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(nèi)矛盾，打著“民主、人權”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的建議》。

       實驗室是科學的搖籃，是科學研究的基地，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、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)關鍵技術創(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)量地建設各類實驗室，科學地規(guī)劃和設計實驗室項目為強化國家戰(zhàn)略科技力量保駕護航，是廣大實驗室建設行業(yè)從業(yè)者義不容辭的職責。實驗室配電設計作為實驗室設計中的一環(huán)，為實驗室的高質(zhì)量運行提供安全、平穩(wěn)的電力供應。

       實驗室供電常見電壓分為220V和380V，每個實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關，能夠切斷房間內(nèi)的電源，同時還應設置多個空氣開關，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)實驗的設備，以及重要的儀器設備或數(shù)據(jù)工作站，應設置輔助電力系統(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、設計輸入

       實驗室配電系統(tǒng)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(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。詳細設計之前應收集建筑平面圖、實驗室儀器設備用電條件、暖通設備用電條件、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，在項目實踐中，因為使用業(yè)主的專業(yè)領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備用電條件時，設計人員應主動加強溝通，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，但是有時候業(yè)主會反映所使用的試驗設備工作強度高要求提高需要系數(shù)（甚至要求調(diào)到1），這樣的設備如果數(shù)量足夠多就會影響到系統(tǒng)總容量的確定，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、設計原則

       實驗室應根據(jù)實際最大用電負荷并考慮一定余量進行配電設計。對于新建實驗室，應充分考慮預購儀器設備的工作需求，預留電容量，使用的軟線和延長線其標稱截面積應滿足要求。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。實驗室供電應考慮同時運行多臺大功率設備的情況，防止供電線路過載發(fā)熱，絕緣層強度下降引起危險。

       其次，關于電氣設備的用電設計，根據(jù)實驗臺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、安裝插座時應留有余量，配電導線應采用銅芯線，最好配合小型儀器布局電源插座，在實驗室的墻壁上應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，應設單獨開關和保護電器。照明配電箱宜分層或分區(qū)設置。大面積照明場所宜分段、分區(qū)設置燈控開關。管道技術層內(nèi)應設照明并由單獨支路或專用配電箱（盤）供電。實驗室在滿足實驗需求的前提下，應盡可能選擇節(jié)能照明燈具。

       照度標準將參照《表一》的要求進行設計。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

       照明線路：在回路負荷較大，線路較長時，應校驗線路電壓損失。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儀器設備用電

       通用實驗室的用電設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。電源插座回路應設有剩余電流保護器。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備，宜采用電磁型剩余電流保護器。各實驗室電源側應設置獨立的保護開關。

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

       部分實驗室設備采用380V電源，當設備額定功率小于6kW時可用插座供電，當設備額定功率大于等于6kW時應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，為各暖通設備提供電源。其中新風機組容量較大，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。

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

      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(guī)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(qū)域設置紫外殺菌燈具。

       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、結束語

       實驗室是科學的搖籃，是科學研究的基地，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，加快攻克重要領域“卡脖子”技術。作為實驗室建設者中的一員，我們也應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增磚添瓦。