錢初洪，梁巧榮，劉 釗

（肇慶學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，廣東 肇慶 526061）

0 前言

高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室的主要用途是實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研活動(dòng)，按其功能可分為有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、化工實(shí)驗(yàn)室以及儀器室、天平室、準(zhǔn)備室等.由于資金和設(shè)計(jì)上的原因，大部分20世紀(jì)90年代前建成的高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室存在很多弊端，其主要缺陷有：學(xué)生人均實(shí)驗(yàn)面積?。凰?、電、照明配套不足；通風(fēng)設(shè)施不能滿足實(shí)際需要；人性化設(shè)計(jì)不夠；功能不全.隨著我國(guó)高等教育事業(yè)的發(fā)展，高校教學(xué)和科研領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革不斷深化，這些陳舊滯后的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施已無(wú)法滿足當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研要求，故需要全面改造.根據(jù)對(duì)兄弟院?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)設(shè)計(jì)及使用情況的調(diào)查，結(jié)合本?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室的使用情況分析，不同用途的實(shí)驗(yàn)室對(duì)水、電、防火、排污、排氣、采光、通風(fēng)等要求有所不同.例如：有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)通風(fēng)、防火、防腐蝕要求很高；分析儀器室對(duì)采光、環(huán)境要求很高；天平室對(duì)防震、平整性、防塵要求高.通過(guò)對(duì)廣州大學(xué)城和華南理工大學(xué)等化學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用情況的調(diào)研，結(jié)合肇慶學(xué)院化學(xué)實(shí)驗(yàn)室歷年改造的經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)設(shè)計(jì)應(yīng)做到美觀舒適，具備防火、防潮、防腐蝕等性能，增加通風(fēng)、凈化、消毒、無(wú)菌等功能，以達(dá)到環(huán)保、安全可靠、經(jīng)久耐用的目的.建設(shè)設(shè)計(jì)高效能的現(xiàn)代化高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室，從材料的選擇到實(shí)驗(yàn)室的布局與設(shè)施、水電配置、通風(fēng)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)乃至“三廢處理”，方方面面都要考慮到，下面分而述之.

1 材料的選擇

在20世紀(jì)90年代以前，全國(guó)各高校的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室一般都采用水泥切體、臺(tái)面貼白瓷磚的方式建設(shè).目前，各高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板材料普遍采用世界流行的理化實(shí)心板，臺(tái)柜材料采用中密板.理化實(shí)心板的優(yōu)點(diǎn)是臺(tái)面整潔、現(xiàn)代感強(qiáng)，不易變形，強(qiáng)度好；缺點(diǎn)是耐腐蝕性稍差，特別是對(duì)濃硫酸的耐腐蝕性差.環(huán)氧樹脂板和千思板耐高溫、酸堿及刻劃能力方面較好，但價(jià)高.選用材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室性質(zhì)的不同，有針對(duì)性地選擇材料：如有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)選用環(huán)氧樹脂板，以適應(yīng)有機(jī)室實(shí)驗(yàn)常用到的酸、堿、有機(jī)溶劑；分析化學(xué)、物理化學(xué)、化工實(shí)驗(yàn)室可采用理化實(shí)心板和千思板；儀器室、天平室易采用平整性好的經(jīng)拋光處理的大尺寸花崗石或大理石作鋪設(shè)材料，也可采用上述理化實(shí)心板和千思板.各種實(shí)驗(yàn)室可根據(jù)室內(nèi)配置選用不同顏色的板面，以達(dá)到美觀、安全、耐用的效果.

2 實(shí)驗(yàn)室的布局及內(nèi)部設(shè)施

不同化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的藥品使用和溶劑揮發(fā)情況不同，產(chǎn)生氣味的大小也不一樣，因此，實(shí)驗(yàn)室的布局設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵.在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，首先要了解實(shí)驗(yàn)室的性質(zhì)及大小，如教學(xué)型實(shí)驗(yàn)室與科研型實(shí)驗(yàn)室在面積大小、布局方面就有差別，大型貴重儀器室與普通儀器布置也不同.一般教學(xué)型實(shí)驗(yàn)室的室內(nèi)面積大約在120 m2左右，長(zhǎng)寬比例為1.2∶1較為合適.考慮實(shí)驗(yàn)室的樓層安置時(shí)，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室通常設(shè)在較高樓層，以便通風(fēng)排氣；分析、儀器室也應(yīng)設(shè)在3樓以上，不宜設(shè)在1樓等較為潮濕的樓層；化工、工藝等實(shí)驗(yàn)室通常要安裝較大或較笨重的儀器，因此宜設(shè)在1樓.按照實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，每張中央實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)可容納12個(gè)學(xué)生（組）做實(shí)驗(yàn).有機(jī)實(shí)驗(yàn)室的中央臺(tái)應(yīng)設(shè)有水抽濾器，冷卻水龍頭，上方還需設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng).中央實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間的距離應(yīng)在1.2 m以上，中央實(shí)驗(yàn)臺(tái)與邊臺(tái)之間的距離應(yīng)達(dá)到1.1 m以上，尤其要充分考慮作業(yè)空間，以保證實(shí)驗(yàn)操作不受人員走動(dòng)的影響.實(shí)驗(yàn)室應(yīng)配置學(xué)生書包柜；無(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)配置試劑架.

實(shí)驗(yàn)室采光要好，根據(jù)目前高校學(xué)生人數(shù)多，晚上開設(shè)實(shí)驗(yàn)課成為常態(tài)的情況，室內(nèi)要裝有足夠數(shù)量的燈管.燈光布置時(shí)要考慮到燈影對(duì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的影響，解決辦法是采用日光燈單管正方形排布方式以提高采光率，達(dá)到燈下無(wú)影的效果[1]，或采用補(bǔ)充光來(lái)填充陰影區(qū)域[2].門窗設(shè)計(jì)應(yīng)保證對(duì)流通風(fēng)，要避免陽(yáng)光對(duì)儀器的直接照射，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)選擇正確的朝向.從使用實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，實(shí)驗(yàn)室的窗應(yīng)朝南和朝北開啟，盡可能避免在東、西兩面墻上開窗，尤其是西向，以減少太陽(yáng)西曬.

根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮室內(nèi)用水方便、教師巡視指導(dǎo)及學(xué)生通行便利、管道走向簡(jiǎn)短等因素，合理地確定實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)部布局；設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)能達(dá)到教學(xué)大綱提出的使每個(gè)學(xué)生都能掌握實(shí)驗(yàn)基本技能的要求.

3 通風(fēng)系統(tǒng)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生各種難聞、有腐蝕性、有毒或易燃易爆的氣體，這些有害氣體如不及時(shí)排出室外，就會(huì)造成室內(nèi)空氣污染，影響實(shí)驗(yàn)人員的健康與安全，影響儀器設(shè)備的精度和使用壽命，因此實(shí)驗(yàn)室必須具備良好的通風(fēng)條件.實(shí)驗(yàn)室的廢氣排除是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)中不可缺少的重要組成部分，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮全面凈化實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外的空氣質(zhì)量，以保障實(shí)驗(yàn)室工作人員享有健康的工作環(huán)境.根據(jù)實(shí)驗(yàn)大樓的實(shí)驗(yàn)流程，先設(shè)計(jì)出完美的實(shí)驗(yàn)室平面布局；由平面布局結(jié)合整棟實(shí)驗(yàn)大樓給排水、供電、供氣作出相應(yīng)設(shè)計(jì)，且充分考慮管內(nèi)空氣流通對(duì)室內(nèi)噪聲的影響，確定最佳管路；再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工要求，結(jié)合管路特性選擇與之配套的風(fēng)機(jī).設(shè)計(jì)時(shí)還要充分考慮降噪要求，采用先進(jìn)的變頻技術(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，使風(fēng)量可調(diào).化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同程度的有害氣體，且瞬間濃度高，故宜采用桌式通風(fēng)系統(tǒng)及時(shí)排出有害氣體.對(duì)于有機(jī)實(shí)驗(yàn)室等產(chǎn)生有害氣體量大的實(shí)驗(yàn)室，則需采用桌面排風(fēng)和頂部排風(fēng)相結(jié)合的方式排出有害氣體.作為實(shí)驗(yàn)演示用的通風(fēng)櫥，一般設(shè)置在實(shí)驗(yàn)室前墻的一端.學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的通風(fēng)櫥可設(shè)置在實(shí)驗(yàn)室后墻的位置或靠近內(nèi)縱墻設(shè)置，每室數(shù)量以3～5個(gè)為宜.供教師預(yù)做實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行科研用的通風(fēng)櫥應(yīng)設(shè)置在準(zhǔn)備室的墻角.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)還應(yīng)設(shè)置排氣風(fēng)扇，以便及時(shí)排除室內(nèi)污染的空氣.有些化學(xué)氣體比空氣密度大，易積存于房間的下部；有些密度較小的氣體易浮于房間的上部，因此排風(fēng)扇應(yīng)在窗臺(tái)下部及窗口上部分別設(shè)置.

4 水、電配置

實(shí)驗(yàn)室的配置應(yīng)滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，在四大基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室（有機(jī)、無(wú)機(jī)、分析、物化實(shí)驗(yàn)室）中，以有機(jī)實(shí)驗(yàn)室的用水要求最高，因此入水管設(shè)計(jì)應(yīng)比其他實(shí)驗(yàn)室大1倍以上.每張實(shí)驗(yàn)臺(tái)的兩邊應(yīng)配置3～4個(gè)多用插座，并設(shè)置漏電保護(hù)開關(guān).洗滌槽一般布置在中央實(shí)驗(yàn)臺(tái)兩側(cè)及邊臺(tái)上.有機(jī)實(shí)驗(yàn)室的每個(gè)中央實(shí)驗(yàn)臺(tái)還要配置2～3個(gè)水抽濾器，以作真空蒸餾實(shí)驗(yàn)用.每張中央臺(tái)有獨(dú)立水控制開關(guān)，排水管道尺寸要足夠大，以防堵塞.

根據(jù)化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室及其一些輔助房間（如準(zhǔn)備室、儀器室等）對(duì)電的要求不盡相同，但都離不開電，電的配置還應(yīng)考慮大功率實(shí)驗(yàn)儀器（如電烘箱等）的使用，因此380 V和220 V電壓的電線須同時(shí)布設(shè)，并設(shè)置總電源控制開關(guān)，以便當(dāng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)無(wú)人時(shí)，能確保切斷室內(nèi)電源.烘箱、恒溫箱、空調(diào)等，可直接連在總電源上.有的用電設(shè)備（如電冰箱等）在實(shí)驗(yàn)停止后仍須運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)接專用供電電源，這樣不至于因切斷實(shí)驗(yàn)室的總電源而影響其工作.室內(nèi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、通風(fēng)柜及烘箱等用電設(shè)備的電纜應(yīng)進(jìn)行預(yù)埋鋪設(shè).由于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室酸、堿腐蝕性物質(zhì)的影響，配電導(dǎo)線以采用銅芯導(dǎo)線較為合適.敷設(shè)時(shí)最好以穿管暗敷設(shè)的方式進(jìn)行，因?yàn)榘捣笤O(shè)不僅可以保護(hù)導(dǎo)線，而且可使室內(nèi)整潔，不易積塵.大型精密儀器對(duì)電壓的穩(wěn)定性、安全性要求較高，故應(yīng)設(shè)置專用地線[3].

5 實(shí)驗(yàn)室“三廢處理”

實(shí)驗(yàn)室的“三廢”主要指廢液、廢氣、廢水.廢液是指廢棄的有機(jī)溶劑等，廢氣是指有機(jī)化合物的蒸汽、酸氣等.實(shí)驗(yàn)室污水含有各種化學(xué)物質(zhì)，未經(jīng)處理直接排入下水管道會(huì)造成周圍環(huán)境的污染，這樣不僅對(duì)人體有害，而且還會(huì)給附近地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和養(yǎng)魚業(yè)造成很大損失.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮建立廢水處理系統(tǒng)、有機(jī)溶劑回收系統(tǒng)、廢氣無(wú)害化處理系統(tǒng).由處理系統(tǒng)先將含有不同無(wú)機(jī)物的廢水進(jìn)行分類沉降，過(guò)濾除去絕大部分無(wú)機(jī)物，再進(jìn)行氧化吸附等無(wú)害化處理.處理系統(tǒng)還要能對(duì)不同種類的有機(jī)溶劑進(jìn)行分餾，回收再利用，無(wú)再利用價(jià)值的廢液再進(jìn)行氧化處理.為防止廢氣污染環(huán)境，應(yīng)在廢氣排放口采用相應(yīng)的凈化措施.例如：在通風(fēng)系統(tǒng)的末端，利用先進(jìn)的納米半導(dǎo)體光催化及臭氧氧化技術(shù)將廢氣凈化處理[4].

6 消防系統(tǒng)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)消防要求設(shè)置消防給水系統(tǒng).消火栓應(yīng)布置在經(jīng)常有人出入和較明顯的地方，如門廳、樓梯處、走廊等，消火栓和消防管道一般都采用明裝.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)應(yīng)有消防沙箱、泡沫滅火器、氣體滅火器等輔助滅火工具.大型精密儀器室內(nèi)不宜配用沙箱、泡沫滅火器，只能配氣體滅火器.

7 其他

實(shí)驗(yàn)室的其他輔助用房如實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室、儀器室、藥品室等，應(yīng)靠近或鄰接實(shí)驗(yàn)室布置，準(zhǔn)備室應(yīng)設(shè)內(nèi)門與實(shí)驗(yàn)室相通.其他用房可設(shè)在不向陽(yáng)的一面.儀器室包括天平室、光譜室、顯微室、普通儀器室等.一般天平室宜單獨(dú)設(shè)置，層次多的應(yīng)每層設(shè)置，其他各室可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，都應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離振源、高溫,并靠近中心實(shí)驗(yàn)室.其布置原則如下：干、濕分開便于防潮；冷熱分開便于節(jié)能；恒溫集中便于管理；天平集中便于稱量取樣[5].

需要指出的是，在建設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，科研實(shí)驗(yàn)人員與建筑設(shè)計(jì)人員的通力合作非常重要.由于科研實(shí)驗(yàn)人員缺乏建筑技術(shù)規(guī)范知識(shí)，不能很好地表達(dá)實(shí)驗(yàn)工藝對(duì)建筑標(biāo)準(zhǔn)、建筑構(gòu)造和結(jié)構(gòu)上的具體要求；而設(shè)計(jì)人員又不可能對(duì)實(shí)驗(yàn)室的工藝要求十分通曉，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的建筑師也一樣，因此很容易產(chǎn)生建成后使用不方便或不合理的現(xiàn)象.實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)設(shè)計(jì)需要盡可能深入細(xì)微，因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)深度很難掌握，要自始至終地注重設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)人員的密切配合[6].

建筑設(shè)計(jì)人員通過(guò)創(chuàng)造性的構(gòu)思設(shè)計(jì)，在滿足功能要求的基礎(chǔ)上，追求個(gè)性、藝術(shù)品位的室內(nèi)環(huán)境創(chuàng)意；同時(shí)，還需注重材料的搭配和施工工藝的完美性，正確掌握實(shí)驗(yàn)室的工藝資料、儀器設(shè)備的型號(hào)規(guī)格以及工藝對(duì)工程設(shè)計(jì)的要求，使得雙方在工程設(shè)計(jì)時(shí)滿足工藝要求的可能性，使工藝要求與工程設(shè)計(jì)上的必保性得到充分的討論和預(yù)見.科技實(shí)驗(yàn)人員如能直接參加設(shè)計(jì)方案的討論，實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)就能更加符合教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的使用要求，設(shè)計(jì)意圖交代得也更加詳細(xì)，這些都可為施工創(chuàng)造方便條件，促進(jìn)工程建設(shè)的優(yōu)質(zhì)[7].總之，宜根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的主要用途和基本的性能指標(biāo)及建造實(shí)驗(yàn)室的目的等綜合情況，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，切不可追求裝飾的豪華，避免造成浪費(fèi)[8－11].

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