現代化學類實驗室的設計原則和創新發展

摘 要：化學學科是培養學生實踐和理論能力相結合的學科，那么其實驗操作就占據學科學習的大部分內容。隨著我國經濟的不斷發展，對于教育系統硬件教學設施的要求也更高，尤其是像生化實驗室，合理性及創新性是判斷其實驗室設計水平的關鍵內容。因此，本文以現代化設計理念為背景，以化學實驗室的設計為主要研究對象，從化學實驗室的設計原則和創新發展兩方面進行闡述，供相關工作人員參考。

關鍵詞：化學實驗室；設計；創新發展；現代化

1 引言

隨著我國“科技強國”“ 大眾創業，萬眾創新”國策的推進，實驗建筑項目越來越多、要求越來越多、難度越來越大。實驗建筑不同于一般建筑，它工藝性性很強、環境要求較高、內部系統很多、相對設計技術門檻較高。按實驗室性質來分，可分為化學、生物和物理三大類。按環境要求來分、可分為普通實驗室和專業實驗室二種。限于論文篇幅、限于本人的接觸面，本文重點論述普通化學實驗室的設計原則和創新發展。先進的實驗儀器和完善的實驗環境是現代實驗室的必備條件。而實驗室平面布置合理性、實驗裝備的適用性以及實驗室的安全性、靈活性、舒適性是實驗室設計成功的五大原則，智能化、模塊化是實驗室創新發展的二個方向。

2 現代化學類實驗室設計合理性分析

2.1 現代化學實驗室區域劃分

根據現代化學類實驗室的使用功能性和設計合理性分析，其區域的劃分一般包含有以下內容。首先是主實驗室和輔助實驗室的劃分，其中，主實驗室又可分為分實驗室和儀器分析室；輔助實驗室又分為氣瓶間、天平室、試劑庫房、高溫室、洗滌室；其次是實驗辦公室和機電配套用房的劃分，其中，實驗辦公室分為辦公區分行政辦公、實驗人員辦公、會議室、資料室；機電用房分空調機房、純水機房、配電房、弱電房等。從整個化學實驗室區域劃分來看，在進行相應的平面布置時應注意各功能區間的協調性，從而合理區分實驗室的各功能版權，力爭實現模塊化設計，從而滿足使用者的使用需求。

2.2 現代化學實驗室的平面布置合理性

在對實驗室進行設計時，應結合實驗室各區域模塊專業的功能性，使得設計師能充分了解實驗的工藝流程，從設計功能分區的合理性進行設計，一般包含有：動靜分區、污潔分區、人貨分流、實驗流程等四個方面。各分區在實驗室平面布置合理性中應滿足以下條件。

（1）動靜分區，產生振動的空調機房、空壓機房、純水機房、電梯不能布置在天平間、儀器分析室附近。（2）污潔分區，固體廢物間，廢液間等污染用房不應布置在人員、貨物出入口附近，應有獨立的運出通道。（3）人貨分流，人員與貨物進出較多的實驗室應分流，當貨物有污染式危險隱患時更應進行分流出入。（4）滿足實驗流程。

3 現代化學實驗室典型平面布置設計分析

3.1 化學實驗室設計分析

從化學實驗室的功能分析，其主要用來進行化學實驗分析，根據實驗種類及實驗材料（強酸、強堿、易燃易爆等）的不同，在實驗室內應配置相應的防燃防爆設備及通風設施。另外，在實驗室內實驗臺的用料選擇上應盡可能選用二口或三口水龍頭、洗瓶器、廢液收集器等。同時，應保證全室內通風、排風的順暢性。

實驗室中常見的儀器有通風柜、玻璃儀器柜、微波消解儀、水槽、制樣臺、冰箱和水浴振蕩器等設備，其設計平面布置圖如圖1所示。

3.2 儀器分析室設計分析

從儀器分析室的功能性上分析，其含有兩種儀器室，分別是普通儀器室和精密儀器室。對于需要定性和定量進行分析的實驗樣品，可以選擇在儀器分析室進行相應的實驗。在儀器分析室內常見的空間劃分還有氣相色譜室、液相色譜室、原子吸收室、ICP室等，此幾部分空間宜設計為獨立的、并且處于相近區域。

從儀器分析室的室內空間環境來分析，其對室內的溫度、濕度、空氣流通性及排風等環境要求較高；對室內電源插座類型要求一般是交流及直流電、單相及三相電源插座，對穩壓要求較高；對于實驗所需水源要求較高，一般需單獨設置蒸餾水供應處，集中供應實驗用蒸餾水，同時對于冷卻水和氣體供應要求也較高。

對于儀器分析室內的儀器臺要求承重好、儀器安防在儀器桌上時應距離背側臺面500mm以上，以保證整個實驗臺結構的合理性。全室內要求通風及排風良好。

3.3 其他類型實驗室平面布置設計分析

其他類型實驗室又稱作輔助實驗室，其主要是輔助實驗室和儀器分析室開展相關實驗的作用，例如氣瓶室和天平室等。其中，氣瓶室是整個實驗空間和實驗環節中提供集中供氣系統的區域，其主要功能是通過減壓閥和各路管線，提升各實驗室功能區域的安全性，減小安全隱患。所以，氣瓶室在進行室內平面設計時應保證遠離火源、電源等易引起火災的區域，同時遠離出入口，室內應使用防爆開關、燈具，顯眼處設聲、光、報警裝置；應設防爆隔離、設泄爆口，可燃氣體鋼瓶與助燃氣體鋼瓶不能混放，鋼瓶應直立放置、用架子和套環固定，各種氣瓶和管線應有明顯標識。

4 現代化學類實驗室設計的創新發展

現代化學類實驗室的設計創新發展主要的內容有，要保持室內各功能區域的使用安全性，這也是首要條件；其次，要在設計中注重對實驗室各功能區域的靈活性和舒適性的應用，以保證整個實驗環節及流程能夠順利開展；最后，現代化學類實驗室設計應朝著模塊化和智能化方向發展。隨著科學技術的不斷進步，實驗室設計技術也不斷推陳出新，創新設計理念的內容就包括設計的模塊化和智能化兩大類，所以，要在設計過程中不斷借鑒國內外優秀的設計案例，結合我國實驗室主要功能，合理設計。

5 結束語

綜上所述，對于現代化學類實驗室設計還處于一個逐漸摸索的階段，但是其創新設計理念已基本形成，隨著時間的推移，在實驗室平面設計上一定會有更新、更合理的設計理念及設計案例出現。為了有效的進行實驗，助力科學研究，實驗室室內平面設計已成為設計行業結合科研行業不斷探討和創新的話題。

參考文獻：

[1] 秦序.淺析綠色化學實驗室設計[J].廊坊師范學院學報（自然科學版）， 2009（4）：90～91.

[2] 王義成，劉玉玉，馬延文.做好高校化學實驗室設計 保障實驗室安全[J].實驗室科學， 2017（3）：219～221.

作者簡介：

姓名：郁亮（1982.03）；性別：女，籍貫：上海，學歷：本科，畢業于上海市應用技術學院；現有職稱：助理工程師；研究方向：實驗室設計。