通风柜进行各种化学试验，根据实验要求提出通风柜的长度、宽度和高度。
实验台：
实验台分岛式实验台（实验台四边可用）、半岛式实验台（实验台三边可用），靠墙实验台和靠窗实验台（很少用）。
要求实验台的长、宽、高的尺寸。
固定壁柜：
一般设置在墙与墙之间，不能移动的柜子。
（10）实验台高度要求
根据人体工力学，坐式操作实验台高度为750~850；站式操作高度850~920。
试剂架高度1200~1650。
高柜1800~2200。
（11）安全通道
常用实验室门宽为900~1500mm，并设有一个安全门，内部操作流程要求顺畅，防止发生危急情况时，出现通道堵塞现象，设计时常用岛型、半岛型、L字型、U字型等实验室布局方案。
主通道、两个中央台双面操作，间距大于1500mm，边台单向距离大于1200。
排毒柜双面操作距离大于1500mm。
1.2.3结构要求：
活荷载是作用在结构上的可变荷载，各楼面活荷载、屋面活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载及风荷载等。
（1）地面荷载：
指底层地面荷载，即每平方米的面积内平均有多少千克的物体。
（2）楼面荷载：
指2层及2层以上的各层楼面活荷载。
（3）屋面荷载：
屋面上是否上人，雪荷载有多少等。
（4）特殊设备附加荷载：
有的实验室内有特殊重的设备，如质谱仪、纯水设备等，须注明设备的重量、规格以及标明设备轴心线距离墙的尺寸。
（5）防护墙：
有y射线的实验装置的建筑物根据各种不同实验的要求、防护材料的选择以及厚度的选用均应该仔细地考虑。
（6）抗震要求。
1.2.4采暖通风：
（1）蒸汽系统：
采用蒸汽供暖的系统。
（2）热水系统：
采用热水供暖系统。
（3）温度：
房间采暖的温度要求。
通风：
（1）自然通风：
即不设置机械通风系统
（2）单排风：
靠机械排风（3）局部排风：
如某一实验产生有害气体或气味等需要局部排风。
在有机械排风要求时，最好能提出每小时放气次数。
空调：
有些实验室要求恒温恒湿，采用空气调节系统可以保证实验室内的温度和湿度。
提出温度及允许温差：
相对湿度及允许湿度偏差。
洁净要求：
有些实验室的空气要求保持一定的洁净度时，则需要提出洁净等级。
通风柜及其它设备通风：
有自然排风、机械排风和有过滤装置的排风等，根据需要，加以选择。
1.2.5气体管道：
气体管道分为（蒸汽、氧气、真空、压缩空气及城市燃气等。
）
1.2.6给排水：
冷水：
即城市中的自来水或采用地下水。
热水：
根据实验要求提出全部实验室采用，还是局部实验室采用。
还是采用快速加热器来解决热水供应。
冷热水分开：
系指水龙头要求。
冷热水混合：
系指水龙头要求。
屋顶水箱：
有些实验要求较高，要有一定的水压，有的城市水压不够，要设置水箱。
排水：
（1）排水温度。
（2）排水中有酸，浓度及数量。
（3）排水中有碱，浓度及数量。
（4）排水中有放射性物质，有多少种放射性物质，浓度多少。
（5）设置地漏，地漏是实验室的地面上设置的一个排水口，也可不设置地漏。
1.2.7电气：
照明
（1）日光灯
（2）安全照明（3）要求工作面上有多少照明（勒克斯）（4）事故照明系指万一发生危险情况时需要事故照明（5）明线：
电线采用外露形式的。
（6）暗线：
电线采用暗装形式。
强电：
（1）工艺设备用电量（kw），按每台设备的容量提出数据
（2）供电电压（v）要求电压是多少（3）单项插座（A）要求插座的安培是多少（4）三项插座（A）要求插座的安培是多少（5）特殊设备；电幕、电梯、传送带的用电要求（6）供电路数：
根据实验楼的重要性，提出供电要求（指不能停电、要求电压稳定、频率稳定等）
弱电：
（1）装设电话分机
（2）装设程控电话（3）装设电钟插座（4）装设闭路电视系统（5）广播
防雷：
建设地点的防雷情况要调查清楚，提出防雷要求。
1.2.8实验室公害：
指实验过程中产生的公害。
（1）噪声：
实验时产生噪声，最大分贝是多少
（2）振动：
属于低频、中频或高频（3）臭味：
化学实验室会产生臭味，有哪些臭味（4）辐射：
实验时产生a,b,y射线等（5）磁场（6）灰尘（7）细菌（8）蒸汽（9）有害废气，实验时产生哪些废气，包括种类及数量
1.3实验室建筑的组成及总体布局
1.3.1建筑规划要求：
根据设计任务的要求，结合地形进行总体设计。
在设计之前，要对各建筑物的用途和功能进行分析。
对于化学分析实验室，一般应布置在下风方向及下游地段，保持一定的间距和良好的通风，应有绿化隔离，搞好排污和排毒处理，做好环境综合评估和治理。
对于仪器分析实验室，一般要求良好的环境。
有防振防噪声要求的实验室要远离振源和噪声源；有屏蔽要求的实验室要远离电磁波的干扰源；要求超净的高纯实验室要规划在粉尘少、绿化好的地段。
1.3.2实验室建筑的组成；实验室建筑物一般按其用途分为四类。
（1）实验研究类：
是分析检测实验建筑的核心，包括各类通用实验室和专用实验室以及研究室、计算机房和计量室等。
（2）辅助建筑类：
包括图书情报资料室、学术活动室及电化教室等。
（3）公用设施类：
包括水、电、气、油、制冷、空调、低温及热力系统、通信、消防、三废处理、各类器材仓库等用房。
（4）行政及生活服务类：
以上四类建筑之间的关系都是很密切的，后三类建筑为第一类建筑服务，而他们之间又有相互联系。
这些建筑规划面积分配一般为：
科研用房30%~69%，科研辅助用房5%~31%，公用设施用房5%~18%，行政及生活服务用房10%~29%。
1.4.3实验室建筑总体布局：
在总体设计中，首先要研究的问题是采用集中配置形式还是采用分散配置形式。
集中配置是将实验室、研究室、行政管理用房、图书资料用房以及科研辅助用房组合在一栋建筑物中；分散配置形式是按实验楼的不同特性分别进行布置。
由于分析检测中心和分析研究室的规模不同以及用地的限制，所以总体布局就有多种形式。
一般分为四种配置形式。
（1）独立式；整个建筑配置集中在一栋楼内独立设置，适用与较小的分析实验室。
（2）主楼式；以一栋实验楼为主配以附属建筑，建筑规划比较方整规则。
（3）单元式；又称细胞式。
用一个简单的单元或细胞组成多样的形式，形成各种不同的空间，有利于推行摸数和标准化，便于施工。
此种形式为现代分析测试中心规划广为采用。
（4）分散式；由不同功能的多栋实验楼、研究楼及辅助建筑灵活组合而成，采用较多。
实验室的结构与楼面荷载：
结构布置与实验室建筑模数密切相关。
在选用摸数时必须与当地的施工条件、预制品构件的供应情况以及地震等级诸多因素综合考虑。
实验室的结构可分为三类；即承重砖墙与钢筋混凝土梁板结构、钢筋混凝土框架结构以及钢结构。
即承重砖墙与钢筋混凝土梁板结构（简称混合结构）形式适用于1~5层实验室，以3~4层为最多，因为每层的窗间墙宽度增大，影响采光面积。
这种结构形式，造价较低，施工较快，一般实验室常采用这种结构形式。
在采用空气调节的实验室中，混合结构的层高比钢筋混凝土框架结构的层高为低，约可降低100~300mm。
其原因是空气调节的风管经常布置在走道平顶下面，风管进入实验室时，在混合结构中只要在砖墙上开孔就可以。
而在钢筋混凝土框架结构中，因为柱与柱之间有联系梁连接，联系梁有一定的高度，因此层高略高于混合结构。
钢筋混凝土框架结构（简称框架结构），这种结构形式适用于五层以上的实验室，但根据实验室的性质，框架结构也用于1~5层的实验室，框架结构按施工方法不同又可分为全部现浇结构、梁柱现浇与板预制结构
给水系统
实验室的给水任务，主要从室外给水管网引入进水管道，在保证按所需要的压力、水质、水量将水输送到实验用水设备、辅助用水设备、各种配水龙头和消防设备等，以满足实验过程用水，日常生活和消防用水的需要。
实验室内部供水系统尽量利用室外给水管网的压力直接供水。
给水系统可分为直接供水方式、设有高位水箱的给水方式、设有加压泵和水箱的给水方式。
在高层实验室内，当室外管网压力不能满足要求时，低层部分应充分利用室外管网中的直接供水，上层部分可设置局部加压设备。
当室外管网压力经常或周期性不足时，就应考虑设置屋顶水箱和水泵。
实验室用水设备布置有其工艺特点，即用水点多且分散，多数用水点用水量不太大，有的引入管从建筑物中部引入室内，这样水压使用较为平衡些。
有的实验室内由于管道种类较多，工艺和建筑有特殊要求的；有的实验室内，底层走廊设有管沟的；在这种条件下，给水引入管也有从建筑物一端或二端进入室内。
实验室管道通常为明装设置，并应尽量沿墙、梁柱、墙角、走廊、天棚下敷设。
采用明装敷设对施工安装和维修管道都较为方便，造价也比较低，缺点是影响室内美观和卫生条件，如管道表面积灰和结露。
在工艺和建筑工种有特殊要求时，管道可采用暗装，此时管道应尽可能暗设在地下室、管沟、天棚内，或公共管廊内。
给水管、支管可敷设在管槽和竖井内，管道竖井可做在走廊一侧，也可做在走廊二侧。
暗设在管槽、竖井和天棚内的管道，在装有控制阀门处应留有检修门或检修孔。
管道暗设能使室内美观整洁，但造价较高，施工安装和运行维护都较困难。
已建成使用的实验室如无特殊要求的，一般都采用明装。
另外，室内除生产和生活用水外，还应根据消防要求设置消防给水系统。
室内消火栓应布置在经常有人出入和较明显的地方，如门厅、楼梯外、走廊等，消火栓和消防管道一般都采用明装。
在消火栓较多的消防管道上应用阀门分成若干段，当局部管道发生故障需维修时，用阀门切断，其他管道段上的消火栓仍处于备用状态。
实验室污水的排放与初步净化
实验室污水按污水性质、成分及污染的程度可设置不同的排水系统，被化学杂质污染，对人体有害有毒物质的污水应设置独立的排水管道，这些污水经局部处理或回收利用才能排入室外排水管网。
实验室内由于化验盆、洗涤盆等卫生器具和其他用水设备数量较多且分散，所以相应的室内排水支管、干管也较多。
因此室内管道布置时，要求管道能相对集中，排放整齐，使施工安装和操作维修方便；管道转弯较少，以减少管内阻塞的可能性；主干管要尽量靠近设备排水量最大、杂质较多的排水点设置；介质在管道内工作要有良好的水力条件等。
管道敷设一般是尽量能沿墙、柱、墙角、柱角、天棚、走廊等设置；管道应尽量避免穿越放置有精密仪器、仪表、电气设备等的房间或卫生要求较高的房间。
实验室的排水管材一般为铸铁管。
室内酸性排水管道地上部分采用硬聚氯乙烯塑料管，埋地部分宜用耐酸陶瓷管较好。
实验室的废水是在试验操作过程，各种器皿、仪表、工具、衣服的洗涤及设备有冷却等而产生的，这些废水应按其性质、成分等采取不同的处理方式。
有的废水可以回收利用其中有用的物质、有的可以直接排至外部排水管网，有的可以直接至外部排水管网，有的则采用适当有方法处理，然后再排至外部管网。
例如：
一般设备冷却经使用后仅水温有所升高，这类废水不经处理就可排入水体或外部排水管网，有的经简单处理还可重复使用，有的废水含有毒有害物质、放射性物质则需经适当处理或回收利用其有用物质后，使之符合国家规定的排放标准，才可排入水体或外部排放管网。
废水的处理方法，一般有物理法、化学法、生物法。
物理法主要利用物理作用以分离废水中的悬浮物，化学法主要利用化学反应来处理废水中的溶解物质或胶体物质。
生物法的作用是去除废水中的胶体和溶解中的有机物质。
上述三种基本处理方法各有其特点和适用条件。
在废水排入地面水体中要按排放要求来确定处理程度，同时应结合水体的自净能力，通常根据有害物质和溶解氧的指标来确定水体的容许负荷，即排入水体的容许浓度。
酸性废水处理方法，利用碱性废水进行中和，使混合废水PH值接近中性；在酸性废水中投加中和性剂；酸性废水通过碱性滤层过滤中和；离子交换法，电解法。
碱性废水处理方法，利用酸性废水进行中和，在碱性物质中投放酸性中和剂；向碱性废水中鼓入烟道废汽（酸性气体CO2及SO2）；利用水体中二氧化碳中和碱性废水。
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