• 實驗室建筑設計的基本要求(完整版)

    要建設一個現代化的實驗室,使其能更好地為生產、科研、教學服務,除了先進的科學儀器和完善的實驗設備是提升科技水平,促進科研成果的必備條件以外,實驗室的建設也是一個非常重要的物質條件。實驗室建筑設計的基本要求是建筑設計的前提和依據,在建設單位委托設計單位進行設計時,必須由各實驗室或研究室人員共同參加研究,反復討論,確定各實驗室方案,現將建筑設計的基本要求分述如下。

    實驗室設計布局圖
    實驗室設計布局圖

    1.1實驗室名稱

    (1)房間名稱:根據實驗室功能設置不同的實驗室。

    (2)需要房屋間數:同一類的房間需要幾間。

    (3)每間房屋使用面積:房間面積大小與建筑模數有關,采用何種模數及何種結構形式比較符合實際,計算實驗室的使用面積。

    1.2建筑要求

    (1)房間位置要求:

    底層:設備重量較大或要求防震,則可設置在底層。

    朝北:有些輔助房間或實驗本身要求朝北。

    朝南:各實驗室都有自己的要求。

    樓層:有的實驗室要求潔凈、安靜,應盡量放在高層。

    (2)室內尺寸要求:如實驗室要求空氣調節系統必須吊頂,則層高就相應地要增加。有些實驗室是屬于特殊類型的,則采用單獨的尺寸。

    (3)房間要求:指實驗室本身的要求。

    有的要求一般清潔。

    有的要求潔凈,進行實驗時要求房間內空氣達到一定的潔凈要求。

    耐火:大多數實驗室要求耐火。

    安靜:如消音室、錄音室等。

    (4)門要求:實驗室的門有各種要求。

    內開:門向房間內開。

    外開:主要設置在有爆炸危險的房間內。

    個別要求:雙向彈簧,有的要求單向彈簧或推拉門。

    隔聲:有的實驗室要求安靜,要求設置隔聲門。

    保溫:如冷藏室要求采用保溫門。

    屏蔽:防止電磁場的干擾而設置屏蔽門。

    自動門:大門口要求自動門。

    (5)窗要求:實驗室的窗有各種要求。

    開啟:指向外開啟的窗扇。

    固定:有潔凈要求的實驗室采用固定窗,避免灰塵進入室內。

    部分開啟:在一般情況下窗扇是關閉的,用空氣調節系統進行換氣,當檢修、停電時,則可以開啟部分窗扇進行自然通風。

    雙層窗:在寒冷地區或空調要求的房間采用。

    遮陽:根據實驗室的要求而定,有時需要水平遮陽,有時須用垂直遮陽。有的可用百葉窗。

    密閉:窗扇可以開啟,但又要防止灰塵從窗縫進入,故采用密閉窗。

    屏蔽窗。

    隔聲窗。

    (6)墻面要求:根據實驗室的要求各有不同。

    一般要求

    可以沖洗:有的墻面要求清潔,可以沖洗。

    墻裙高度:離地面1.2-1.5米左右的墻面做墻裙,便于清潔,如瓷磚墻裙、油漆墻裙等。

    隔熱:冷藏室墻面要求隔熱。

    耐酸堿:有的實驗室在實驗時有酸堿氣體逸出,要求設計耐酸堿的油漆墻面。

    吸聲:實驗時產生躁聲,影響周圍環境,墻面要做吸聲材料。

    消音:實驗時避免聲音反射或外界的聲音對實驗有影響,墻面要進行消音設計。

    屏蔽:外界各種電磁波對實驗室內部實驗有影響,或實驗室內部發出各種電磁波對外界有影響。

    色彩:根據實驗的要求和舒適的室內環境選用墻面色彩,墻面色彩的選用應該與地面、平頂、實驗臺等的色彩取得協調。

    (7)樓地面要求

    一般要求;

    清潔;

    防雨:實驗本身所產生的震動,要求設置防震措施以免影響其他房間;另一種是實驗本身或精密儀器本身所提出的防震要求;

    防滑;

    防放射性沾染;

    防靜電;

    干燥;

    隔聲;

    架空:由于管線太多或架空的空間作為靜壓箱,設置架空地板,并提出架空高度。

    (8)頂棚要求

    不吊頂:一般實驗室大多數不吊頂。

    吊頂:在實驗室的頂板下再吊頂,一般用于要求較高的實驗室。

    (9)通風柜:化學實驗室常利用通風柜進行各種化學試驗,根據實驗要求提出通風柜的長度、寬度和高度。

    實驗臺:實驗臺分島式實驗臺(實驗臺四邊可用)、半島式實驗臺(實驗臺三邊可用),靠墻實驗臺和靠窗實驗臺(很少用)。要求實驗臺的長、寬、高的尺寸。

    固定壁柜:一般設置在墻與墻之間,不能移動的柜子。

    (10)實驗臺高度要求

    根據人體工力學,坐式操作實驗臺高度為750~850;站式操作高度850~920。試劑架高度1200~1650。高柜1800~2200。

    (11)安全通道

    常用實驗室門寬為900~1500mm,并設有一個安全門,內部操作流程要求順暢,防止發生危急情況時,出現通道堵塞現象,設計時常用島型、半島型、L字型、U字型等實驗室布局方案。主通道、兩個中央臺雙面操作,間距大于1500mm,邊臺單向距離大于1200。排毒柜雙面操作距離大于1500mm。

    1.2.1結構要求:活荷載是作用在結構上的可變荷載,各樓面活荷載、屋面活荷載、屋面積灰荷載、雪荷載及風荷載等。

    (1)地面荷載:指底層地面荷載,即每平方米的面積內平均有多少千克的物體。

    (2)樓面荷載:指2層及2層以上的各層樓面活荷載。

    (3)屋面荷載:屋面上是否上人,雪荷載有多少等。

    (4)特殊設備附加荷載:有的實驗室內有特殊重的設備,如質譜儀、純水設備等,須注明設備的重量、規格以及標明設備軸心線距離墻的尺寸。

    (5)防護墻:有y射線的實驗裝置的建筑物根據各種不同實驗的要求、防護材料的選擇以及厚度的選用均應該仔細地考慮。

    (6)抗震要求。

    1.2.2采暖通風:

    (1)蒸汽系統:采用蒸汽供暖的系統。

    (2)熱水系統:采用熱水供暖系統。

    (3)溫度:房間采暖的溫度要求。

    通風:

    (1)自然通風:即不設置機械通風系統(2)單排風:靠機械排風(3)局部排風:如某一實驗產生有害氣體或氣味等需要局部排風。在有機械排風要求時,最好能提出每小時放氣次數。

    空調:有些實驗室要求恒溫恒濕,采用空氣調節系統可以保證實驗室內的溫度和濕度。提出溫度及允許溫差:相對濕度及允許濕度偏差。

    潔凈要求:

    有些實驗室的空氣要求保持一定的潔凈度時,則需要提出潔凈等級。

    通風柜及其它設備通風:有自然排風、機械排風和有過濾裝置的排風等,根據需要,加以選擇。

    1.2.3氣體管道:氣體管道分為(蒸汽、氧氣、真空、壓縮空氣及城市燃氣等。)

    1.2.4給排水:冷水:即城市中的自來水或采用地下水。

    熱水:根據實驗要求提出全部實驗室采用,還是局部實驗室采用。還是采用快速加熱器來解決熱水供應。

    冷熱水分開:系指水龍頭要求。

    冷熱水混合:系指水龍頭要求。

    屋頂水箱:有些實驗要求較高,要有一定的水壓,有的城市水壓不夠,要設置水箱。

    排水:(1)排水溫度。(2)排水中有酸,濃度及數量。(3)排水中有堿,濃度及數量。(4)排水中有放射性物質,有多少種放射性物質,濃度多少。(5)設置地漏,地漏是實驗室的地面上設置的一個排水口,也可不設置地漏。

    1.2.5電氣:

    照明(1)日光燈(2)安全照明(3)要求工作面上有多少照明(勒克斯)(4)事故照明系指萬一發生危險情況時需要事故照明(5)明線:電線采用外露形式的。(6)暗線:電線采用暗裝形式。

    強電:(1)工藝設備用電量(kw),按每臺設備的容量提出數據(2)供電電壓(v)要求電壓是多少(3)單項插座(A)要求插座的安培是多少(4)三項插座(A)要求插座的安培是多少(5)特殊設備;電幕、電梯、傳送帶的用電要求(6)供電路數:根據實驗樓的重要性,提出供電要求(指不能停電、要求電壓穩定、頻率穩定等)

    弱電:(1)裝設電話分機(2)裝設程控電話(3)裝設電鐘插座(4)裝設閉路電視系統(5)廣播

    防雷:建設地點的防雷情況要調查清楚,提出防雷要求。

    1.2.6實驗室公害:指實驗過程中產生的公害。

    (1)噪聲:實驗時產生噪聲,最大分貝是多少(2)振動:屬于低頻、中頻或高頻(3)臭味:化學實驗室會產生臭味,有哪些臭味(4)輻射:實驗時產生a,b,y射線等(5)磁場(6)灰塵(7)細菌(8)蒸汽(9)有害廢氣,實驗時產生哪些廢氣,包括種類及數量

    1.3實驗室建筑的組成及總體布局

    1.3.1建筑規劃要求:

    根據設計任務的要求,結合地形進行總體設計。

    在設計之前,要對各建筑物的用途和功能進行分析。對于化學分析實驗室,一般應布置在下風方向及下游地段,保持一定的間距和良好的通風,應有綠化隔離,搞好排污和排毒處理,做好環境綜合評估和治理。對于儀器分析實驗室,一般要求良好的環境。有防振防噪聲要求的實驗室要遠離振源和噪聲源;有屏蔽要求的實驗室要遠離電磁波的干擾源;要求超凈的高純實驗室要規劃在粉塵少、綠化好的地段。

    1.3.2實驗室建筑的組成,實驗室建筑物一般按其用途分為四類。

    (1)實驗研究類:是分析檢測實驗建筑的核心,包括各類通用實驗室和專用實驗室以及研究室、計算機房和計量室等。

    (2)輔助建筑類:包括圖書情報資料室、學術活動室及電化教室等。

    (3)公用設施類:包括水、電、氣、油、制冷、空調、低溫及熱力系統、通信、消防、三廢處理、各類器材倉庫等用房。

    (4)行政及生活服務類:以上四類建筑之間的關系都是很密切的,后三類建筑為第一類建筑服務,而他們之間又有相互聯系。這些建筑規劃面積分配一般為:科研用房30%~69%,科研輔助用房5%~31%,公用設施用房5%~18%,行政及生活服務用房10%~29%。

    1.4實驗室建筑總體布局

    在總體設計中,首先要研究的問題是采用集中配置形式還是采用分散配置形式。集中配置是將實驗室、研究室、行政管理用房、圖書資料用房以及科研輔助用房組合在一棟建筑物中;分散配置形式是按實驗樓的不同特性分別進行布置。由于分析檢測中心和分析研究室的規模不同以及用地的限制,所以總體布局就有多種形式。一般分為四種配置形式。

    (1)獨立式;整個建筑配置集中在一棟樓內獨立設置,適用與較小的分析實驗室。

    (2)主樓式;以一棟實驗樓為主配以附屬建筑,建筑規劃比較方整規則。

    (3)單元式;又稱細胞式。用一個簡單的單元或細胞組成多樣的形式,形成各種不同的空間,有利于推行摸數和標準化,便于施工。此種形式為現代分析測試中心規劃廣為采用。

    (4)分散式;由不同功能的多棟實驗樓、研究樓及輔助建筑靈活組合而成,采用較多。

    實驗室的結構與樓面荷載:結構布置與實驗室建筑模數密切相關。在選用摸數時必須與當地的施工條件、預制品構件的供應情況以及地震等級諸多因素綜合考慮。實驗室的結構可分為三類;即承重磚墻與鋼筋混凝土梁板結構、鋼筋混凝土框架結構以及鋼結構。即承重磚墻與鋼筋混凝土梁板結構(簡稱混合結構)形式適用于1~5層實驗室,以3~4層為最多,因為每層的窗間墻寬度增大,影響采光面積。這種結構形式,造價較低,施工較快,一般實驗室常采用這種結構形式。在采用空氣調節的實驗室中,混合結構的層高比鋼筋混凝土框架結構的層高為低,約可降低100~300mm。其原因是空氣調節的風管經常布置在走道平頂下面,風管進入實驗室時,在混合結構中只要在磚墻上開孔就可以。而在鋼筋混凝土框架結構中,因為柱與柱之間有聯系梁連接,聯系梁有一定的高度,因此層高略高于混合結構。

    鋼筋混凝土框架結構(簡稱框架結構),這種結構形式適用于五層以上的實驗室,但根據實驗室的性質,框架結構也用于1~5層的實驗室,框架結構按施工方法不同又可分為全部現澆結構、梁柱現澆與板預制結構

    給水系統

    實驗室的給水任務,主要從室外給水管網引入進水管道,在保證按所需要的壓力、水質、水量將水輸送到實驗用水設備、輔助用水設備、各種配水龍頭和消防設備等,以滿足實驗過程用水,日常生活和消防用水的需要。實驗室內部供水系統盡量利用室外給水管網的壓力直接供水。給水系統可分為直接供水方式、設有高位水箱的給水方式、設有加壓泵和水箱的給水方式。在高層實驗室內,當室外管網壓力不能滿足要求時,低層部分應充分利用室外管網中的直接供水,上層部分可設置局部加壓設備。當室外管網壓力經?;蛑芷谛圆蛔銜r,就應考慮設置屋頂水箱和水泵。

    實驗室用水設備布置有其工藝特點,即用水點多且分散,多數用水點用水量不太大,有的引入管從建筑物中部引入室內,這樣水壓使用較為平衡些。有的實驗室內由于管道種類較多,工藝和建筑有特殊要求的;有的實驗室內,底層走廊設有管溝的;在這種條件下,給水引入管也有從建筑物一端或二端進入室內。實驗室管道通常為明裝設置,并應盡量沿墻、梁柱、墻角、走廊、天棚下敷設。采用明裝敷設對施工安裝和維修管道都較為方便,造價也比較低,缺點是影響室內美觀和衛生條件,如管道表面積灰和結露。在工藝和建筑工種有特殊要求時,管道可采用暗裝,此時管道應盡可能暗設在地下室、管溝、天棚內,或公共管廊內。給水管、支管可敷設在管槽和豎井內,管道豎井可做在走廊一側,也可做在走廊二側。暗設在管槽、豎井和天棚內的管道,在裝有控制閥門處應留有檢修門或檢修孔。管道暗設能使室內美觀整潔,但造價較高,施工安裝和運行維護都較困難。已建成使用的實驗室如無特殊要求的,一般都采用明裝。另外,室內除生產和生活用水外,還應根據消防要求設置消防給水系統。室內消火栓應布置在經常有人出入和較明顯的地方,如門廳、樓梯外、走廊等,消火栓和消防管道一般都采用明裝。在消火栓較多的消防管道上應用閥門分成若干段,當局部管道發生故障需維修時,用閥門切斷,其他管道段上的消火栓仍處于備用狀態。

    實驗室污水的排放與初步凈化

    實驗室污水按污水性質、成分及污染的程度可設置不同的排水系統,被化學雜質污染,對人體有害有毒物質的污水應設置獨立的排水管道,這些污水經局部處理或回收利用才能排入室外排水管網。

    實驗室內由于化驗盆、洗滌盆等衛生器具和其他用水設備數量較多且分散,所以相應的室內排水支管、干管也較多。因此室內管道布置時,要求管道能相對集中,排放整齊,使施工安裝和操作維修方便;管道轉彎較少,以減少管內阻塞的可能性;主干管要盡量靠近設備排水量最大、雜質較多的排水點設置;介質在管道內工作要有良好的水力條件等。

    管道敷設一般是盡量能沿墻、柱、墻角、柱角、天棚、走廊等設置;管道應盡量避免穿越放置有精密儀器、儀表、電氣設備等的房間或衛生要求較高的房間。

    實驗室的排水管材一般為鑄鐵管。室內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較好。源:www.3aazf.com

    實驗室的廢水是在試驗操作過程,各種器皿、儀表、工具、衣服的洗滌及設備有冷卻等而產生的,這些廢水應按其性質、成分等采取不同的處理方式。有的廢水可以回收利用其中有用的物質、有的可以直接排至外部排水管網,有的可以直接至外部排水管網,有的則采用適當有方法處理,然后再排至外部管網。例如:一般設備冷卻經使用后僅水溫有所升高,這類廢水不經處理就可排入水體或外部排水管網,有的經簡單處理還可重復使用,有的廢水含有毒有害物質、放射性物質則需經適當處理或回收利用其有用物質后,使之符合國家規定的排放標準,才可排入水體或外部排放管網。

    廢水的處理方法,一般有物理法、化學法、生物法。物理法主要利用物理作用以分離廢水中的懸浮物,化學法主要利用化學反應來處理廢水中的溶解物質或膠體物質。生物法的作用是去除廢水中的膠體和溶解中的有機物質。上述三種基本處理方法各有其特點和適用條件。在廢水排入地面水體中要按排放要求來確定處理程度,同時應結合水體的自凈能力,通常根據有害物質和溶解氧的指標來確定水體的容許負荷,即排入水體的容許濃度。

    酸性廢水處理方法,利用堿性廢水進行中和,使混合廢水PH值接近中性;在酸性廢水中投加中和性劑;酸性廢水通過堿性濾層過濾中和;離子交換法,電解法。

    堿性廢水處理方法,利用酸性廢水進行中和,在堿性物質中投放酸性中和劑;向堿性廢水中鼓入煙道廢汽(酸性氣體CO2及SO2);利用水體中二氧化碳中和堿性廢水。

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