理化實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)裝修方案SICOLAB

/理化試驗(yàn)室是生產(chǎn)企業(yè)和探討單位用于檢測(cè)材料和產(chǎn)品理化指標(biāo)不行或缺的部門(mén)，是生產(chǎn)檢測(cè)、科學(xué)探討的前沿陣地。理化試驗(yàn)室具有化學(xué)分析、力學(xué)性能和金相檢驗(yàn)等綜合檢測(cè)功能。SICOLAB現(xiàn)以某單位理化試驗(yàn)室設(shè)計(jì)和籌建過(guò)程為例，綜合鋼鐵及裝備制造行業(yè)理化檢測(cè)實(shí)際狀況，對(duì)理化試驗(yàn)室的設(shè)計(jì)和籌建進(jìn)行探討。

1理化試驗(yàn)室設(shè)計(jì)的基本要求

1.1位置要求理化試驗(yàn)室應(yīng)布置在環(huán)境寧?kù)o、振動(dòng)及電磁輻射影響小的位置，以減小檢測(cè)數(shù)據(jù)的誤差，提高檢測(cè)結(jié)果的精確性；布置在遠(yuǎn)離粉塵且全年風(fēng)向最小頻率的下風(fēng)向地段。因此，理化試驗(yàn)室一般為獨(dú)立的建筑物，和辦公樓合建時(shí)，要設(shè)置獨(dú)立的出入口；當(dāng)和計(jì)量室合建時(shí)，理化和計(jì)量應(yīng)分區(qū)、分片布置。理化試驗(yàn)室中，力學(xué)性能檢測(cè)設(shè)備較大且重，搬運(yùn)不便，有些試驗(yàn)機(jī)需獨(dú)立的地基；而化學(xué)設(shè)備多屬精密儀器，對(duì)環(huán)境要求苛刻，化學(xué)試驗(yàn)室排放的有害氣體需經(jīng)樓頂剛好排走。建議選定一樓為力學(xué)性能試驗(yàn)室，頂樓或較高樓層為化學(xué)分析和金相檢驗(yàn)試驗(yàn)室。

1.2布局及空間要求為保證明驗(yàn)室的整體性、結(jié)構(gòu)性和穩(wěn)定性，試驗(yàn)室設(shè)計(jì)的開(kāi)間模數(shù)一般分為3.0，3.3，3.6m3種，詳細(xì)開(kāi)間模數(shù)的選擇需和建筑模數(shù)相結(jié)合。試驗(yàn)室平面布局形式有淺進(jìn)深和大進(jìn)深兩種，進(jìn)深的選擇主要考慮房間內(nèi)的采光通風(fēng)、試驗(yàn)室家具的尺寸及布置等因素。傳統(tǒng)閱歷認(rèn)為淺進(jìn)深平面運(yùn)用面積率高，是合理的選擇。進(jìn)深一般在6～9m之間[2]，檢測(cè)中心的布局模式選為單走廊+淺進(jìn)深(6.0m)。試驗(yàn)室層高一般建議在3.6~3.9m之間，如某理化試驗(yàn)室設(shè)計(jì)層高為4.3m，安裝空調(diào)、消防等管道設(shè)施后，房間內(nèi)部?jī)舾邽?.3m。力學(xué)性能由于設(shè)備高大，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將內(nèi)部?jī)舾叨?.5m，保證設(shè)備的運(yùn)輸和安裝空間。

2理化試驗(yàn)室的總體設(shè)計(jì)規(guī)劃

2.1基本規(guī)劃試驗(yàn)室建設(shè)是一項(xiàng)困難的綜合系統(tǒng)工程，涉及土建、配電、給排水、通風(fēng)、照明、平安措施、“三廢”處理以及室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)施配套安裝等。依據(jù)相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，全面考慮，整體規(guī)劃，最終確定方案。

2.2以設(shè)備安裝要求為動(dòng)身點(diǎn)，進(jìn)行深化規(guī)劃儀器設(shè)備是建設(shè)高水平試驗(yàn)室的關(guān)鍵因素之一。在明確試驗(yàn)室功能的基礎(chǔ)上，即可進(jìn)行配套儀器設(shè)備的選購(gòu) 。為了確保購(gòu)置的設(shè)備先進(jìn)、精密和質(zhì)量穩(wěn)定牢靠，首先依據(jù)實(shí)際需求提出設(shè)備技術(shù)要求，由設(shè)備選購(gòu) 部門(mén)負(fù)責(zé)招標(biāo)，采納公開(kāi)招標(biāo)專家評(píng)標(biāo)的方法進(jìn)行購(gòu)置。在簽訂儀器設(shè)備技術(shù)協(xié)議后，剛好向供貨商索取設(shè)備的安裝要求，然后將設(shè)備的安裝條件如配電、排風(fēng)、上下水及運(yùn)用氣體狀況充分考慮到基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)劃中，如設(shè)備對(duì)溫濕度的要求，ICP–MS和ICP–OES均需預(yù)留不同直徑的排風(fēng)口，且風(fēng)機(jī)要獨(dú)立限制、氧氮?dú)浞治鰞x要在基建中預(yù)留上下水、掃描電鏡須要防震防電磁輻射等，為后續(xù)安裝設(shè)備供應(yīng)便利的同時(shí)，也可節(jié)約改造費(fèi)用。在建筑材料選擇方面重點(diǎn)考慮地磚、墻磚及給排水排風(fēng)管道的抗化學(xué)腐蝕性能，依國(guó)家相關(guān)規(guī)定進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)、布局試驗(yàn)設(shè)施。

3理化檢測(cè)功能區(qū)域的基本要求

3.1辦公區(qū)應(yīng)在每個(gè)樓層集中設(shè)置，便于學(xué)習(xí)和探討工作中出現(xiàn)的問(wèn)題，民用配電即可。

3.2報(bào)告編制區(qū)用于檢測(cè)結(jié)果的輸入、檢測(cè)報(bào)告的編制及審核，滿意辦公用電需求即可。

3.3收樣及樣品儲(chǔ)存區(qū)該區(qū)域必需干燥、通風(fēng)、防塵。樣品分為待檢、在檢、已檢3類，各存儲(chǔ)柜應(yīng)標(biāo)明收樣及檢測(cè)日期。

3.4樣品處理區(qū)和化學(xué)濕法分析區(qū)樣品處理區(qū)域在試驗(yàn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有毒有害、有刺激氣味的氣體，故必需有獨(dú)立排風(fēng)設(shè)施通風(fēng)柜；一般為單獨(dú)的房間，地面應(yīng)有地漏；墻面、地板、試驗(yàn)臺(tái)和試劑柜等要絕緣、耐熱、耐酸堿和耐有機(jī)溶劑腐蝕；放置中心試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)室應(yīng)預(yù)設(shè)供試驗(yàn)臺(tái)用的上下水裝置和足夠的電源插座。鑒于化學(xué)分析須要用到大量的強(qiáng)腐蝕性藥品，建議通風(fēng)柜內(nèi)部特別定制耐500℃高溫且耐酸堿的陶瓷內(nèi)襯及耐氫氟酸腐蝕的PP內(nèi)襯。

3.5儀器分析區(qū)該區(qū)域主要設(shè)備一般有等離子體質(zhì)譜、放射光譜、碳硫氧氮?dú)浞治?、X光譜、原子汲取、氣相液相色譜、極譜、原子熒光、電鏡、萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)等設(shè)備及配套穩(wěn)壓電源和水循環(huán)系統(tǒng)。各類儀器設(shè)備具有精度高、運(yùn)行條件苛刻、耗材昂貴、部件損壞修理難度大、修理費(fèi)用高等特點(diǎn)，確定了該區(qū)域應(yīng)為單獨(dú)房間且空間不宜過(guò)小，盡量鋪設(shè)防靜電地板，互有干擾的儀器不能放在同一房間。該區(qū)域要求肯定的干凈度(可設(shè)置緩沖間)、溫濕度(溫度18～25℃，相對(duì)濕度60%～80%)、防震防輻射、獨(dú)立用電、獨(dú)立接地(電阻不大于1Ω)等。設(shè)備放置距離墻體60～80cm，以便修理檢查。依據(jù)設(shè)備的不同安裝要求，應(yīng)考慮預(yù)留設(shè)備的排風(fēng)管道。對(duì)于光譜類儀器，還應(yīng)避開(kāi)直射陽(yáng)光。

3.6稱量區(qū)稱量區(qū)應(yīng)為獨(dú)立的房間，用于放置精密分析天平，應(yīng)距離樓道墻面較遠(yuǎn)，并有雙層玻璃或窗簾，防塵防震，在土建方面也應(yīng)考慮防潮及保溫措施，宜設(shè)恒溫恒濕系統(tǒng)。建議為化學(xué)分析試驗(yàn)室配置臺(tái)面厚度為40cm的大理石天平臺(tái)，以達(dá)到三級(jí)減震的效果，天平臺(tái)須離開(kāi)墻壁至少1cm放置。

3.7高溫及微波消解區(qū)單獨(dú)的房間，主要用來(lái)擺放干燥箱、高溫爐，應(yīng)有足夠的電功率。有些高溫爐如化學(xué)試驗(yàn)室的大型干燥箱體積超高或超寬，需留意預(yù)留排風(fēng)罩的尺寸和高度?？稍谠搮^(qū)域預(yù)留兩個(gè)排風(fēng)口，用于安裝通風(fēng)柜，并放置需排風(fēng)的微波消解儀、酸提純器等小型儀器。

3.8試劑貯存區(qū)可依據(jù)實(shí)際狀況支配藥品柜，應(yīng)預(yù)留排風(fēng)口以放置帶抽風(fēng)試劑柜(保存揮發(fā)性藥品)；對(duì)于有肯定危急性的藥品應(yīng)設(shè)置單獨(dú)的危急品存儲(chǔ)柜。

3.9晶間腐蝕區(qū)基本同樣品處理區(qū)，該區(qū)域要預(yù)留足夠數(shù)量的上下水管路和排風(fēng)管道。

3.10金相顯微鏡區(qū)屬于金相檢驗(yàn)范疇，在建筑設(shè)計(jì)中除考慮防塵、防振外，還需考慮防電磁輻射設(shè)計(jì)，室內(nèi)應(yīng)預(yù)留滿意設(shè)備要求的電源。

3.11沖擊、拉伸和硬度檢測(cè)區(qū)屬于力學(xué)性能試驗(yàn)范疇，包括常規(guī)性能測(cè)試(拉伸、壓縮、彎曲、硬度、落錘、沖擊等)、高溫長(zhǎng)久–蠕變、斷裂韌性、高溫松弛、熱疲憊試驗(yàn)等。該區(qū)對(duì)通風(fēng)排風(fēng)無(wú)要求，可在高溫拉伸試驗(yàn)機(jī)旁邊設(shè)置一組上下水管路，便于為剛剛檢測(cè)完的試樣冷卻降溫。該區(qū)域需估算設(shè)備用電功率并考慮平安系數(shù)，預(yù)留設(shè)備電源，保持清潔、干燥、無(wú)振動(dòng)且溫度勻稱，在設(shè)備安放點(diǎn)的四周應(yīng)留出足夠的空間，以便于進(jìn)行試驗(yàn)和修理。制作設(shè)備預(yù)留基礎(chǔ)工程時(shí)依據(jù)相應(yīng)安裝地基圖施工，設(shè)備的主機(jī)應(yīng)安裝在混凝土的地基上，一般設(shè)備應(yīng)用地腳螺栓調(diào)整儀器水平運(yùn)用，待基礎(chǔ)干燥后(約15d)，再進(jìn)一步安裝設(shè)備。

3.12試驗(yàn)用水制備區(qū)該區(qū)工作臺(tái)面應(yīng)堅(jiān)實(shí)耐熱，配備能滿意制水設(shè)備功率要求的電源線路；供水水龍頭應(yīng)有隔渣網(wǎng)。制水環(huán)境應(yīng)盡可能避開(kāi)污染，制備超純水應(yīng)當(dāng)達(dá)到肯定的干凈度。

3.13氣體存放區(qū)該區(qū)樓板承重應(yīng)大于300kg/m2，預(yù)留排風(fēng)口，用于接駁可燃性或危急氣體氣瓶柜。

3.14預(yù)留試驗(yàn)區(qū)該區(qū)域?yàn)樵囼?yàn)室發(fā)展預(yù)留的空間，應(yīng)在保持清潔的基礎(chǔ)上，將上下水和電源容量留足并在地面預(yù)定位置留有地漏即可。

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4試驗(yàn)室內(nèi)部裝修系統(tǒng)規(guī)劃

4.1供電系統(tǒng)在試驗(yàn)室內(nèi)同時(shí)運(yùn)行多臺(tái)大功率設(shè)備，會(huì)使供電線路過(guò)載發(fā)熱，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)導(dǎo)致電線絕緣層強(qiáng)度下降而燃燒，并引燃四周物品發(fā)生火災(zāi)。因此必需重視電器設(shè)備的用電設(shè)計(jì)。首先考慮供電電壓，有的設(shè)備需220V，而有的需380V，由于是新建試驗(yàn)室，多數(shù)儀器設(shè)備是在試驗(yàn)室主體建成后進(jìn)貨，在給欲訂貨的儀器設(shè)備預(yù)留電容量的基礎(chǔ)上，還要考慮電源負(fù)荷大小和今后可能的發(fā)展?fàn)顩r，應(yīng)設(shè)置總電源限制開(kāi)關(guān)，當(dāng)試驗(yàn)室無(wú)人時(shí)能切斷室內(nèi)電源；對(duì)于24h運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備如烘箱、恒溫箱、冰箱、純水發(fā)生系統(tǒng)等，應(yīng)設(shè)有專用電源，不至于因切斷試驗(yàn)室的總電源而影響其工作。建議每個(gè)試驗(yàn)房間都設(shè)有獨(dú)立的電控柜，以220V為主，留有380V供電，多個(gè)空氣開(kāi)關(guān)分別限制，保證運(yùn)用過(guò)程中如有漏電現(xiàn)象立即自動(dòng)切斷電源。力學(xué)性能試驗(yàn)室的大功率設(shè)備供電，可預(yù)設(shè)1個(gè)40kW、2個(gè)20kW、2個(gè)10kW的動(dòng)力電源，每路均設(shè)有空氣開(kāi)關(guān)和接觸器。依據(jù)試驗(yàn)臺(tái)桌及儀器設(shè)備的安放位置，要考慮到將來(lái)會(huì)漸漸增加新的儀器設(shè)備，在敷設(shè)電線、安裝插座時(shí)應(yīng)留有余量，配電導(dǎo)線應(yīng)采納銅芯線，最好協(xié)作小型儀器布局電源插座，在試驗(yàn)室的墻壁上應(yīng)安裝多處單相和三相插座，便利臨時(shí)運(yùn)用。試驗(yàn)室的平安關(guān)系到檢測(cè)人員和設(shè)備的平安，為確保防止觸電事故及儀器設(shè)備的正常運(yùn)行，供電系統(tǒng)必需有良好的地線。

4.2供排水系統(tǒng)水是試驗(yàn)不行缺少的基礎(chǔ)條件之一，除極少數(shù)儀器設(shè)備房間外，理化試驗(yàn)室每個(gè)試驗(yàn)房間都要求有水供應(yīng)，如有條件，最好安裝蓄水裝置，防止試驗(yàn)過(guò)程中突然停水。試驗(yàn)室的供水有城市自來(lái)水[5]和試驗(yàn)用純水，應(yīng)安裝超純水發(fā)生裝置，盡可能增加取水終端便于超純水的運(yùn)用，滿意精密儀器運(yùn)用要求。試驗(yàn)室的試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)盡可能都安裝水管、單頭或多頭水龍頭、水槽和洗眼器。依據(jù)房間的既定功能，確定供排水的大致位置和數(shù)量，選用不同材料的排水管道，例如大量運(yùn)用有機(jī)溶劑的化學(xué)試驗(yàn)室應(yīng)安裝耐有機(jī)溶劑的鑄鐵排水管道、常常產(chǎn)生酸堿廢水的試驗(yàn)室宜采納耐酸減的排水管道等?；瘜W(xué)試驗(yàn)對(duì)環(huán)境的影響和潛在危害是客觀存在的，在建設(shè)試驗(yàn)室過(guò)程中必需充分重視。試驗(yàn)室產(chǎn)生的一般廢水無(wú)須處理就可排入城市下水網(wǎng)道，有害廢水在向室外排放前，必需對(duì)其進(jìn)行凈化處理，使之達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排污標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)時(shí)配備足夠數(shù)量的廢液收集裝置，便于收集試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢液，定期交由相關(guān)部門(mén)處理。

4.3通風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)理化試驗(yàn)室通風(fēng)設(shè)計(jì)以化學(xué)試驗(yàn)室為主，其通風(fēng)方式主要有通風(fēng)柜、排氣罩和排風(fēng)管，其目的是為避開(kāi)人員因長(zhǎng)期在危急空氣中工作而損害到身體健康；排走儀器設(shè)備產(chǎn)生的熱量和雜質(zhì)。宜依據(jù)設(shè)備的要求，用通風(fēng)管道及風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)排氣以保證設(shè)備正常運(yùn)行。試驗(yàn)室通風(fēng)柜的排風(fēng)系統(tǒng)宜獨(dú)立設(shè)置，采納每臺(tái)或同房間的通風(fēng)柜運(yùn)用一套風(fēng)機(jī)和管路，每套系統(tǒng)在各房間獨(dú)立限制，不共用風(fēng)道，也不得借用消防風(fēng)道。同一個(gè)房間若有兩臺(tái)以上的通風(fēng)柜，應(yīng)劃為一個(gè)系統(tǒng)，避開(kāi)一臺(tái)通風(fēng)柜運(yùn)用時(shí)，其它通風(fēng)柜產(chǎn)生倒流污染室內(nèi)。一個(gè)房間內(nèi)宜裝一套排風(fēng)設(shè)備。試驗(yàn)室的補(bǔ)風(fēng)由新風(fēng)機(jī)所送入的新風(fēng)、通過(guò)門(mén)縫或預(yù)留百葉補(bǔ)風(fēng)口滲入的新風(fēng)和經(jīng)中心空調(diào)送入的新風(fēng)組成。通風(fēng)柜應(yīng)布置在遠(yuǎn)離新風(fēng)口的地方，避開(kāi)新風(fēng)剛進(jìn)入就被排出。為避開(kāi)試驗(yàn)室內(nèi)的有害氣體污染其余房間和走廊，室內(nèi)一般可通過(guò)調(diào)整排風(fēng)量大小以及風(fēng)機(jī)的開(kāi)停依次設(shè)計(jì)成負(fù)壓狀態(tài)，新風(fēng)可通過(guò)房間的門(mén)縫滲入到室內(nèi)。試驗(yàn)室要有肯定的換氣次數(shù)，以保證室內(nèi)揮發(fā)性有害物質(zhì)剛好排出室外，換氣次數(shù)和通風(fēng)柜數(shù)量及每個(gè)通風(fēng)柜換氣量有關(guān)，通常試驗(yàn)室無(wú)人時(shí)換氣次數(shù)為5～6次/h。試驗(yàn)室的噪聲一般應(yīng)小于55dB，故用于供應(yīng)室內(nèi)排風(fēng)的風(fēng)機(jī)應(yīng)盡量放置于室外，必要時(shí)可設(shè)通風(fēng)機(jī)房?？蓪L(fēng)機(jī)放置于樓頂，便于檢修，易于消聲和減振，同時(shí)置于樓頂不占用運(yùn)用面積，且使室內(nèi)的排風(fēng)管道處于負(fù)壓狀態(tài)，以免有害物質(zhì)由于管道的腐蝕或損壞而滲入室內(nèi)。

4.4供氣排氣系統(tǒng)試驗(yàn)室用氣主要有燃?xì)夂驮O(shè)備用氣兩類。燃?xì)庵饕凶匀粴?、煤氣、液化石油氣以及酒精噴燈等，分析試?yàn)運(yùn)用燃?xì)庥糜谠嚇尤廴诜纸夂托⌒筒Ａ髅笾圃?。試?yàn)室不同種類和等級(jí)的氣體裝在鋼瓶中放置在專用區(qū)域。設(shè)置氣體匯流排的區(qū)域最好是單獨(dú)的房間，要嚴(yán)禁明火，遠(yuǎn)離火源，防暴曬，如運(yùn)用易燃易爆氣體要裝有特別的防護(hù)和報(bào)警裝置。常見(jiàn)理化設(shè)備所需氣體及純度見(jiàn)表1。表1理化設(shè)備所需氣體種類及純度氣體種類純度/%氬氣或液氬>99.996氦氣99.999，99.99氨氣>99.999甲烷>99.999氮?dú)?gt;99.6氧氣>99.6液氮>99.99以某試驗(yàn)室為例，力學(xué)性能試驗(yàn)室運(yùn)用液氮為試樣降溫至–105℃甚至更低，而金相試驗(yàn)室運(yùn)用氮?dú)鉃閽呙桦?/p>