理化實驗室如何設計與建設？

     理化實驗室是生產企業和研究單位用於檢測材料和產品理化指標不可或缺的部門，是生產檢測、科學研究的前沿陣地。理化實驗室具有化學分析、力學性能和金相檢驗等綜合檢測功能。現以某單位理化實驗室設計和籌建過程為例，綜合鋼鐵及裝備製造行業理化檢測實際情況,對理化實驗室的設計與籌建進行探討。

     1 理化實驗室設計的基本要求

     1．1 位置要求

    理化實驗室應布置在環境安靜、振動及電磁輻射影響小的位置，以減小檢測數據的誤差，提高檢測結果的準確性；布置在遠離粉塵且全年風向最小頻率的下風向地段。因此，理化實驗室一般為獨立的建築物，與辦公樓合建時，要設置獨立的出入口；當與計量室合建時，理化與計量應分區、分片布置。理化實驗室中，力學性能檢測設備較大且重，搬運不便，有些試驗機需獨立的地基；而化學設備多屬精密儀器，對環境要求苛刻，化學實驗室排放的有害氣體需經樓頂及時排走。建議選定一樓為力學性能實驗室，頂樓或較高樓層為化學分析和金相檢驗實驗室。

    1．2 布局及空間要求

    為保證實驗室的整體性、結構性和穩定性，實驗室設計的開間模數一般分為3.0，3.3，3.6 m 3種，具體開間模數的選擇需與建築模數相結合。實驗室平麵布局形式有淺進深和大進深兩種，進深的選擇主要考慮房間內的采光通風、實驗室家具的尺寸及布置等因素。傳統經驗認為淺進深平麵使用麵積率高，是合理的選擇。進深一般在6～9 m之間，檢測中心的布局模式選為單走廊+淺進深（6.0 m）。

    實驗室層高一般建議在3.6~3.9 m之間，如某理化實驗室設計層高為4.3 m，安裝空調、消防等管道設施後，房間內部淨高為3.3 m。力學性能由於設備高大，在設計時應將內部淨高定為3.5 m，保證設備的運輸和安裝空間。

    2 理化實驗室的總體設計規劃

    2．1 基本規劃

    實驗室建設是一項複雜的綜合係統工程，涉及土建、配電、給排水、通風、照明、安全措施、“三廢”處理以及室內實驗設施配套安裝等。按照相關規範及標準，全麵考慮，整體規劃，最終確定方案。

    2．2 以設備安裝要求為出發點，進行深入規劃

    儀器設備是建設高水平實驗室的關鍵因素之一。在明確實驗室功能的基礎上，即可進行配套儀器設備的采購。為了確保購置的設備先進、精密和質量穩定可靠，首先根據實際需求提出設備技術要求，由設備采購部門負責招標，采用公開招標專家評標的辦法進行購置。在簽訂儀器設備技術協議後，及時向供貨商索取設備的安裝要求，然後將設備的安裝條件如配電、排風、上下水及使用氣體情況充分考慮到基礎建設規劃中，如設備對溫濕度的要求，ICP–MS和ICP–OES均需預留不同直徑的排風口，且風機要獨立控製、氧氮氫分析儀要在基建中預留上下水、掃描電鏡需要防震防電磁輻射等，為後續安裝設備提供方便的同時，也可節省改造費用。在建築材料選擇方麵重點考慮地磚、牆磚及給排水排風管道的抗化學腐蝕性能，依國家相關規定進行規劃設計、布局實驗設施。

    3 理化檢測功能區域的基本要求

    3．1 辦公區

    應在每個樓層集中設置，便於學習和探討工作中出現的問題，民用配電即可。

    3．2 報告編製區

    用於檢測結果的輸入、檢測報告的編製及審核，滿足辦公用電需求即可。3．3 收樣及樣品儲存區該區域必須幹燥、通風、防塵。樣品分為待檢、在檢、已檢3類，各存儲櫃應標明收樣及檢測日期。

   3．4 樣品處理區和化學濕法分析區

   樣品處理區域在實驗過程中會產生大量的有毒有害、有刺激氣味的氣體，故必須有獨立排風設施香蕉视频在线观看黄；一般為單獨的房間，地麵應有地漏；牆麵、地板、香蕉视频播放器色多多在线观看和試劑櫃等要絕緣、耐熱、耐酸堿和耐有機溶劑腐蝕；放置中央香蕉视频播放器色多多在线观看的實驗室應預設供香蕉视频播放器色多多在线观看用的上下水裝置和足夠的電源插座。鑒於化學分析需要用到大量的強腐蝕性藥品，建議香蕉视频在线观看黄內部特殊定製耐500℃高溫且耐酸堿的陶瓷內襯及耐氫氟酸腐蝕的PP內襯。

    3．5 儀器分析區

    該區域主要設備一般有等離子體質譜、發射光譜、碳硫氧氮氫分析、X光譜、原子吸收、氣相液相色譜、極譜、原子熒光、電鏡、萬能試驗機等設備及配套穩壓電源和水循環係統。各類儀器設備具有精度高、運行條件苛刻、耗材昂貴、部件損壞維修難度大、維修費用高等特點，決定了該區域應為單獨房間且空間不宜過小，盡量鋪設防靜電地板，互有幹擾的儀器不能放在同一房間。該區域要求一定的潔淨度（可設置緩衝間）、溫濕度（溫度18～25℃，相對濕度60%～80%）、防震防輻射、獨立用電、獨立接地（電阻不大於1 Ω）等。設備放置距離牆體60～80 cm，以便維修檢查。根據設備的不同安裝要求，應考慮預留設備的排風管道。對於光譜類儀器，還應避免直射陽光。

    3．6 稱量區

    稱量區應為獨立的房間，用於放置精密分析天平，應距離樓道牆麵較遠，並有雙層玻璃或窗簾，防塵防震，在土建方麵也應考慮防潮及保溫措施，宜設恒溫恒濕係統。建議為化學分析實驗室配置台麵厚度為40 cm的大理石天平台，以達到三級減震的效果,天平台須離開牆壁至少1 cm放置。

    3．7 高溫及微波消解區

    單獨的房間，主要用來擺放幹燥箱、高溫爐，應有足夠的電功率。有些高溫爐如化學實驗室的大型幹燥箱體積超高或超寬，需注意預留排風罩的尺寸和高度。可在該區域預留兩個排風口，用於安裝香蕉视频在线观看黄，並放置需排風的微波消解儀、酸提純器等小型儀器。

    3．8 試劑儲藏區

    可根據實際情況安排藥品櫃，應預留排風口以放置帶抽風試劑櫃（保存揮發性藥品）；對於有一定危險性的藥品應設置單獨的危險品存儲櫃。

    3．9 晶間腐蝕區

    基本同樣品處理區，該區域要預留足夠數量的上下水管路和排風管道。

    3．10 金相顯微鏡區

    屬於金相檢驗範疇，在建築設計中除考慮防塵、防振外，還需考慮防電磁輻射設計，室內應預留滿足設備要求的電源。

    3．11 衝擊、拉伸和硬度檢測區

    屬於力學性能實驗範疇，包括常規性能測試（拉伸、壓縮、彎曲、硬度、落錘、衝擊等）、高溫持久–蠕變、斷裂韌性、高溫鬆弛、熱疲勞試驗等。該區對通風排風無要求，可在高溫拉伸試驗機旁邊設置一組上下水管路，便於為剛剛檢測完的試樣冷卻降溫。

    該區域需估算設備用電功率並考慮安全係數，預留設備電源，保持清潔、幹燥、無振動且溫度均勻，在設備安放點的周圍應留出足夠的空間，以便於進行試驗與維修。製作設備預留基礎工程時按照相應安裝地基圖施工，設備的主機應安裝在混凝土的地基上，一般設備應用地腳螺栓調整儀器水平使用，待基礎幹燥後（約15 d），再進一步安裝設備。

    3．12 實驗用水製備區

    該區工作台麵應堅固耐熱，配備能滿足製水設備功率要求的電源線路；供水水龍頭應有隔渣網。製水環境應盡可能避免汙染，製備超純水應該達到一定的潔淨度。

    3．13 氣體存放區

    該區樓板承重應大於300 kg／m2，預留排風口，用於接駁可燃性或危險氣體氣瓶櫃。

    3．14 預留實驗區

    該區域為實驗室發展預留的空間，應在保持清潔的基礎上，將上下水和電源容量留足並在地麵預定位置留有地漏即可。

    4 實驗室內部裝修係統規劃

    4．1 供電係統

    在實驗室內同時運行多台大功率設備，會使供電線路過載發熱，時間過長，可能會導致電線絕緣層強度下降而燃燒，並引燃周圍物品發生火災。因此必須重視電器設備的用電設計。

    首先考慮供電電壓，有的設備需220 V，而有的需380 V，由於是新建實驗室，多數儀器設備是在實驗室主體建成後進貨，在給欲訂貨的儀器設備預留電容量的基礎上，還要考慮電源負荷大小和今後可能的發展情況，應設置總電源控製開關，當實驗室無人時能切斷室內電源；對於24 h運轉的設備如烘箱、恒溫箱、冰箱、純水發生係統等，應設有專用電源，不至於因切斷實驗室的總電源而影響其工作。建議每個實驗房間都設有獨立的電控櫃，以220 V為主，留有380 V供電，多個空氣開關分別控製，保證使用過程中如有漏電現象立刻自動切斷電源。力學性能實驗室的大功率設備供電，可預設1個40 kW、2個20 kW、2個10 kW的動力電源，每路均設有空氣開關和接觸器。

    根據香蕉视频播放器色多多在线观看桌及儀器設備的安放位置，要考慮到將來會逐漸增添新的儀器設備，在敷設電線、安裝插座時應留有餘量，配電導線應采用銅芯線，最好配合小型儀器布局電源插座，在實驗室的牆壁上應安裝多處單相和三相插座，方便臨時使用。實驗室的安全關係到檢測人員和設備的安全，為確保防止觸電事故及儀器設備的正常運行，供電係統必須有良好的地線。

    4．2 供排水係統

    水是實驗不可缺少的基礎條件之一，除極少數儀器設備房間外，理化實驗室每個實驗房間都要求有水供應，如有條件，最好安裝蓄水裝置，防止實驗過程中突然停水。實驗室的供水有城市自來水和實驗用純水，應安裝超純水發生裝置，盡可能增加取水終端便於超純水的使用，滿足精密儀器使用要求。

    實驗室的香蕉视频播放器色多多在线观看應盡可能都安裝水管、單頭或多頭水龍頭、水槽和洗眼器。根據房間的既定功能，確定供排水的大致位置和數量，選用不同材料的排水管道，例如大量使用有機溶劑的化學實驗室應安裝耐有機溶劑的鑄鐵排水管道、經常產生酸堿廢水的實驗室宜采用耐酸減的排水管道等。化學實驗對環境的影響和潛在危害是客觀存在的，在建設實驗室過程中必須充分重視。實驗室產生的一般廢水無須處理就可排入城市下水網道，有害廢水在向室外排放前，必須對其進行淨化處理，使之達到國家規定的排汙標準。在設計時配備足夠數量的廢液收集裝置，便於收集實驗過程中產生的廢液，定期交由相關部門處理。

    4．3 通風、排風係統

    理化實驗室通風設計以化學實驗室為主，其通風方式主要有香蕉视频在线观看黄、排氣罩和排風管，其目的是為避免人員因長期在危險空氣中工作而傷害到身體健康；排走儀器設備產生的熱量和雜質。宜根據設備的要求，用通風管道及風機進行通風排氣以保證設備正常運行。

    實驗室香蕉视频在线观看黄的排風係統宜獨立設置，采用每台或同房間的香蕉视频在线观看黄使用一套風機和管路，每套係統在各房間獨立控製，不共用風道，也不得借用消防風道。同一個房間若有兩台以上的香蕉视频在线观看黄，應劃為一個係統，避免一台香蕉视频在线观看黄使用時，其它香蕉视频在线观看黄產生倒流汙染室內。一個房間內宜裝一套排風設備。實驗室的補風由新風機所送入的新風、通過門縫或預留百葉補風口滲入的新風和經中央空調送入的新風組成。香蕉视频在线观看黄應布置在遠離新風口的地方，避免新風剛進入就被排出。為避免實驗室內的有害氣體汙染其餘房間和走廊，室內一般可通過調整排風量大小以及風機的開停順序設計成負壓狀態，新風可通過房間的門縫滲入到室內。

    實驗室要有一定的換氣次數，以保證室內揮發性有害物質及時排出室外，換氣次數與香蕉视频在线观看黄數量及每個香蕉视频在线观看黄換氣量有關，通常實驗室無人時換氣次數為5～6次／h。實驗室的噪聲一般應小於55 dB，故用於提供室內排風的風機應盡量放置於室外，必要時可設通風機房。可將風機放置於樓頂，便於檢修，易於消聲和減振，同時置於樓頂不占用使用麵積，且使室內的排風管道處於負壓狀態，以免有害物質由於管道的腐蝕或損壞而滲入室內。

    4．4 供氣排氣係統

    實驗室用氣主要有燃氣和設備用氣兩類。燃氣主要有天然氣、煤氣、液化石油氣以及酒精噴燈等，分析實驗使用燃氣用於試樣熔融分解和小型玻璃器皿製造。實驗室不同種類和等級的氣體裝在鋼瓶中放置在專用區域。設置氣體匯流排的區域最好是單獨的房間，要嚴禁明火，遠離火源，防暴曬，如使用易燃易爆氣體要裝有特殊的防護和報警裝置。
   
    理化實驗室在建設、裝修過程中，設計要有一定的前瞻性，應對不同檢測內容實驗室建築要求深入了解，包括一般要求及特殊要求，合理布局和設計，充分考慮供電、供水、供氣、通風、空氣淨化、安防、環保等基礎條件，從而保證建設後的理化實驗室安全、有效地長期運行。