摘要：生物實驗會根據安全等級分為一，二，三，四，四個等級，其中四級為最高等級。本文從工程實例出發，簡要介紹了上海某三級生物實驗室的電氣設計，包括電源、配電，弱電系統等;以便行業內同行互相交流探討。

　　關鍵詞：BSL-3(三級生物實驗室),ABSL-3(三級動物實驗室),供電,配電, 應急電源

　　1 引言

　　2003年，傳染性非典型性肺炎大規模流行，這場突如其來的疫情災害，嚴重威脅了人民群眾的身體健康和生命安全，也影響了我國的經濟發展、社會穩定。這場疫情，引起國家防疫部門的強烈關注，加速了生物實驗室的建設。本文將簡要介紹生物室的電氣設計，作拋磚引玉之用。

　　2 建筑概況

　　本工程是位于上海市某工業區，一棟5層科研樓的頂層，鋼筋混凝土結構。建筑面積約為500平米，實驗室層高6米，設有夾層馬道，夾層層高2.2米，用于檢修設備�？蒲袠堑呐涮子梅�(變電站)為獨立變電所，距離科研樓約50米。本實驗室設有兩間BSL-3(三級微生物實驗室)，三間ABSL-3(三級動物實驗室)

　　2電氣負荷

　　負荷分級：三級生物實驗室為一級負荷，其中排風機，生物安全柜及監控設備按照一級負荷中特別重要負荷供電。

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

　　3 供電電源

　　實驗室的常，備用電源由園區變電所的兩臺變壓器分別引來，(兩臺變壓器分別由兩路獨立的10kv電源供電);兩路電源互為備用。實驗室的應急電源系統由UPS供電。

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

　　實驗室內設有應急照明，應急照明的備用電源選用燈具自身所帶蓄電池，蓄電池的持續供電時間不小于30分鐘，其原因如上。

　　4 配電系統

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

　　配電系統：實驗室的負荷等級為一級，常備用電源在實驗室配電室內雙切后配電給各個分級配電箱;由于生物實驗室對運行的連續有較高要求，故沒間實驗室分別設置獨立的配電箱，已避免各間實驗室之間的干擾，提高其運行連續性;工作人員進出實驗室污染區，需要進行嚴格的消毒程序，故各間實驗室的配電箱均設置在清潔區，以方便應急操作及正常檢修。

　　送排風機及生物安全柜的配電：實驗室的生物安全柜柜運行在負壓狀態下，風速的變化會造成氣流的震蕩，造成病毒的泄漏，所以要求風速改變時，氣流應在4s鐘內回復穩定;在常，備用電源切換時，ATSE的切換時間在0.1s~1.5s之間，為了填補這段時間風機及生物安全柜的供電，送，排風風機及生物安全柜的配電箱設有UPS電源，從而為通風系統提供穩定的電源。這也是設不間斷電源除了作為應急電源外的另一重考慮。

　　UPS容量的選取：本項目中，監控自控系統，送，排風機，生物安全柜設有UPS不間斷電源。監控自控系統，及生物安全柜的UPS電源容量按其安裝容量選取，送排風機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(本工程送排風機均為變頻風機)。

　　5 照明系統

　　核心實驗室的照度不低于350Lx，其他區域的照度不低于200Lx。燈具選用防水型潔凈燈，吸頂安裝。實驗室內設有應急照明，應急照明采用自帶蓄電池燈具。實驗室照明采用集中控制方式，控制開關設置在實驗室潔凈區，以方便操作及日常維護。

　　在實驗室設有紫外線燈消毒設備,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=輻照強度*時間。而輻射強度受其本身穿透介質能力的限制,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(實驗室大規模消毒，采用關閉實驗室后，氣體消毒)。

　　6 弱電系統

　　門禁系統：實驗室設有門禁系統，監控室和核心實驗室設為最高安全等級，根據管理規程，對不同的人員發放不同安全等級的門卡，只有取得安全授權的人員方能進入相應安全等級的區域。在實驗室緊急情況下(緊急情況包括火災和病毒泄露，或其他實驗人員認為需要撤離情況)，門禁系統應能在監控室和設于核心實驗室的緊急按鈕控制解除。

　　信息顯示系統：在實驗區門外和每間核心實驗室門口，均設有液晶顯示屏，顯示各間實驗室內的溫度，濕度，壓力。當實驗室壓力超出規定值，應在監控室及實驗室內報警，顯示屏顯示報警原因。

　　通訊系統：在每間實驗室內設有網絡插口和對講電話。網絡插口方便實驗數據的錄入，對講電話采用紅外式，在實驗人員不接觸的情況下，能與監控室通話。對講系統采用向內通話受控，向外通話不受控的選擇性通話方式，以免實驗人員受到干擾。

　　保安監控系統： 在監控室設置硬盤錄像機及監控電源裝置等設備。在一更入口，清洗消毒間出入口，提升機口，樓梯間門，內走廊和兩個安全門外側設置搶式攝像頭在BSL-3實驗室內設置云臺式攝像頭。在ABSL-3實驗室應設置帶云臺并具有紅外功能的攝像頭。以便于夜間對動物進行實時觀察。監控室即可自動時序切換監控圖像，也可手動定點監控某些圖像，并設有硬盤錄像機記錄備查。

　　自動控制系統：

　　溫，濕度控制：控制系統根據實驗室內設定的溫度濕度和實際測量的數值來控制空調機組的制冷，加熱，加濕和除濕等環節。以保證實驗室內溫度濕度的控制和舒適的環境。溫，濕度的控制是通過調節熱泵機組的電子調節閥的開啟度來實現。

　　負壓控制：壓力的控制采用余風量與壓力再設定結合的方式進行。送，排風通過變風量閥及VAV控制器進行控制，送風與排風差值的保持作為基本控制，同時，通過設置在房間內的壓力控制器檢測壓力，當房間內有泄露并導致壓力變化時，壓力控制器快速將信號送至送，排風VAV控制器，從而快速調節送，排風，使壓力回到設定值。房間內的壓力控制器及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行設定。實驗室壓力控制器的壓力參考點應采用同一個壓力參考點，從而防止壓力控制出現震蕩。壓力參考點可以選在壓力相對穩定的實驗室走廊內。在送，排風總管道內設有壓力傳感器，通過壓力傳感器檢測到的風道內壓力值與壓力設定值比較，對風機進行變頻控制，從而實現主風道內的壓力平衡。在監控室，自動控制系統應能顯示各個實驗室內的壓力，溫度，濕度并可以儲存檢測數據和打印;在監控室內可以對實驗室的溫度，濕度數值調整設定。自動控制系統應具備手動和自動兩種運行狀態，且手動優先，并應能保證自動運行狀態下不會由于誤操作而切換至手動狀態。自動控制系統應能輸出各實驗室內的即時壓力，溫度，濕度及緩沖間內的壓力值給顯示系統。動控制系統在監控室應能對超低溫冰箱，培養箱，雙菲高壓滅菌器，負壓小動物隔離器，小動物IVC等運行狀態進行實時監測和數據儲存。

　　7 結束語

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