化学类实验室设施安全建设原则

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摘要：高校实验室是教学和科研的重要场所，而化学类实验室的安全问题尤为重要，此类实验室的设施安全是确保实验安全、科研人员职业健康的重要因素。为此，该文探讨了化学类实验室建设项目应遵循的安全原则、设计要求等，并对这类实验室建设项目的审批及管理提出建议，以期促进化学类实验室设施安全建设。

关键词：化学类实验室；设施安全；设计标准

高校化学类实验室已成为多学科发展的重要场所，安全的实验室基础设施条件是营造良好实验环境、保障实验工作人员身心健康的必备要素，也是顺应社会发展和科研需求的必然趋势。随着我国对教育和科研经费投入的加大，实验室建设和改造项目与日俱增，高精尖的科学实验仪器配合良好的实验室基础设施是保障高校科研、教学顺利开展的必要条件[1]。高校实验室设施安全已作为重要组成部分被纳入国外著名高校实验室安全管理体系，如美国哈佛大学的环境健康与安全（environment，healthandsafety，EH&S）管理部门设有建筑与设施、项目建设管理机构，对学校每个建设项目进行安全性审核。麻省理工学院的EH&S管理部门也设有实验室和设施设计及施工审查管理机构，以确保学院新建楼宇和翻新项目满足EH&S的建设要求。在斯坦福大学，几乎所有的建设项目都与EH&S部门相关联，而且该部门自始至终参与项目建设，全程指导和审核，以确保建设项目符合学校的设施安全标准。而国内高校目前尚未系统、规范地开展实验室设施安全管理工作，其设施安全水平、管理制度和流程与快速增长的实验室建设需求并不相符，这种情况有可能带来潜在的实验室安全风险。

1高校化学实验室设施安全现状

由于高校各学科的快速发展，多数高校的实验室面积不能满足实际使用的需求，此外有些实验室建设年代久远，基础设施已很难达到现代实验室要求。在这类实验室内时常出现各种线路凌乱、用电超负荷等现象，还普遍存在通风系统效果不佳、有毒有害物质对实验环境及人体造成危害等问题[2]。有些高校为了满足实验面积的要求，将办公室、教室或会议室改造为实验室，其建筑层高、水电、通风等条件都很难符合实验用房要求[3]。我校有数千间实验室，其装维修要求通常由实验室负责人确定。以化学类实验室为例，实验室主要依据各自负责人经验进行装维修设计，使用前期并不会出现太多问题，而后期则会出现空间利用不合理、通风条件不佳、用电超负荷等诸多问题。有的实验室为了将室内废气排出室外，一味地增大排风量，造成实验室或实验楼宇用电负荷增大，形成潜在安全风险。通过对我校涉及化学类实验室的实地调研，在分析这类实验室基础设施现状、设计需求等基础上，发现无论是新建实验室，还是既有实验室改造，均存在不同程度的安全隐患。因此，这类实验室在建设、改建或装维修时须按照有关规定注意材料的选择、电力容量的负荷、通风系统的设计、设备的安装等，同时应综合考虑实验室布局、水电管线、气流组织、气路布置等具体情况。

2化学类实验室建设基础安全原则

高校化学类实验室的设计、装修是一项系统工程，实验室内布局需要进行合理规划，同时须满足行业标准规范要求。化学类实验室装维修现行可参照的标准主要有《科研建筑设计标准》（JGJ1）、《建筑给水排水设计规范》（GB015）、《建筑设计防火规范》（GB016）、《化工实验室化验室供暖通风与空气调节设计规范》（HG/T）等。此外化学类实验室的设计及装修还须注意以下几个方面。（1）实验室内在明确功能分区的前提下，应合理布局以便实验操作互不干扰，并在建筑面积允许的前提下，为今后发展留有扩容余地。此外，各类公用设施管网的布置，应综合考虑实验室内需求及室外设计，做到安全可靠、方便使用和维护，并能满足未来实验室内各项负荷增加后的需求。（2）实验室平面设计，应综合考虑实验台、实验设备、通风柜、试剂柜、废弃物存放区等各功能区的布局，并考虑物流、人流等动线规划[4]，以及实验台间通道的合理划分，以确保实验室的顺畅流动。为了保障科研工作人员的职业卫生健康，工作室不宜设置在实验区域内。此外，务必保证实验室内净高，以保障良好的实验空间以及室内的空气流通，同时对大型实验室须设置两个出入口，以便安全疏散。（3）实验室室内整体设计应以清新、淡雅色调为主，所用装修材料须符合材料燃烧性能等级要求，建议使用A级防火建筑装修材料。地面、墙面材料应具有耐腐蚀、易清洁等特点。为便于检修和保障消防安全，实验室内不建议吊顶。（4）根据实验需求合理设计实验台，可采用标准化、装配式设计方案。在安全、合理的位置配置尽量多的插座，并选择适宜的台面材料。通风柜是化学类实验室必不可少的设备，实验室内应设置足够数量的通风柜，以满足实验室通风需求，并注意补充新风，保持室内微负压状态。除此之外，实验室通风还可使用原子吸收罩、万向排气罩、桌面通风罩等设施[5]。（5）存放危险化学品的实验室，应设置24h持续通风的专用试剂柜，并根据试剂的不同属性配置专业用试剂柜，须特别注意将易燃易爆试剂存放于防爆试剂柜中[6]。

3化学类实验室设计

化学类实验室工程设计与普通公共建筑设计不同，需要从健康、安全、环保的角度出发，对这类实验室的通风、给排水、电气、消防、供气等进行专业设计。（1）通风系统。化学类实验室通风系统是保障实验室环境安全的重要设施，可最大限度减少实验人员暴露在危险空气中的危害。根据实验室实际情况可采用全面通风、局部通风等形式。通风柜是化学类实验室最常用的通风设备之一，柜口面风速一般为0.35~0.75m/s[4]为宜，通风系统的设计可参考表1中的有关参数，同时需要注意通风管道和风机的防腐性能。在实验中需要使用易燃易爆、可燃试剂等时，必须设置相应的防爆风机[7]。针对需要长期通风的实验室，通风系统还应配置相应的送风系统，其气流组织合理，并保持实验室内气压平衡。送风系统需要配置空气净化装置，保障室内空气的洁净度。当排出气体的有害物浓度超过有关标准规范时，须及时采取净化措施[4。（2）电气系统。化学类实验室用电主要包括照明电和动力电两大部分[8]。这类实验室的照明用电应单独设闸，照明度应满足实验操作需求，有防爆要求的实验室须按照防爆设计规定，安装防爆开关、防爆灯等。实验室内的动力电主要用于驱动部分大型仪器设备，因此电源功率应根据用电总负荷进行设计。针对大型仪器设备实验室，为预防线路电压不稳，确保仪器工作稳定，应配置稳压电源或UPS不间断电源。（3）给排水系统。化学类实验室给水系统必须确保水压、水质和用水量的需求。这类实验室须设置紧急喷淋、紧急洗眼器等，这些设备均要求有足够的水流以保障实验室操作过程中人员的安全。部分实验仪器的循环冷却水水质在满足各类仪器水质要求的前提下，可循环使用[]。化学类实验室的排水系统设计务必与生活污水及废水排水系统分离，确保不会造成环境污染，不影响饮用水源，此外实验室废液必须统一收集处理[]。在实际设计、施工中还应注意排水管材料的选择，同时考虑其耐腐蚀性、阻燃性、连接密封性等指标。（4）消防设施。火灾隐患是化学类实验室最为关注的安全隐患之一，因此实验室防火设计必须符合国家现行的建筑设计防火规范。实验室除配置必备的消防器材外，还须安装相应的可燃气体浓度监测报警装置。常见的灭火器类型选择如表2所示，火灾种类如表3所示[11]。实验室内部还应健全实验室安全管理制度、防火安全制度，责任到人，此外实验室人员须经过全面的安全培训后方能进行实验操作[12]。（5）供气系统。实验用气安全愈发受到实验室安全管理部门的重视。目前，实验室供气系统主要分为分散供气和集中供气两种。对于集中供气系统的建设与管理，需要系统考虑气体管路走向、管材选择、施工等多方面因素。此外，这类供气系统的安全技术措施尤为重要，如阻火器的设置、气体管道标识、气体监测报警、实验室内气瓶安全防护等[4]。

4实验室建设项目管理

对于高校的实验室建设项目管理，应将实验室装修、维修、建设审批纳入学校工程项目审批环节，以便加强安全审查。我校从年起开展了此项工作，目前学校的实验室建设、装维修等均要求提供相关部门的安全评估与审核。学校安全管理部门依据有关规范、标准对装维修、建设项目中涉及通风系统、水电路改造、气路建设及改造、实验设备安装等进行严格的安全审批，同时在装维修项目施工前全面了解工程情况、施工计划、安全管理流程等，以确保实验室设施安全建设。实验室装维修审核需要实现闭环管理，在工程完工后应采取四方验收方式，即使用方、施工方、院系和校级实验室安全管理部门负责人，确保工程质量，以及竣工后实验室能够安全、可靠地投入使用。

5结语

为提升实验室安全水平，化学类实验室的建设和改造项目急需相关规范与标准的指导。建设环境友好型化学类实验室，以保障广大实验人员的健康安全，是这类实验室发展的必然趋势[-14]。高校实验室的使用功能和需求并非一成不变，随着研究方向的变化，科研人员对实验室的功能需求也将相应改变。这就要求实验室在规划设计时应留出一定的功能扩展和基础设施的扩容空间。如何合理地进行实验室建设规划及装维修设计已成为实验室工作者亟待解决的一个难题。如果在现有实验室相关规定的基础上编制适用于教学科研单位的实验室建设、装维修等方面的相关规范和标准，将有助于解决化学类实验室在装维修设计过程中遇到的诸多困难和疑问。此外，高校实验室安全管理部门应及时掌握实验室的装维修及建设计划，确保实验室设施建设的安全性，为科研人员实验安全、职业健康，以及实验室安全运行提供良好的条件保障。

作者：沈子靖 黄开胜 艾德生 马文川 单位：清华大学实验室管理处