材料实验室设计

材料实验室是生产企业和研究单位用于检测材料和产品材料指标不可或缺能和金相检验等综合检测功能。下文中笔者详细介绍一下材料实验室的设计要求。

1材料实验室设计的基本要求

1.1位置要求材料实验室应布置在环境安静、振动及电磁辐射影响小的位置，以减小检测数据的误差，提高检测结果的准确性；布置在远离粉尘且全年风向最小频率的下风向地段。因此，材料实验室一般为独立的建筑物，与办公楼合建时，要设置独立的出入口；当与计量室合建时，材料与计量应分区、分片布置。材料实验室中，力学性能检测设备较大且重，搬运不便，有些试验机需独立的地基；而化学设备多属精密仪器，对环境要求苛刻，化学实验室排放的有害气体需经楼顶及时排走。建议选定一楼为力学性能实验室，顶楼或较高楼层为化学分析和金相检验实验室。

1.2布局及空间要求为保证实验室的整体性、结构性和稳定性，实验室设计的开间模数一般分为3.0，3.3，3.6m3种，具体开间模数的选择需与建筑模

数相结合。实验室平面布局形式有浅进深和大进深两种，进深的选择主要考虑房间内的采光通风、实验室家具的尺寸及布置等因素。传统经验认为浅进深平面使用面积率高，是合理的选择。进深一般在6～9m之间[2]，检测中心的布局模式选为单走廊+浅进深(6.0m)。实验室层高一般建议在3.6~3.9m之间，如某材料实验室设计层高为4.3m，安装空调、消防等管道设施后，房间内部净高为3.3m。力学性能由于设备高大，在设计时应将内部净高定为3.5m，保证设备的运输和安装空间。

2材料实验室的总体设计规划

2.1基本规划实验室建设是一项复杂的综合系统工程，涉及土建、配电、给排水、通风、照明、安全措施、“三废”处理以及室内实验设施配套安装等。按照相关规范及标准，全面考虑，整体规划，最终确定方案。

2.2以设备安装要求为出发点，进行深入规划仪器设备是建设高水平实验室的关键因素之一。在明确实验室功能的基础上，即可进行配套仪器设备的采购。

为了确保购置的设备先进、精密和质量稳定可靠，首先根据实际需求提出设备技术要求，由设备采购部门负责招标，采用公开招标专家评标的办法进行购置。在签订仪器设备技术协议后，及时向供货商索取设备的安装要求，然后将设备的安装条件如配电、排风、上下水及使用气体情况充分考虑到基础建设规划中，如设备对温湿度的要求，ICP–MS和ICP–OES均需预留不同直径的排风口，且风机要独立控制、氧氮氢分析仪要在基建中预留上下水、扫描电镜需要防震防电磁辐射等，为后续安装设备提供方便的同时，也可节省改造费用。在建筑材料选择方面重点考虑地砖、墙砖及给排水排风管道的抗化学腐蚀性能，依国家相关规定进行规划设计、布局实验设施。

3材料检测功能区域的基本要求

3.1办公区应在每个楼层集中设置，便于学习和探讨工作中出现的问题，民用配电即可。

3.2报告编制区用于检测结果的输入、检测报告的编制及审核，满足办公用电需求即可。

3.3收样及样品储存区该区域必须干燥、通风、防尘。样品分为待检、在检、已检3类，各存储柜应标明收样及检测日期。

3.4样品处理区和化学湿法分析区样品处理区域在实验过程中会产生大量的有毒有害、有刺激气味的气体，故必须有独立排风设施通风柜；一般为单独的房间，地面应有地漏；墙面、地板、实验台和试剂柜等要绝缘、耐热、耐酸碱和耐有机溶剂腐蚀；放置中央实验台的实验室应预设供实验台用的上下水装置和足够的电源插座。鉴于化学分析需要用到大量的强腐蚀性药品，建议通风柜内部特殊定制耐500℃高温且耐酸碱的陶瓷内衬及耐氢氟酸腐蚀的PP内衬。

3.5仪器分析区该区域主要设备一般有等离子体质谱、发射光谱、碳硫氧氮氢分析、X光谱、原子吸收、气相液相色谱、极谱、原子荧光、电镜、万能试验机等设备及配套稳压电源和水循环系统。各类仪器设备具有精度高、运行条件苛刻、耗材昂贵、部件损坏维修难度大、维修费用高等特点，决定了该区域应为单独房间且空间不宜过小，尽量铺设防静电地板，互有干扰的仪器不能放在同一房间。该区域要求一定的洁净度(可设置缓冲间)、温湿度(温度18～25℃，相对湿度60%～80%)、防震防辐射、独立用电、独立接地(电阻不大于1Ω)等。设备放置距离墙体60～80cm，以便维修检查。根据设备的不同安装要求，应考虑预留设备的排风管道。对于光谱类仪器，还应避免直射阳光。

3.6称量区

称量区应为独立的房间，用于放置精密分析天平，应距离楼道墙面较远，并有双层玻璃或窗帘，防尘防震，在土建方面也应考虑防潮及保温措施，宜设恒温恒湿系统。建议为化学分析实验室配置台面厚度为40cm的大理石天平台，以达到三级减震的效果，天平台须离开墙壁至少1cm放置。

3.7高温及微波消解区单独的房间，主要用来摆放干燥箱、高温炉，应有足够的电功率。有些高温炉如化学实验室的大型干燥箱体积超高或超宽，需注意预留排风罩的尺寸和高度。可在该区域预留两个排风口，用于安装通风柜，并放置需排风的微波消解仪、酸提纯器等小型仪器。

3.8试剂储藏区可根据实际情况安排药品柜，应预留排风口以放置带抽风试剂柜(保存挥发性药品)；对于有一定危险性的药品应设置单独的危险品存储柜。

3.9晶间腐蚀区基本同样品处理区，该区域要预留足够数量的上下水管路和排风管道。

3.10金相显微镜区属于金相检验范畴，在建筑设计中除考虑防尘、防振外，还需考虑防电磁辐射设计，室内应预留满足设备要求的电源。

3.11冲击、拉伸和硬度检测区属于力学性能实验范畴，包括常规性能测试(拉伸、压缩、弯曲、硬度、落锤、冲击等)、高温持久–蠕变、断裂韧性、高温松弛、热疲劳试验等。该区对通风排风无要求，可在高温拉伸试验机旁边设置一组上下水管路，便于为刚刚检测完的试样冷却降温。该区域需估算设备用电功率并考虑安全系数，预留设备电源，保持清洁、干燥、无振动且温度均匀，在设备安放点的周围应留出足够的空间，以便于进行试验与维修。制作设备预留基础工程时按照相应安装地基图施工，设备的主机应安装在混凝土的地基上，一般设备应用地脚螺栓调整仪器水平使用，待基础干燥后(约15d)，再进一步安装设备。

3.12实验用水制备区该区工作台面应坚固耐热，配备能满足制水设备功率要求的电源线路；供水水龙头应有隔渣网。制水环境应尽可能避免污染，制备超纯水应该达到一定的洁净度。

3.13气体存放区该区楼板承重应大于300kg/m2，预留排风口，用于接驳可燃性或危险气体气瓶柜。

3.14预留实验区该区域为实验室发展预留的空间，应在保持清洁的基础上，将上下水和电源容量留足并在地面预定位置留有地漏即可。

4实验室内部装修系统规划

4.1供电系统在实验室内同时运行多台大功率设备，会使供电线路过载发热，时间过长，可能会导致电线绝缘层强度下降而燃烧，并引燃周围物品发生火灾。因此必须重视电器设备的用电设计。首先考虑供电电压，有的设备需220V，而有的需380V，由于是新建实验室，多数仪器设备是在实验室主体建成后进