1、總述

       新中國成立72年來，無數(shù)先賢為祖國的富強、民族的復(fù)興艱苦奮斗、砥礪前行，造就了我國輝煌的今天。如今我國已是全球第一大貨物貿(mào)易國，第一大實物消費市場，GDP穩(wěn)居世界第二，對世界經(jīng)濟增長的貢獻率更是在30%以上。在“世界公共衛(wèi)生戰(zhàn)爭元年”2020年，我國更是率先控制住新冠疫情，成為2020年唯一取得正增長的世界主要經(jīng)濟體。但是“樹欲靜而風(fēng)不止”，國際上頑固反華勢力在自身抗疫不利的情況下，瘋狂“甩鍋”我國，借以轉(zhuǎn)移國內(nèi)矛盾，打著“民主、人權(quán)”的幌子對我國發(fā)動貿(mào)易戰(zhàn)、科技戰(zhàn)，濫用國家力量封殺我國高科技公司。在這種險惡局面下，我國提出要強化國家戰(zhàn)略科技力量，并將其寫入《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標(biāo)的建議》。

       實驗室是科學(xué)的搖籃，是科學(xué)研究的基地，科技發(fā)展的源泉，對科技發(fā)展起著非常重要的作用。實驗室作為科技創(chuàng)新體系的重要組成部分，在科學(xué)前沿探索和解決國家重大需求方面發(fā)揮著重要作用。目前，我國實驗室在解決國家經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展和國家安全的重大科技問題中體現(xiàn)創(chuàng)新思想和方法，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，取得一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究成果。中央財政設(shè)立了國家重點實驗室專項經(jīng)費，從開放運行、自主選題研究和科研儀器更新三方面，加大對國家重點實驗室的穩(wěn)定支持。

       高質(zhì)量地建設(shè)各類實驗室，科學(xué)地規(guī)劃和設(shè)計實驗室項目為強化國家戰(zhàn)略科技力量保駕護航，是廣大實驗室建設(shè)行業(yè)從業(yè)者義不容辭的職責(zé)。實驗室配電設(shè)計作為實驗室設(shè)計中的一環(huán)，為實驗室的高質(zhì)量運行提供安全、平穩(wěn)的電力供應(yīng)。

       實驗室供電常見電壓分為220V和380V，每個實驗室房間宜設(shè)有獨立的配電箱。配電箱應(yīng)設(shè)置總電源控制開關(guān)，能夠切斷房間內(nèi)的電源，同時還應(yīng)設(shè)置多個空氣開關(guān)，保證使用過程中如有漏電現(xiàn)象立刻自動切斷電源。對于需要進行長時間連續(xù)實驗的設(shè)備，以及重要的儀器設(shè)備或數(shù)據(jù)工作站，應(yīng)設(shè)置輔助電力系統(tǒng)（不間斷電源或雙路供電），避免因切斷實驗室的總電源而影響其工作。

2、設(shè)計輸入

       實驗室配電系統(tǒng)設(shè)計工作中，前期應(yīng)收集必要的設(shè)計輸入資料。如果是新建項目應(yīng)收集項目可研資料，了解項目的研究方向，根據(jù)工藝專業(yè)的各實驗室房間平面規(guī)劃，合理布置照明和插座。詳細設(shè)計之前應(yīng)收集建筑平面圖、實驗室儀器設(shè)備用電條件、暖通設(shè)備用電條件、暖通平面圖、實驗室家具平面布置圖等資料。對于改擴建項目，應(yīng)充分了解使用業(yè)主的需求，因為是在現(xiàn)有的建筑上進行改擴建，所以應(yīng)收集原建筑的建筑圖、結(jié)構(gòu)圖、電氣圖，詳細論證改擴建方案的可行性。詳細設(shè)計階段與新建項目要求一致。

       上述設(shè)計輸入資料中，用電條件尤為重要，在項目實踐中，因為使用業(yè)主的專業(yè)領(lǐng)域或研究方向一般不是電氣專業(yè)，所以在接收使用業(yè)主提出的實驗室儀器設(shè)備用電條件時，設(shè)計人員應(yīng)主動加強溝通，幫助業(yè)主把用電條件提清楚。比如：以需要系數(shù)法統(tǒng)計實驗室儀器的用電量時，根據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊（第四版）》表1.4-1試驗設(shè)備（電熱為主）取0.20～0.40，試驗設(shè)備（儀表為主）取0.15～0.20，但是有時候業(yè)主會反映所使用的試驗設(shè)備工作強度高要求提高需要系數(shù)（甚至要求調(diào)到1），這樣的設(shè)備如果數(shù)量足夠多就會影響到系統(tǒng)總?cè)萘康拇_定，如果計算數(shù)值偏小會造成用電量不足影響實驗室正常運行，如果計算數(shù)值過大，又會造成浪費。這個時候就要具體問題具體分析，深入了解儀器設(shè)備的工作方式、使用頻次等信息，因地制宜的確定需要系數(shù)。

3、設(shè)計原則

       實驗室應(yīng)根據(jù)實際最大用電負荷并考慮一定余量進行配電設(shè)計。對于新建實驗室，應(yīng)充分考慮預(yù)購儀器設(shè)備的工作需求，預(yù)留電容量，使用的軟線和延長線其標(biāo)稱截面積應(yīng)滿足要求。在此基礎(chǔ)上，還要考慮電源負荷大小、接地和今后可能的發(fā)展。實驗室供電應(yīng)考慮同時運行多臺大功率設(shè)備的情況，防止供電線路過載發(fā)熱，絕緣層強度下降引起危險。

       其次，關(guān)于電氣設(shè)備的用電設(shè)計，根據(jù)實驗臺桌及儀器設(shè)備的安放位置，要考慮到將來會逐漸增添新的儀器設(shè)備，在敷設(shè)電線、安裝插座時應(yīng)留有余量，配電導(dǎo)線應(yīng)采用銅芯線，最好配合小型儀器布局電源插座，在實驗室的墻壁上應(yīng)安裝多處單相和三相插座，方便臨時使用。

       3.1照明

       照明負荷宜由單獨配電裝置或單獨回路供電，應(yīng)設(shè)單獨開關(guān)和保護電器。照明配電箱宜分層或分區(qū)設(shè)置。大面積照明場所宜分段、分區(qū)設(shè)置燈控開關(guān)。管道技術(shù)層內(nèi)應(yīng)設(shè)照明并由單獨支路或?qū)Ｓ门潆娤洌ūP）供電。實驗室在滿足實驗需求的前提下，應(yīng)盡可能選擇節(jié)能照明燈具。

       照度標(biāo)準(zhǔn)將參照《表一》的要求進行設(shè)計。另外，一級生物安全實驗室平均照度按200lx考慮，其他生物安全實驗室平均照度按300lx考慮，石油化工中心化驗室中分析房間照度標(biāo)準(zhǔn)值宜為300lx，對有精細要求的分析崗位，照度標(biāo)準(zhǔn)值宜為500lx。

表一

       照明線路：在回路負荷較大，線路較長時，應(yīng)校驗線路電壓損失。每一單相分支回路電流不超過15A，所接燈具不超過25套。各照明回路采用單相回路，每回路三線制(相線+中性線+保護線)。

       3.2儀器設(shè)備用電

       通用實驗室的用電設(shè)備可由固定在實驗臺或靠近實驗臺的固定電源插座（插座箱）供電。電源插座回路應(yīng)設(shè)有剩余電流保護器。每一單相分支回路電流不超過15A，所接插座不超過8套。對有防干擾要求的設(shè)備，宜采用電磁型剩余電流保護器。各實驗室電源側(cè)應(yīng)設(shè)置獨立的保護開關(guān)。

       實驗室儀器設(shè)備大多為220V供電，當(dāng)設(shè)備額定功率小于2kW時可用插座供電，當(dāng)設(shè)備額定功率大于等于2kW時應(yīng)采用接線盒或斷路器盒供電。單個實驗臺有多個超過2kW的設(shè)備運行時，應(yīng)積極考慮設(shè)置實驗臺配電箱集中供電。

       部分實驗室設(shè)備采用380V電源，當(dāng)設(shè)備額定功率小于6kW時可用插座供電，當(dāng)設(shè)備額定功率大于等于6kW時應(yīng)采用接線盒或斷路器盒供電。

       3.3暖通系統(tǒng)供電

       根據(jù)暖通專業(yè)提供的用電條件，為各暖通設(shè)備提供電源。其中新風(fēng)機組容量較大，一般從樓層總配電箱取電，屋面的冷凍機、多聯(lián)機外機、屋面排風(fēng)機等設(shè)備功率大且集中布置在屋面上，宜在屋面設(shè)置配電房集中布置配電裝置。

       各個實驗室房間的風(fēng)機盤管功率較小，一般做法是就近接入附近的配電箱。廁所小型通風(fēng)機可直接接入照明回路，配置普通照明開關(guān)控制風(fēng)機啟停。

      對于24V的文丘里閥供電，一般采用專用的電控箱內(nèi)置變壓器，輸出24V電源給文丘里閥供電。

4、實驗室電氣材料

       4.1照明箱、配電箱及插座箱

       采用嵌入式照明配電箱。箱體必須為全封閉型，箱門上須裝防塵墊，裝以鎖扣或其他相同經(jīng)批準(zhǔn)的鎖。整個箱體的防護等級不低于 IP41。

       4.2燈具

       光源：根據(jù)裝修要求選用三基色節(jié)能型T5熒光燈或LED燈具，光源顯色指數(shù)Ra≥80，色溫應(yīng)在3300K~5300K之間。

       燈具的選擇和布置：燈具選型應(yīng)考慮環(huán)境特征、場所、照度要求等因素。為限制眩光，燈具懸掛高度應(yīng)大于或等于國標(biāo)規(guī)定的照明燈具的最低懸掛高度。燈具布置應(yīng)考慮方便檢修和維護。潔凈區(qū)域設(shè)置紫外殺菌燈具。

       三級和四級生物安全實驗室室內(nèi)照明燈具宜采用吸頂式密閉潔凈燈，并宜具有防水功能。

5、結(jié)束語

       實驗室是科學(xué)的搖籃，是科學(xué)研究的基地，科技發(fā)展的源泉，對科技發(fā)展起著非常重要的作用。在國際上享有盛譽的著名實驗室更被喻為科研領(lǐng)域的麥加，是科技工作者憧憬和跟隨的處所。不久前的中央全面深化改革委員會第十八次會議再提“科技創(chuàng)新”，并提出要堅決破除影響和制約科技核心競爭力提升的體制機制障礙，加快攻克重要領(lǐng)域“卡脖子”技術(shù)。作為實驗室建設(shè)者中的一員，我們也應(yīng)該像本文開篇提到的各位先賢一樣不忘初心、牢記使命，為我國的高水平實驗室建設(shè)增磚添瓦。