1、總述

       新中國成立72年來(lái)，無(wú)數先賢為祖國的富強、民族的復興艱苦奮斗、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易國，第一大實(shí)物消費市場(chǎng)，GDP穩居世界第二，對世界經(jīng)濟增長(cháng)的貢獻率更是在30%以上。在“世界公共衛生戰爭元年”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(cháng)的世界主要經(jīng)濟體。但是“樹(shù)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，借以轉移國內矛盾，打著(zhù)“民主、人權”的幌子對我國發(fā)動(dòng)貿易戰、科技戰，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略科技力量，并將其寫(xiě)入《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展第十四個(gè)五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》。

       實(shí)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(zhù)非常重要的作用。實(shí)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(zhù)重要作用。目前，我國實(shí)驗室在解決國家經(jīng)濟建設、社會(huì )發(fā)展和國家安全的重大科技問(wèn)題中體現創(chuàng )新思想和方法，實(shí)現關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng )新，取得一批擁有自主知識產(chǎn)權的研究成果。中央財政設立了國家重點(diǎn)實(shí)驗室專(zhuān)項經(jīng)費，從開(kāi)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(diǎn)實(shí)驗室的穩定支持。

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

       實(shí)驗室供電常見(jiàn)電壓分為220V和380V，每個(gè)實(shí)驗室房間宜設有獨立的配電箱。配電箱應設置總電源控制開(kāi)關(guān)，能夠切斷房間內的電源，同時(shí)還應設置多個(gè)空氣開(kāi)關(guān)，保證使用過(guò)程中如有漏電現象立刻自動(dòng)切斷電源。對于需要進(jìn)行長(cháng)時(shí)間連續實(shí)驗的設備，以及重要的儀器設備或數據工作站，應設置輔助電力系統（不間斷電源或雙路供電），避免因切斷實(shí)驗室的總電源而影響其工作。

2、設計輸入

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

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

3、設計原則

       實(shí)驗室應根據實(shí)際最大用電負荷并考慮一定余量進(jìn)行配電設計。對于新建實(shí)驗室，應充分考慮預購儀器設備的工作需求，預留電容量，使用的軟線(xiàn)和延長(cháng)線(xiàn)其標稱(chēng)截面積應滿(mǎn)足要求。在此基礎上，還要考慮電源負荷大小、接地和今后可能的發(fā)展。實(shí)驗室供電應考慮同時(shí)運行多臺大功率設備的情況，防止供電線(xiàn)路過(guò)載發(fā)熱，絕緣層強度下降引起危險。

       其次，關(guān)于電氣設備的用電設計，根據實(shí)驗臺桌及儀器設備的安放位置，要考慮到將來(lái)會(huì )逐漸增添新的儀器設備，在敷設電線(xiàn)、安裝插座時(shí)應留有余量，配電導線(xiàn)應采用銅芯線(xiàn)，最好配合小型儀器布局電源插座，在實(shí)驗室的墻壁上應安裝多處單相和三相插座，方便臨時(shí)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，應設單獨開(kāi)關(guān)和保護電器。照明配電箱宜分層或分區設置。大面積照明場(chǎng)所宜分段、分區設置燈控開(kāi)關(guān)。管道技術(shù)層內應設照明并由單獨支路或專(zhuān)用配電箱（盤(pán)）供電。實(shí)驗室在滿(mǎn)足實(shí)驗需求的前提下，應盡可能選擇節能照明燈具。

       照度標準將參照《表一》的要求進(jìn)行設計。另外，一級生物安全實(shí)驗室平均照度按200lx考慮，其他生物安全實(shí)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準值宜為300lx，對有精細要求的分析崗位，照度標準值宜為500lx。

表一

       照明線(xiàn)路：在回路負荷較大，線(xiàn)路較長(cháng)時(shí)，應校驗線(xiàn)路電壓損失。每一單相分支回路電流不超過(guò)15A，所接燈具不超過(guò)25套。各照明回路采用單相回路，每回路三線(xiàn)制(相線(xiàn)+中性線(xiàn)+保護線(xiàn))。

       3.2儀器設備用電

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

       實(shí)驗室儀器設備大多為220V供電，當設備額定功率小于2kW時(shí)可用插座供電，當設備額定功率大于等于2kW時(shí)應采用接線(xiàn)盒或斷路器盒供電。單個(gè)實(shí)驗臺有多個(gè)超過(guò)2kW的設備運行時(shí)，應積極考慮設置實(shí)驗臺配電箱集中供電。

       部分實(shí)驗室設備采用380V電源，當設備額定功率小于6kW時(shí)可用插座供電，當設備額定功率大于等于6kW時(shí)應采用接線(xiàn)盒或斷路器盒供電。

       3.3暖通系統供電

       根據暖通專(zhuān)業(yè)提供的用電條件，為各暖通設備提供電源。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)機等設備功率大且集中布置在屋面上，宜在屋面設置配電房集中布置配電裝置。

       各個(gè)實(shí)驗室房間的風(fēng)機盤(pán)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(kāi)關(guān)控制風(fēng)機啟停。

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

4、實(shí)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(mén)上須裝防塵墊，裝以鎖扣或其他相同經(jīng)批準的鎖。整個(gè)箱體的防護等級不低于 IP41。

       4.2燈具

       光源：根據裝修要求選用三基色節能型T5熒光燈或LED燈具，光源顯色指數Ra≥80，色溫應在3300K~5300K之間。

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

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

5、結束語(yǔ)

       實(shí)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(zhù)非常重要的作用。在國際上享有盛譽(yù)的著(zhù)名實(shí)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(huì )第十八次會(huì )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(shí)驗室建設者中的一員，我們也應該像本文開(kāi)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(shí)驗室建設增磚添瓦。