化學檢測實驗室設計與建設實踐

陳建國 葉家華 李亞萍 徐 令

（寧波出入境檢驗檢疫技術中心 浙江寧波 315043）

1 前言

化學檢測實驗室主要針對材料或產品的化學性能進行檢測分析或研究[1]。檢驗檢疫、食藥監、環保、工礦、冶金等行業均將化學檢測實驗室作為基礎實驗室之一。隨著電子電氣產品、紡織品、玩具、食品、化妝品等作為主要檢測對象的第三方檢測實驗室蓬勃興起，化學檢測實驗室建設需求量也隨之增大，如何使實驗室環境做到安全、環保、舒適、實用成為一項新的課題。

2 現狀與問題

化學檢測實驗室普遍存在危險化學品、水電氣、有毒有害物質接觸、設備高溫高壓、試劑易燃易爆等使用風險，為此，實驗室設計建設對消防、通排風、水電氣等有專門要求[2-4]。化學檢測實驗室設計和建設普遍存在以下兩個方面問題：（1）實驗室總體設計。與一般建筑裝潢設計相比，化學檢測實驗室專業裝修的市場需求相對較少，設計單位基本不具備消防設計資質，不熟悉土建、暖通、水電和智能化等專業。（2）現場施工配合。土建施工單位由于工程量貫穿整個施工過程，往往由其作為工程總包方，但專業施工單位涉及集中供氣、集中供純水、智能化，尤其是通排風、空調、新風系統等各項施工易相互交叉，如果工程總包方未能良好協調，容易影響實驗室空間的合理利用和使用安全。

3 經驗與建議

3.1 實驗室總體風格

化學檢測實驗室總體風格直接體現實驗室的綜合實力、管理水平和對外整體形象。因此，總體設計中，實驗室建設方和設計方必須準確把握實驗室的組織結構、專業特色和建設目標。通過組織結構確定實驗室大的樓層分布、區域規劃及整體外觀風格。根據專業特色確定實驗室具體空間分布、水電氣供給、專業區域劃分。

3.2 人員辦公區域

以人為本，方能促進檢測工作的業務與質量。所以，設計實驗室時首先應把通風條件好、自然采光充足、出入路徑方便、遠離噪聲或廢氣產生的區域留作辦公區域，讓員工能在舒適、敞亮的環境下處理實驗原始數據、擬稿出證或者間隙休息，這才更加有利于保證實驗室檢測工作的質量。選擇自然環境好的同時，盡量不要讓通風、空調、消防或其他水電氣管道通過辦公區域，以免噪聲、水電氣泄漏影響正常辦公。

3.3 通風系統

通風系統是化學檢測實驗室的關鍵設施，區域涉及實驗室大多數辦公和工作場所，關系到實驗室人員健康安全和生態環境保護，需要考慮的關鍵問題是：（1）主機排風量必須滿足或適當超過實驗室提出的需求，最好能預留擴展空間。（2）排風管路設計距離要盡可能短、彎頭盡可能少。盡量將化學檢測實驗室安排到較高樓層，離安裝風機的屋頂越近越好，這樣既可以提高排風效率又可以節約建設和維護成本。（3）通風柜、通風罩等排風的區域應盡量集中，既要提高排風效率又要減少對其他房間的噪聲影響。（4）有機與無機廢氣的排風管路必須隔離，以免造成不同性質化學物質反應引起的爆炸或起火危害，不同樓層的排風主管最好隔離，以免不同樓層間實驗室相互串味。

3.4 化學前處理區域

化學前處理是化學檢測實驗室必須具備的環節，主要以樣品消化、提取、分離、富集等步驟為主，涉及大量化學試劑使用、水電氣消耗、廢水廢氣排放、余樣廢物回收等，為此，要求前處理區域設計時應盡量做到以下幾個方面：（1）場地寬暢，留有余地，化學檢測實驗室涉及樣品種類繁多，需要有足夠的空間以滿足各種樣品前處理步驟要求；（2）分布合理，兼顧功能，對于不同的樣品，化學前處理的方法不同，對場地環境有不同要求，因此，應充分考慮各類檢測方法需求，盡可能綜合利用，避免小而全、空間使用效率不高的情況；（3）通過方便的開門開窗或配合必要的空調新風系統，確保環境空氣清新，溫度舒適。

3.5 儀器設備區域

現代化學檢測實驗室已經離不開各類精密分析儀器的配備，規劃設計時應著重注意以下兩個方面：（1）總體設計要合理。總體設計好儀器設備區域對于方便檢測流程、提高工作效率、保證檢測質量具有特別重要的意義。因此，儀器設備區域應相對集中，便于實驗室空間的相對隔離、水電氣路的快速供給、暖通設施的配合及工作人員的進出。（2）特殊區域設計要細致。大部分精密儀器的安裝對實驗室環境均有具體要求，因此，設計時應加強與實驗室儀器設備管理人員的溝通，使前期考慮盡量周到，如電源容量、插座和信號端數量、設備接地方式、輔助水源氣源、是否需要人機分離、排風補風、房間防塵等細節問題。

3.6 樣品流轉區域

化學檢測流程的主要步驟是樣品受理登記、制樣、檢測和留樣保存，這4個主要步驟一般在不同區域內完成。樣品受理區域應設在方便客戶送樣和登記受理的位置，留出一定的空間暫時存貯樣品，尤其是有冷藏或冷凍需要的樣品，應留好電源和設備的場地。制樣應選擇在環境相對獨立的區域，防止交叉污染，方便檢測樣品流轉。留樣區域應根據需要存貯樣品的分類性質，單獨設計，盡量選擇在通風條件好、陰涼避光、方便樣品報廢處理及運輸的區域，重點做好防火、防爆、防潮等方面的考慮。

3.7 消防設計

國內從事化學檢測實驗室設計的單位基本不具備消防設計資質。因此，為確保實驗室消防安全，最好請有消防設計資質的公司進行總體設計，或者在初步設計完成后請有資質的公司審核，出具簽字蓋章的施工圖[5-7]，以下列舉實驗室消防設計中經常忽略的問題及建議：

（1）消防分區的完全隔斷。目前，國內好多實驗室建設使用大面積廠房結構，因此，在房間分隔時一定要特別注意消防分區。每個房間隔斷采用防火材料且必須到頂，即使出現火情，實驗室間的有效隔離也能確保整體安全。

（2）消防通道的完全暢通。實驗室為節約空間，常常會無意識地擠占必需的消防通道區域，如上下樓道前室、強排風口、走廊等區域。一旦出現火情，這些通道是樓道排煙的風口、消防人員出入和樓內人員逃生的必經之路，設計時須特別關注不得占用。

（3）玻璃門窗的防火要求。實驗為了整體美觀，效仿大的寫字樓或商場，采用大面積落地玻璃分隔實驗室，或采用大玻璃作為房間的分隔門窗，這種方式不符合實驗室的消防要求，建議設計施工前請消防部門的專業人員進行確認，安全第一，美觀第二。房間隔斷設計采用防火材料，因此，走廊兩邊的透光玻璃也一定要選用專門的防火玻璃。通常，電梯間出口或公共區域進入實驗室區域時都必須使用防火門隔斷，但普通防火門為內襯防火材料的木質門，往往不透光，且樣式和顏色都與現代化學檢測實驗室不協調，因此，設計時可使用具有資質廠家生產的透明玻璃防火門。

（4）煙霧報警、水噴淋、氣體滅火等裝備的合理選用。大型貴重或精密儀器怕水，可考慮采用氣體滅火裝置，但建設成本會大大提高，室內消防器材占據空間變大。對于易燃易爆樣品或試劑較多的石油化工實驗室，除必須做好通風設備外，還應在實驗室入口處增加人體除靜電裝置、室內安裝防爆燈具、開關和插座等。

（5）電氣線路的容量預留。隨著實驗室設備的增多，電源容量不足、線路老化容易造成線路發熱甚至短路起火。因此，設計施工時須考慮一定的容量與線路總數預留，以確保長期的電源安全。

（6）高壓氣瓶庫的建筑要求。化學檢測實驗室用到的氣體種類多達十余種，有易燃易爆，又有阻燃或助燃，但貯存壓力在10～15 MPa，設計貯存氣瓶的倉庫時需要考慮墻體和門窗的特殊要求。輸送到各實驗室儀器設備的氣體管路也需請專業公司單獨設計。

3.8 其他區域及事項

化學檢測實驗室設計除以上問題需要重點關注以外，還有一些比較重要的實驗區域，諸如弱電機房、會議洽談、集中供水供氣、集中洗滌、集中高溫干燥、集中存放試劑或標準品、廢液或有毒有害試劑存放，這些區域均有相應的環境和安全管理要求，需要在設計時進行充分考慮，如高溫干燥間的大容量電源和廢氣排放、試劑存放房間的溫濕度控制和通風換氣、有害試劑存放區域的防盜監控和公安消防聯機、弱電機房的防靜電地面和不間斷電源要求、會議洽談室的音視頻和網絡會議設備等。強弱電、氣體、純凈水等引入實驗室的走線方式，實驗室是否采用扣板吊頂，其實都各有利弊，建議實驗室設計時充分評估這些因素，只要實驗室人員在使用過程中覺得方便舒適，安全高效即可。

4 結語

化學檢測實驗室的設計和建設直接關系到實驗室人員健康安全、生態環境保護和檢測工作質量，初步設計時應詳細評估實驗室現有人力設備資源、實際工作需求和業務發展前景，充分考慮場地、房屋結構、周邊環境等各種影響因素，確保前期設計工作符合實驗室安全、舒適和實用的要求。