摘要：生物實(shí)驗會根據(jù)安全等級分為一，二，三，四，四個等級，其中四級為最高等級。本文從工程實(shí)例出發(fā)，簡要介紹了上海某三級生物實(shí)驗室的電氣設(shè)計，包括電源、配電，弱電系統(tǒng)等;以便行業(yè)內(nèi)同行互相交流探討。

　　關(guān)鍵詞：BSL-3(三級生物實(shí)驗室),ABSL-3(三級動物實(shí)驗室),供電,配電, 應(yīng)急電源

　　1 引言

　　2003年，傳染性非典型性肺炎大規(guī)模流行，這場突如其來的疫情災(zāi)害，嚴(yán)重威脅了人民群眾的身體健康和生命安全，也影響了我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定。這場疫情，引起國家防疫部門的強(qiáng)烈關(guān)注，加速了生物實(shí)驗室的建設(shè)。本文將簡要介紹生物室的電氣設(shè)計，作拋磚引玉之用。

　　2 建筑概況

　　本工程是位于上海市某工業(yè)區(qū)，一棟5層科研樓的頂層，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。建筑面積約為500平米，實(shí)驗室層高6米，設(shè)有夾層馬道，夾層層高2.2米，用于檢修設(shè)備。科研樓的配套用房(變電站)為獨(dú)立變電所，距離科研樓約50米。本實(shí)驗室設(shè)有兩間BSL-3(三級微生物實(shí)驗室)，三間ABSL-3(三級動物實(shí)驗室)

　　2電氣負(fù)荷

　　負(fù)荷分級：三級生物實(shí)驗室為一級負(fù)荷，其中排風(fēng)機(jī)，生物安全柜及監(jiān)控設(shè)備按照一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷供電。

　　本工程的用電設(shè)備安裝容量為482kw，其中，一級負(fù)荷中重要負(fù)荷的安裝容量為43kw，平均功率密度為960w/平米。

　　3 供電電源

　　實(shí)驗室的常，備用電源由園區(qū)變電所的兩臺變壓器分別引來，(兩臺變壓器分別由兩路獨(dú)立的10kv電源供電);兩路電源互為備用。實(shí)驗室的應(yīng)急電源系統(tǒng)由UPS供電。

　　UPS電源持續(xù)供電時間的選擇：實(shí)驗室常備用電源均失電后，會造成細(xì)菌的逃逸，威脅實(shí)驗室工作人員的安全;UPS應(yīng)急電源作為實(shí)驗室常備用電源均失電后的備用，應(yīng)能保證實(shí)驗室繼續(xù)運(yùn)行一段時間，以方便實(shí)驗室工作人員對實(shí)驗對象進(jìn)行應(yīng)急處理。通常微生物的滅菌時間為20~30分鐘，故設(shè)計中所選用的UPS電源的可靠持續(xù)供電時間不得小于30分鐘。

　　實(shí)驗室內(nèi)設(shè)有應(yīng)急照明，應(yīng)急照明的備用電源選用燈具自身所帶蓄電池，蓄電池的持續(xù)供電時間不小于30分鐘，其原因如上。

　　4 配電系統(tǒng)

　　接地系統(tǒng)：實(shí)驗室配電采用TN-C-S接地系統(tǒng)，由變電所引來的兩路電源在進(jìn)入科研樓前重復(fù)接地，可獲得較小的單相接地電壓。

　　配電系統(tǒng)：實(shí)驗室的負(fù)荷等級為一級，常備用電源在實(shí)驗室配電室內(nèi)雙切后配電給各個分級配電箱;由于生物實(shí)驗室對運(yùn)行的連續(xù)有較高要求，故沒間實(shí)驗室分別設(shè)置獨(dú)立的配電箱，已避免各間實(shí)驗室之間的干擾，提高其運(yùn)行連續(xù)性;工作人員進(jìn)出實(shí)驗室污染區(qū)，需要進(jìn)行嚴(yán)格的消毒程序，故各間實(shí)驗室的配電箱均設(shè)置在清潔區(qū)，以方便應(yīng)急操作及正常檢修。

　　送排風(fēng)機(jī)及生物安全柜的配電：實(shí)驗室的生物安全柜柜運(yùn)行在負(fù)壓狀態(tài)下，風(fēng)速的變化會造成氣流的震蕩，造成病毒的泄漏，所以要求風(fēng)速改變時，氣流應(yīng)在4s鐘內(nèi)回復(fù)穩(wěn)定;在常，備用電源切換時，ATSE的切換時間在0.1s~1.5s之間，為了填補(bǔ)這段時間風(fēng)機(jī)及生物安全柜的供電，送，排風(fēng)風(fēng)機(jī)及生物安全柜的配電箱設(shè)有UPS電源，從而為通風(fēng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源。這也是設(shè)不間斷電源除了作為應(yīng)急電源外的另一重考慮。

　　UPS容量的選取：本項目中，監(jiān)控自控系統(tǒng)，送，排風(fēng)機(jī)，生物安全柜設(shè)有UPS不間斷電源。監(jiān)控自控系統(tǒng)，及生物安全柜的UPS電源容量按其安裝容量選取，送排風(fēng)機(jī)考慮其啟動電流的影響，UPS電源容量按最大安裝容量的1.3倍選取(本工程送排風(fēng)機(jī)均為變頻風(fēng)機(jī))。

　　5 照明系統(tǒng)

　　核心實(shí)驗室的照度不低于350Lx，其他區(qū)域的照度不低于200Lx。燈具選用防水型潔凈燈，吸頂安裝。實(shí)驗室內(nèi)設(shè)有應(yīng)急照明，應(yīng)急照明采用自帶蓄電池?zé)艟摺��?shí)驗室照明采用集中控制方式，控制開關(guān)設(shè)置在實(shí)驗室潔凈區(qū)，以方便操作及日常維護(hù)。

　　在實(shí)驗室設(shè)有紫外線燈消毒設(shè)備,作為局部消毒之用。紫外線燈消毒分為固定燈具式,移動燈具式.紫外線消毒的效率依賴于燈具的有效輻照劑量, 有效輻照劑量=輻照強(qiáng)度*時間。而輻射強(qiáng)度受其本身穿透介質(zhì)能力的限制,也就是說燈具的污穢程度，空氣的潔凈程度及距離均影響滅菌效果。故紫外線消毒燈需要定期清理除污，比較而言，移動式紫外線燈更方便清理，使用更靈活。本工程中采用移動式紫外線消毒燈(實(shí)驗室大規(guī)模消毒，采用關(guān)閉實(shí)驗室后，氣體消毒)。

　　6 弱電系統(tǒng)

　　門禁系統(tǒng)：實(shí)驗室設(shè)有門禁系統(tǒng)，監(jiān)控室和核心實(shí)驗室設(shè)為最高安全等級，根據(jù)管理規(guī)程，對不同的人員發(fā)放不同安全等級的門卡，只有取得安全授權(quán)的人員方能進(jìn)入相應(yīng)安全等級的區(qū)域。在實(shí)驗室緊急情況下(緊急情況包括火災(zāi)和病毒泄露，或其他實(shí)驗人員認(rèn)為需要撤離情況)，門禁系統(tǒng)應(yīng)能在監(jiān)控室和設(shè)于核心實(shí)驗室的緊急按鈕控制解除。

　　信息顯示系統(tǒng)：在實(shí)驗區(qū)門外和每間核心實(shí)驗室門口，均設(shè)有液晶顯示屏，顯示各間實(shí)驗室內(nèi)的溫度，濕度，壓力。當(dāng)實(shí)驗室壓力超出規(guī)定值，應(yīng)在監(jiān)控室及實(shí)驗室內(nèi)報警，顯示屏顯示報警原因。

　　通訊系統(tǒng)：在每間實(shí)驗室內(nèi)設(shè)有網(wǎng)絡(luò)插口和對講電話。網(wǎng)絡(luò)插口方便實(shí)驗數(shù)據(jù)的錄入，對講電話采用紅外式，在實(shí)驗人員不接觸的情況下，能與監(jiān)控室通話。對講系統(tǒng)采用向內(nèi)通話受控，向外通話不受控的選擇性通話方式，以免實(shí)驗人員受到干擾。

　　保安監(jiān)控系統(tǒng)： 在監(jiān)控室設(shè)置硬盤錄像機(jī)及監(jiān)控電源裝置等設(shè)備。在一更入口，清洗消毒間出入口，提升機(jī)口，樓梯間門，內(nèi)走廊和兩個安全門外側(cè)設(shè)置搶式攝像頭在BSL-3實(shí)驗室內(nèi)設(shè)置云臺式攝像頭。在ABSL-3實(shí)驗室應(yīng)設(shè)置帶云臺并具有紅外功能的攝像頭。以便于夜間對動物進(jìn)行實(shí)時觀察。監(jiān)控室即可自動時序切換監(jiān)控圖像，也可手動定點(diǎn)監(jiān)控某些圖像，并設(shè)有硬盤錄像機(jī)記錄備查。

　　自動控制系統(tǒng)：

　　溫，濕度控制：控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)驗室內(nèi)設(shè)定的溫度濕度和實(shí)際測量的數(shù)值來控制空調(diào)機(jī)組的制冷，加熱，加濕和除濕等環(huán)節(jié)。以保證實(shí)驗室內(nèi)溫度濕度的控制和舒適的環(huán)境。溫，濕度的控制是通過調(diào)節(jié)熱泵機(jī)組的電子調(diào)節(jié)閥的開啟度來實(shí)現(xiàn)。

　　負(fù)壓控制：壓力的控制采用余風(fēng)量與壓力再設(shè)定結(jié)合的方式進(jìn)行。送，排風(fēng)通過變風(fēng)量閥及VAV控制器進(jìn)行控制，送風(fēng)與排風(fēng)差值的保持作為基本控制，同時，通過設(shè)置在房間內(nèi)的壓力控制器檢測壓力，當(dāng)房間內(nèi)有泄露并導(dǎo)致壓力變化時，壓力控制器快速將信號送至送，排風(fēng)VAV控制器，從而快速調(diào)節(jié)送，排風(fēng)，使壓力回到設(shè)定值。房間內(nèi)的壓力控制器及VAV控制器均采用專用的模擬量控制器，通過面板上的旋鈕對壓力及流量進(jìn)行設(shè)定。實(shí)驗室壓力控制器的壓力參考點(diǎn)應(yīng)采用同一個壓力參考點(diǎn)，從而防止壓力控制出現(xiàn)震蕩。壓力參考點(diǎn)可以選在壓力相對穩(wěn)定的實(shí)驗室走廊內(nèi)。在送，排風(fēng)總管道內(nèi)設(shè)有壓力傳感器，通過壓力傳感器檢測到的風(fēng)道內(nèi)壓力值與壓力設(shè)定值比較，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻控制，從而實(shí)現(xiàn)主風(fēng)道內(nèi)的壓力平衡。在監(jiān)控室，自動控制系統(tǒng)應(yīng)能顯示各個實(shí)驗室內(nèi)的壓力，溫度，濕度并可以儲存檢測數(shù)據(jù)和打印;在監(jiān)控室內(nèi)可以對實(shí)驗室的溫度，濕度數(shù)值調(diào)整設(shè)定。自動控制系統(tǒng)應(yīng)具備手動和自動兩種運(yùn)行狀態(tài)，且手動優(yōu)先，并應(yīng)能保證自動運(yùn)行狀態(tài)下不會由于誤操作而切換至手動狀態(tài)。自動控制系統(tǒng)應(yīng)能輸出各實(shí)驗室內(nèi)的即時壓力，溫度，濕度及緩沖間內(nèi)的壓力值給顯示系統(tǒng)。動控制系統(tǒng)在監(jiān)控室應(yīng)能對超低溫冰箱，培養(yǎng)箱，雙菲高壓滅菌器，負(fù)壓小動物隔離器，小動物IVC等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和數(shù)據(jù)儲存。

　　7 結(jié)束語

　　生物實(shí)驗室的特殊性，決定了其對安全的特殊要求。實(shí)驗室生物安全涉及的絕僅僅是實(shí)驗室工作人員的個人健康，一旦發(fā)生事故，極有可能給人群，動物帶來不可預(yù)計的危害。生物實(shí)驗室的安全運(yùn)行，不應(yīng)過分依賴于實(shí)驗室設(shè)施設(shè)備的安全保障作用，更應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)驗室運(yùn)行管理制度的建設(shè)。