科学实验室的设计与消防

厉林举 万延涛 郑周科

摘 要：科学实验室因可能使用和存储甲乙类火灾危险物质，其火灾危险性高于其他普通建筑，而且科学实验中的探索创新，其危险源和危害因素很难在事先被全部认知，风险很难被完全排除。因此，实验室在建筑设计阶段有必要进行消防设计，采取主动防范措施消除火灾起因或减小火灾危害性，从选址、布局、通风、装饰、疏散等方面进行科学设计，以期实现本质安全或最大可能降低火灾风险。

关键词：科学实验室;设计;消防;安全防范

一、主要名词释义

根据科学实验建筑设计规范 JGJ91-93规定

科学实验建筑：指用于从事科学研究和实验工作的建筑。科学实验室包括实验用房、辅助用房、公用设施等用房。

通用实验室：适用于多学科的以实验台规模进行经常性科学研究和实验工作的实验室。

专用实验室：有特定环境要求（如恒温、恒湿、洁净、无菌、防振、防辐射、防电磁干扰等）或以精密、大型、特殊实验装置为主（如电子显微镜、高精度天平、谱仪等）的实验室。

二、科学实验室的建筑设计与安全

除选址和平面布置要求必须符合设计规范外，科学实验室的设计中有關安全要素：

1、通用实验室的面积和布局要求

通用实验室可用于多学科的实验和科学研究，其设计符合通用性。按照《科学实验建筑设计规范》要求，实验台平行布置的标准单元，其开间不宜小于6.6m。不宜贴靠有窗外墙布置边实验台，不应贴靠有窗外墙布置需要公用设施供应的边实验台。通用实验室宜集中靠建筑物外墙布置。设置空气调节的通用实验室宜布置在北向。

2、专用实验室的设计

专用实验室有特定环境要求（如恒温、恒湿、洁净、无菌、防振、防辐射、防电磁干扰等）或以精密、大型、特殊实验装置为主（如电子显微镜、高精度天平、谱仪等）。其开间和进深应按实验仪器设备尺寸、安装及维护检修的要求确定。有特别风险的实验室还需遵从各自的规定，例如：

2.1生物培养室由前室、准备间、生物培养间、器械消毒及清洗间组成。前室使用面积不应小于8m2，前室内应设家庭服和工作服分开的更衣柜和换鞋柜。生物培养室应防止人流交叉感染。宜布置在建筑物的尽端，不宜开设外窗。有外窗时，应做双层密闭窗及遮光百叶。生物培养室与各功能房间玻璃隔断墙上的门，宜采用推拉门。生物培养室宜留有设置灭菌器的位置。

2.2 天平室应设置面积不小于6m2的前室，并可兼作更衣换鞋间。天平室宜布置在北向，外窗宜做双层密闭窗并设窗帘。天平室与前室之间应采用密封的玻璃隔断墙分隔，并宜采用推拉门。

3、走道及楼梯。为便于日常通行和紧急时疏散需要，走道的设计应简捷，在1.8米高度内不宜设置管道、门垛等凸出物，尽量避免设置袋型走道，走道的宽度按照规范要求如下：

3.1采用单走道时，如果单面布房，走道宽度最小1.3米，双面布房走道宽度最小1.6米;

3.2采用多走道时，如果单面布房，走道宽度最小1.3米，双面布房走道宽度最小1.5米。

3.3走道地面有高差时，当高差不足二级踏步时，不得设置台阶，应设坡道，其坡度不宜大于1：8。

4、室内装修

科学实验室的内部装修设计应采用不燃性材料和难燃性材料，避免采用燃烧时产生大量浓烟或有毒气体的材料，做到安全适用，技术先进，经济合理。

4. 1 实验用房、走道的地面及楼梯面层，应坚实耐磨、防水防滑、不起尘、不积尘;墙面应光洁、无眩光、防潮、不起尘、不积尘;顶棚应光洁、无眩光、不起尘、不积尘。

4. 2 使用强酸、强碱的实验室地面应具有耐酸、碱腐蚀的性能;用水量较多的实验室地面应设地漏。

4. 3 需要定期清洗、消毒或防尘要求高的实验室，其地面、墙面和顶棚应做整体式防水饰面。

5、实验室的通风与空调

科学实验室根据实验环境不同，要求设置不同的通风设备并保证足够的通风换气次数，但如果系统设计不当，不仅设备本身有安全隐患，而且通风和空调系统的管道还将成为火灾传播的重要途径。因此做好通风空调系统设计是一项很重要的防火防爆措施。

5.1凡进行对人体有害气体、蒸汽、气味、烟雾、挥发物质等实验工作的实验室，应设置通风柜。

5.2含汞的实验室应设置特制的通风柜。该类实验室的地面、楼面、墙面、顶棚、实验台、门、窗等均应采用不开裂、不吸附、不渗漏的材料，并应设有集汞槽、沟、瓶等设施。地面、楼面应有不小于1%的坡度，地沟、地漏应具有收集散失汞的功能，室内下部应设排风口。

6、科学实验室的给排水

给排水设计是建筑设计中不可或缺的组成部分，只有将建筑给排水设计技术安全、经济﹑环保地运用于建筑设计中，才能满足实验室的需求。

6.1实验室给水管道和排水管道，应沿墙、柱、管道井、实验台夹腔、通风柜内衬板等部位布置。不得布置在遇水会迅速分解、引起燃烧、爆炸或损坏的物品旁，以及贵重仪器设备的上方。

6.2凡进行强酸、强碱、剧毒液体的实验并有飞溅爆炸可能的实验室，应就近设置应急喷淋设施。当应急眼睛冲洗器水头大于1m时，应采取减压措施。

7、科学实验室的供配电

科学实验室的用电需求差异很大，在工作或实验进行时，可能会使用大量电气设备和电气操作的仪器，情况是非常难以具体说明的。一般设计新建建筑中的配线，应考虑到为今后的发展留有余地，以避免重大的改装。实验室的配电设计中除负荷计算外还需考虑以下安全要素：

7.1低压配电系统无特殊要求时，应采用频率50HZ，电压220/380V系统。系统接地型式宜为TN—S或TN—C—S。有特殊要求时，应按实验仪器设备的具体要求确定。

7.2在同一科学实验建筑（室）内设有两种及以上不同电压或频率的电源供电时，宜分别设置配电保护装置并有明显区分或标志。当由同一配电保护装置供电时，应有良好的隔离。

7.3实验室负荷可由专用变压器供电，也可由共用变压器敷设专用的低压配电线路供电。

7.4 冲击性负荷、波动大的负荷、非线性负荷、较大容量的单相负荷和频繁起动的设备等，应由变压器低压母线处用单独馈线回路供电或由单独变压器供电。

7.5实验室的接地设计

科学实验建筑按具体要求，可设置实验室工作接地、供电电源工作接地、保护接地、实验室特殊防护接地及防雷接地。各种接地宜共用一组接地装置，无特殊要求时，接地电阻值不宜大于1Ω。如防雷接地需单独设置，应按现行的《建筑防雷设计规范》的规定采取防止反击措施。实验室保护接地宜采用等电位连接措施。

8、实验室的照明

光环境设计是现代建筑设计的一个有机组成部分，光环境对人的精神状态和心理感受也产生积极的影响。所以实验室的照明设计不仅要考虑用电安全还要创造舒适环境。

8.1使视觉作业不处在室内光源与眼睛形成的镜面反射角上;

8.2采用光扩散性能好、亮度低、发光表面积大的灯具;

8.3实验室（除暗室外）不宜用裸灯。通用实验室宜采用开启或带格栅直配光型灯具。开启型灯具效率不宜低于0.7，带格栅型灯具效率不宜低于0.6，实验室灯具格栅、反射器不宜采用全镜面反射材料。

随着人类进行科学探索的广度和深度不断增加，科学实验室的建造规模不断创新，科学实验室的消防安全防范工作也需要不断探索，不断更新。从建筑设计做起，分析实验室的风险及主要危害因素，采用适当的建筑防火间距、建筑耐火等级、建筑防火构造、建筑防火分区分隔、建筑安全疏散设施等，配置相应的消防设施，确保科学实验室的整体安全，为科研开发保驾护航。

参考文献：

[1] JGJ91-93《科学实验建筑设计规范》

[2] GBJ16-87《建筑设计防火规范》

[3] GBJ50073-2001《洁净厂房设计规范》