中学化学实验室空间环境安全设计研究

前言：

根据中学教学大纲、中小学校办学标准及《中小学校设计规范》规定，中学化学实验室是教学课程中的重要用房，包括学生实验室、实验员室、仪器室及准备室等配套附属用房。由于其特殊性及实验过程中不可避免地接触容易破碎的玻璃仪 器，易燃、易爆、有腐蚀性等危险品，稍有不慎，就会发生意外事故。加强中学化学实验室建设中的安全防护措施及日常管理工作，对保证师生的安全尤为重要。

随着中学教学教育改革，实验课程发生变化：（1）实验主体的转变。学生成为实验的主体 , 教师发挥引导作用。（2）实验类型的转变。大量旧教材的“验证性”实验转变为“探究性”实验。（3）实验室开放性的转变。为学生提供自主选择实验时间和实验内容的机会。（4）实验数量增多。对比初、高中旧版与新版实验课程类型及数量，中学实验的数量明显增多 ① （图 1）。总体上，课程改革的重点是学生探究实验数量增多，教师的引导性增强，对任课教师的要求和数量增加，本文将在满足教师数量需求的基础上研究。

1 中学化学实验室的安全问题

中学化学实验室根据其相关规范要求及管理措施，其安全有建筑安全、环境安全、场地安全及师生的人身安全等，改革时安全要求发生变化，存在以下几种安全问题。

1.1设施设备

中学化学实验室设施设备中包括消防设施、排气系统、烟雾报警系统、喷淋水装置等。课程改革对实验室设施设备要求更加严格，因为实验室中一旦出现险情，安全措施的不足会导致有害气体不能及时排出，火源不能及时地被扑灭，实验室的操作人员身上的有毒有害试剂不能被及时冲洗等情况出现，危及师生人身安全。

1.2“三废”处理

课程改革中实验类型及数量增加，随之而来的就是实验过程中产生大量的废液、废气和废物，若不经妥善处理，未达到规定的排放标准排放到环境 ( 大气、土壤、水）中，将造成实验室室内外环境的破坏。

1.2实验室内部空间布局

现有的布局方式并不能很好地适应新课程改革对实验室空间的布局要求。部分学校的实验室空间布局仍然沿用过去的布局方式，设备设施陈旧，管理欠缺规范，实验室配套房间欠缺并配置不当，传统的布局形式不便于教师监控及安全科学指导。

1.3超大规模中学实验室的面积及数量规模

在河南、河北等乡镇地区存在班额比普通中学高出很多的现象，班额普遍在 60 ～ 90 人。受实验空间硬件条件和校舍不足的限制，多数超大规模高中的理科实验教学不能按照新课程标准进行，造成实验室数量不足及实验室的拥挤，导致师生的人身安全受到伤害。

1.5实验室室内空气质量

实验室室内化学药品较多，挥发性药品对室内空气质量影响较大，所以室内通风良好是实验室的设计重点。实验室的通风包括学生实验室、准备室及药品储藏室。同时室内通风设备带来一些问题，如对临近用房的噪音问题、通风力度不够等。

2 中学化学实验室空间环境安全设计要点

2.1 中学化学实验室空间布局设计

2.1.1 化学实验室在中学校园规划中的布局

由于其使用的特殊性，具体建设选址和总平面设计时应该遵守相关标准。如图 2 中化学实验室在规划中的布局，临近建筑出入口，便于疏散，设置在阳光充足、空气流通、场地干燥、排水通畅、地势较高的地段，尽量避开各类污染源，并且实验室的排水、排气等设施不得污染水源。保管化学危险品的库房设在远离教室、宿舍、食堂以及水源的地方。

2.1.2 中学化学实验室在建筑中的布局

其布局根据《中小学校设计规范》包括实验室的朝向、楼层及分区等，如图2首师大附中通州校区化学实验室在教学楼的布局图。其中化学实验室、化学药品室的朝向不宜朝西或西南。化学实验室宜设置在建筑的首层，若不能满足设置在建筑首层，化学实验室产生的“三废”等不能影响一层的正常使用，应采取防水的构造措施。化学实验室的分区宜与其他实验室相邻，并临近布置同类型的化学实验室，便于管线的布置及实验室的管理。

2.1.3 中学化学实验室平面布局

传统的150师生比的平面布局难以满足学生的实验需求、新课改下探究实验数量增加的需求及学生的安全需求。对比传统的布局和适应课程改革安全的平面布局形式（如图 3），传统的大班大规模实验桌布局是排排坐，空间非常狭小，不适宜学生做探究性实验，其实验过程存在有不安全因素，不便于教师监控及安全科学指导。而小班教学或大班小分组灵活分隔，提高了中学生的安全系数 , 同时 1：20 ～ 1：30 师生比的小班小组教学使任课教师增多 , 学生与老师的互动增多，可以满足课程改革对实验室的需求。

2.1.4 中学化学实验室面积的可变性设计

对大规模中学的化学实验室空间进行适应性可变设计，可以打破传统的固定的实验空间对学校实验教学的禁锢，有利于学校根据办学规模的变化从整体上自行调整理科实验室的内容空间。在实验室规模小的时候，预留开放空间，作为开放性的交流、展示和学习。待到学校的规模不断扩张后，将这些空间并入实验室空间，适应较大班额的理科实验教学需求（如图 4）。

2.2 疏散安全设计

实验室的防火疏散包括实验室防火、疏散门的尺度、室内空间的疏散设计等。适应课程改革的布局分区明确，便于疏散，实验室室内防火安全首先考虑化学药品分类储存，合理管理。其次疏散通道的宽度应符合规定，而且不能堆放任何杂物。实验室应设置前后门，门洞的宽度应适宜，实验室与走廊的地面不宜设台阶和门槛。化学实验室宜设在一楼，当发生危险化学品安全事故时，便于安全疏散人员（如图 5）。

2.3 标志标识

典型的实验室环境标志由信息、方向、标识、规则和规范的标志组成。标志系统的标准化考虑了标志构成要素的方便交换和互相交换。同时，盲文和触摸的字母或数字宜详细并且结合到标志中去。进入化学实验室时理应对学生进行安全教育，包括标志标识及使用说明等。其中安全警示标志包括安全出口的疏散标志、消防设施标识、设施设备标志及有毒化学药品标志。标志系统通过材料的仔细编排、布置和选择与室内设计结合一起，可以创造一个可以改善实验室环境的系统。

2.4 安全技术措施

中学理科实验室安全技术措施设计包括实验室的机电竖井设计、通风设施、污染物排放设施及安全补救性技术措施的设计。

实验室设计的明确目标之一是要避免和防止实验中事故的发生，因而通过安装失控应急设备来应付所有可能的紧急事件，可以避免人身和设备的损失。急救设施有紧急可燃气体安全柜、接地断电保护、紧急洗眼设备、总断电开关、紧急淋浴器、紧急洗眼器、化学物品溅射控制、应急柜等。急救冲洗设施常于教室室内的沿墙角落、结合出入口空间设置或走廊一侧(如图6）。若无专业的洗眼设备，洗瓶或实验室内的鹅颈管水龙头也可以充当临时的洗眼器，但使用时一定要注意冲洗的水压，防止过大的水压对眼球造成更大的伤害。

3 总结

本文根据新课改下的中学化学实验室的课程改革及安全问题提出空间布局中“小班”及“大班小组”的安全布局形式，提出大规模中学的预留展览空间改造成实验空间的可变性设计策略，以及分析适应课程改革的疏散安全、标志标识及补救技术措施。在推动标准化实验室的建设中，对适应教育改革、减少师生安全隐患、避免实验室各种危险都具有重要意义。