科研实验楼电气设计浅谈.docxVIP

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科研实验楼电气设计浅谈

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【摘要】科研实验楼是进行科学实验及研究工作的关键场地，因其内部实验室的功能不同，建设标准及工艺要求也不尽相同。对于供电可靠性、接地、电能质量、自控等电气设计要求较高，建设标准及复杂性高于普通办公写字楼。本文从科研实验楼方案设计、施工图设计阶段从电气设计角度方面进行探讨。

【关键词】科研实验楼；电气设计；实验室电气；独立接地

引言

科研实验楼在科技推广以及知识创新等多方面扮演着极为关键的角色，大量科技成果以及创新的思维形成均是依托其内部实验室的科研成果，而科研实验楼的顺利建设是科研单位自主创新水平以及核心竞争力得到提升有力的标志。

本人曾参与过高校、科研机构单位的科研实验楼改建、新建及改建工程，总结以往的工程经验，谈一谈科研实验楼在建设过程中，电气设计需要重视的方面和要点。

1、供配电系统

1.1负荷分级

现行科研楼建设规范主要依据是《科学实验建筑设计规范》JGJ91-2019、《生物安全实验室建筑技术规范》GB50346—2011，部分实验室设计涉及前沿学科，设计人员在开展设计前应充分了解实验室分级、工艺需求及设备仪器厂家提供的技术文件资料，结合《供配电系统设计规范》GB50052-20合理确定负荷级别，保障科研实验的用电可靠性、安全性。如涉及生物实验安全实验室设计，根据实验室所处理对象的生物危害程度和采取的防护措施，把生物安全实验室分为四级，其中一级对生物安全隔离的要求最低，四级最高。生物安全实验室的分级见表1。

表1生物安全实验室的分级

根据《生物安全实验室建筑技术规范》GB50346—2011及《供配电系统设计规范》GB50052-2009将上述生物安全实验室的负荷级别划分，见表2。

表2生物实验室的负荷分级

负荷级别

负荷所属用户

电力负荷名称

一级负荷中特别重要的负荷

三级和四级生物安全实验室中的主要设备

生物安全柜、排风机、空调通风系统的风机、动物隔离器、自动报警检测系统等

一级负荷

三级生物安全实验室

四级生物安全实验室

核心实验室及为其服务的所有用电设备

二级负荷

一级生物安全实验室

二级生物安全实验室

实验室设备用电

生物实验室建设国家已有相应的建设标准作为指引，而部分专业性实验室现行建设标准为有待健全完善。在开展方案设计阶段，设计单位应尤其重视建设单位对各实验室的工艺提资，收集、分析、消化各专业的提资。而重视“工艺设计先开展、建设专业后配合”，把确保实验室使用功能放在首要位置。如按以往的设计模式“建筑方案——建筑机电设计——工艺设计”后期施工期间将出现诸多问题：楼层层高受限，工艺管道无法安装；电缆出线未考虑电缆沟出线，桥架安装过低；负荷等级分级错误，后期增加发电机容量等等一序列问题。所以设计人员在方案开展前期应重视工艺提资及设计同期介入，积极与建设单位、实验室科研管理工作人员交流，将工艺需求转化成设计图纸。

1.2供电电源及供电方式

供电对生物安全实验室、环境可靠性实验室、分析检测样品实验室等非常重要，必须保证其用电的可靠性。根据《供配电系统设计规范》GB50052—2009的规定，一级供电负荷要求两个独立供电电源，或一个独立电源加备用发电设备。例如《生物安全实验室建筑技术规范》GB50346—2004中的7.1.1条对三级和四级生物实验室的供电电源做了如下规定：“三级生物安全实验室应按一级负荷供电，当按一级负荷供电有困难时，应设置不间断电源。四级生物安全实验室必须按一级负荷供电，并设置不间断电源和自备发电设备。”如某科研机构环境可靠性检测楼，二类高层，建筑面积约2.1万，10KV供电电源分别引自不同区域110KV电站，采用“一主一备”10KV结线方案，一路故障另外一路可以承担全部负荷。设置了一台发电机备用电源，供消防负荷及精密电镜实验室等确保负荷。

分级

危害程度

处理对象

一级

低个体危害，低群体危害

对人体、动植物或环境危害较低，不具有对健康成人、动植物致病的致病因子

二级

中等个体危害，有限群体危害

对人体、动植物或环境具有中等危害或具有潜在危险的致病因子，对健康成人、动物和环境不会造成严重危害。有效的预防和治疗措施

三级

高个体危害，低群体危害

对人体、动植物或环境具有高度危害性，通过直接接触或气溶胶使人传染上严重的甚至致病疾病，或对动植物和环境具有高度危险的致病因子，通常有预防和治疗措施。

四级

高个体危害，高群体危害

对人体、动植物或环境具有高度危害性，通过气溶胶途径传播或传播途径不明，或未知的、高度危险的致病因子，没有预防和治疗措施

1.3负荷计算

科研实验室的实验仪器设备繁多，具有单台机组容量大、实验仪器设备视科研生产需要，无固定工作运行时间、电压等级、