孫鶴

惠特環(huán)境科技有限公司 安徽 合肥 230000

引言

實驗樓作為開展科學(xué)研究的主要場所，在科學(xué)技術(shù)的推廣與科技創(chuàng)新中起著重要作用，大部分科技成果的形成都離不開實驗樓，因此，如何更好地建設(shè)實驗樓是一個值得思考的問題，有助于提高科技創(chuàng)新能力與核心競爭力?，F(xiàn)如今，我國科學(xué)技術(shù)水平不斷提高、科研事業(yè)不斷發(fā)展、研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，對于實驗樓的建設(shè)要求也在不斷提高。

1 概況

目前，我國針對實驗樓建設(shè)的規(guī)范主要為科學(xué)實驗建筑設(shè)計規(guī)范，該規(guī)范不包括一些實驗樓，例如生物實驗樓，或者一些特殊行業(yè)。針對這些實驗樓，另外有更加系統(tǒng)完善、有針對性的國家標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)其建設(shè)[1]?？茖W(xué)實驗樓建筑設(shè)計規(guī)范明確了實驗樓建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)與要求，并且提出了實驗樓建筑的最低標(biāo)準(zhǔn)，但是在實際的實驗樓建設(shè)過程中，相關(guān)設(shè)計人員不僅僅要根據(jù)規(guī)范進(jìn)行實驗樓設(shè)計，還要根據(jù)不同實驗樓的功能性要求來進(jìn)行實驗樓設(shè)計。相關(guān)設(shè)計人員在進(jìn)行實驗樓設(shè)計前，要充分與實驗樓使用人員進(jìn)行溝通交流，在實驗樓設(shè)計的過程中，要充分發(fā)揮出創(chuàng)新能力。在進(jìn)行實驗樓電氣設(shè)計時，要保證其設(shè)計安全可靠，同時其設(shè)計不僅僅要滿足當(dāng)前的需求，還要為未來做充分的考慮，從而建設(shè)出具有專業(yè)性、高效性以及前瞻性的實驗樓。

2 建設(shè)流程

目前，我國在進(jìn)行實驗樓建設(shè)的過程，一般會采用傳統(tǒng)的建設(shè)流程，具體流程如[2]：第一步進(jìn)行實驗樓建筑設(shè)計；第二步進(jìn)行實驗樓建筑施工；第三步進(jìn)行實驗樓工藝設(shè)計；第四步進(jìn)行實驗樓工藝施工。但是在實際實驗樓建設(shè)的過程中，經(jīng)常會急于投入使用，不進(jìn)行實驗樓工藝的設(shè)計，或者是沒有多余的東西進(jìn)行工藝設(shè)計，這就會完成建成的實驗樓的專業(yè)性降低。也有一部分的實驗樓建設(shè)，由于缺乏準(zhǔn)確的工藝參數(shù)和工藝依據(jù)，在施工完成后，各個專業(yè)的預(yù)留不滿足要求，造成了大規(guī)模的改造，導(dǎo)致大量的資源被浪費(fèi)。而在一些發(fā)達(dá)國家地區(qū)，在進(jìn)行實驗樓建設(shè)時采用的建設(shè)流程，具體是：第一步進(jìn)行實驗樓工藝設(shè)計；第二步進(jìn)行實驗樓建筑設(shè)計；第三步進(jìn)行實驗樓建筑施工；第四步進(jìn)行實驗樓工藝施工。因此，國內(nèi)有些專業(yè)人員開始效仿國外的實驗樓建設(shè)流程，先進(jìn)行工藝設(shè)計，工藝設(shè)計由內(nèi)到外，在進(jìn)行建筑設(shè)計由外到內(nèi)，但是按照我國目前實際情況來看，實行這種實驗樓建設(shè)流程仍然存在一定的難度，需要一定的時間發(fā)展。

目前，我國的建筑院校很少設(shè)置了實驗樓工藝設(shè)計相關(guān)專業(yè)，但是一些實驗樓設(shè)計的公司在慢慢的摸索中。通過對一些采取這種建設(shè)流程進(jìn)行實驗樓建設(shè)項目的分析發(fā)現(xiàn)，該種流程取得了很好的效果，因此可以在國內(nèi)進(jìn)行推廣，同時也發(fā)現(xiàn)前期工藝設(shè)計的重要性，可以減少返工現(xiàn)象的發(fā)生，節(jié)約成本與各種資源。

3 實驗用電負(fù)荷特點(diǎn)

3.1 用電負(fù)荷的獨(dú)特性

實驗樓與其他公共建筑相比具有特殊性，每個學(xué)科的實驗樓都有著自身的特點(diǎn)，不同類型的實驗樓其特點(diǎn)也不盡相同[3]。

3.2 用電負(fù)荷的不確定性

由于科學(xué)研究對象不斷在變化，同時科學(xué)技術(shù)也在不斷發(fā)展，致使科學(xué)研究不斷發(fā)生變化。在修改與完善試驗方案時，不同時間與不同試驗方案，導(dǎo)致所有的設(shè)備儀器也不固定，因而用電量也會隨之發(fā)生變化，這就是有用電負(fù)荷的不確定性。

3.3 用電負(fù)荷的增長性

在實驗樓剛投入使用階段，實驗的規(guī)模還不算大，實驗樓中的設(shè)備儀器還不算多，但是隨著時間的增長，為了跟上科學(xué)研究的發(fā)展腳步，因此會加大設(shè)備器材的投入，致使用電量會越來越多，這就是用電負(fù)荷的增長性。

3.4 用電負(fù)荷的復(fù)雜性

實驗所有的設(shè)備儀器對電氣專業(yè)的要求不僅高而較為復(fù)雜，不僅要考慮設(shè)備儀器的用電量，還要考慮其供電方式、弱電要求、電壓等級、電能質(zhì)量要求等。當(dāng)然，不是每個實驗樓的設(shè)備儀器都要準(zhǔn)確地滿足這些要求，由于實驗項目與研究對象的不同，新建的實驗樓與需要擴(kuò)建的實驗樓都會有各自的側(cè)重點(diǎn)。

4 負(fù)荷等級分類與供電電源

一級負(fù)荷：消防用電設(shè)備，例如消防泵、消防控制室等，地下車庫照明用電，消防應(yīng)急照明，以及對于一些對供電連續(xù)性有一定要求的國家重點(diǎn)實驗樓等；二級負(fù)荷：主要為樓梯用電與通道通電，一些對于供電連續(xù)性有一定要求的實驗樓用電，以及二級生物安全實驗樓用電；三級負(fù)荷：主要為電視，熱水器等不重要電器設(shè)備用電[4]。

5 照明系統(tǒng)

在日常生活中，照明系統(tǒng)的電源一般采用220V，并且主要線路一般采用三相五線的供電方式，而枝干線路一般采用單相三線供電方式。而在照明燈具的選擇方面，一般采用顯色指數(shù)＞80的細(xì)管徑的稀土三基色的熒光燈，其具有發(fā)光高效率性且不會眩目。在燈具的安裝方面，在實驗樓的燈具安裝中要嚴(yán)格控制燈具到桌面的距離，一般要＞1.7m，且燈具安裝要采用吊桿安裝或者將燈具嵌入吊頂內(nèi)安裝。在走廊，樓梯間的燈具應(yīng)該采用發(fā)光二極燈管。除此之外，要對實驗室內(nèi)燈光的不舒適眩光進(jìn)行評價，并且眩光值≤19。

在每個實驗室的出入口都要設(shè)置燈具控制開關(guān)，并且燈具要與外窗保持平行方向控制；公共場合的照明系統(tǒng)設(shè)計，要根據(jù)使用需求及現(xiàn)場實際的天然采光情況，采用分區(qū)或者分組的方式進(jìn)行照明系統(tǒng)設(shè)計，同時采用智能控制器進(jìn)行集中的控制。

每個實驗室都應(yīng)設(shè)置專門的配電箱，每個實驗室的前后墻都應(yīng)設(shè)置電源插座，對于電源插座，應(yīng)該采用220V電壓的兩孔、三孔安全型電源插座。同時每個實驗室都應(yīng)設(shè)置三相電源插座，在插座中要設(shè)置漏電保護(hù)裝置。在無障礙衛(wèi)生間內(nèi)，在距離地面0.5m的位置設(shè)置求助裝置，同時在門外距離地面2.5m的位置設(shè)置聲光報警器。

在消防控制室、電梯機(jī)房等要設(shè)置專門的配電箱，在進(jìn)行地面施工時，要采用防靜電材質(zhì)的地板，同時在進(jìn)行線路鋪設(shè)時，應(yīng)將線路鋪設(shè)在防靜電地板下方。

6 電氣消防系統(tǒng)

實驗樓的消防負(fù)荷為一級負(fù)荷，在對其進(jìn)行供電設(shè)計時，應(yīng)采用雙電源供電方式，并且要保證末端互投?；馂?zāi)報警是一種具有集中性的報警系統(tǒng)，消防控制室由煙霧報警器，火災(zāi)報警器，能夠手動報警的裝置，能夠通過感應(yīng)聲光的報警器，能夠感應(yīng)溫度的報警器，消防報警電話，消防廣播，以及其他可以聯(lián)動控制的設(shè)備等設(shè)備共同組成的。

消防控制室內(nèi)應(yīng)要配置一臺電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備，配電間內(nèi)應(yīng)要配置防火剩余電流動作報警系統(tǒng)，并且應(yīng)該采用總線式報警方式。消防控制室內(nèi)的消防電源監(jiān)控設(shè)備，能夠顯示消防用電設(shè)備供電電源以及備用電源的工作狀態(tài)，同時在發(fā)生故障時，能夠準(zhǔn)確地確定故障位置，并能迅速報警，各個電源設(shè)備的狀態(tài)信息能夠傳輸?shù)较揽刂剖覂?nèi)的圖像顯示設(shè)備。除此之外，在消防控制室內(nèi)，還應(yīng)配置一臺防火門監(jiān)控設(shè)備，能夠有效地監(jiān)控防火門開啟與關(guān)閉的動態(tài)信息，同時如果防火門發(fā)生故障，能夠及時地報警，保證在發(fā)生火災(zāi)時，防火門能夠及時有效地自動關(guān)閉。

7 備用電源

在進(jìn)行一些重要的科學(xué)研究工作時，如果發(fā)生突然的斷電，不僅僅完成經(jīng)濟(jì)上的重大損失，更重要的是造成實驗結(jié)果的缺失，嚴(yán)重影響科學(xué)研究的正常進(jìn)行，因此，可以將這種實驗設(shè)備儀器的負(fù)荷等級提高。在進(jìn)行設(shè)計時，設(shè)計人員可以根據(jù)其用電情況，電源要求等科學(xué)合理選擇備用電源。在實驗樓中，通常情況下，會采用UPS不間斷電源設(shè)備，作為實驗樓的備用電源。

8 配電系統(tǒng)優(yōu)化

8.1 配電級數(shù)

在進(jìn)行配電系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)該盡可能簡單可靠，盡可能地減少配電級數(shù)。進(jìn)行低壓設(shè)計時，一級與二級用電負(fù)荷的配電級數(shù)盡量不大于三級，而對于三級用電負(fù)荷的配電級數(shù)盡量不大于四級。通常情況下，配電系統(tǒng)由變電所、樓層的配電間以及終端配電組成，但是在實驗樓的配電系統(tǒng)中，在每個實驗樓中，都應(yīng)該配置獨(dú)立的配電箱，從而增加一級的配電級數(shù)。而對于大型的實驗設(shè)備儀器，供電電源還應(yīng)該設(shè)置能夠切斷電源的分路開關(guān)。如果本樓內(nèi)沒有設(shè)置變電所，這樣會導(dǎo)致樓座配電室的增加，進(jìn)而致使配電級數(shù)的增加，配電系統(tǒng)的安全可靠性會大大地降低，各級配電系統(tǒng)保護(hù)電器設(shè)施很難配合，實驗樓用電安全得不到保證[5]。

8.2 備用多留

實驗的內(nèi)容、研究對象、所用的實驗方法在不斷變化，并且其變化的時間越來越快，增強(qiáng)配電系統(tǒng)的應(yīng)變能力則是前瞻性的體現(xiàn)，在實際實驗樓建設(shè)過程中，為了提高應(yīng)變能力，一般會采用增加備用電源，雖然這種方式會增加投入資金，但是能很好地與科學(xué)研究的發(fā)展與變化相適應(yīng)。在對配電室的設(shè)計過程中，要合理地預(yù)留低壓柜的位置，在同樣的配電柜數(shù)量的情況下，多設(shè)置一些備用回路，用以應(yīng)對后期實驗設(shè)備儀器增加的情況出現(xiàn)。同時，每個實驗樓內(nèi)都要單獨(dú)設(shè)置配電箱，并且對于一些大型的設(shè)計儀器或者重要的設(shè)備儀器應(yīng)采用單獨(dú)的配電回路。除此之外，實驗樓內(nèi)還應(yīng)設(shè)置數(shù)量足夠多的插座，插座數(shù)量的要求為在滿足實驗樓工藝要求的前提下，還要多出20%～40%的插座數(shù)量。對于插座，應(yīng)采用多種電源，例如：單向穩(wěn)壓、直流穩(wěn)壓以及三相穩(wěn)壓等不同電壓的電源，對于不同的電壓，要做好標(biāo)記區(qū)別工作，防止在實際使用過程發(fā)生不當(dāng)?shù)牟僮?。進(jìn)行實驗樓配電箱設(shè)計時，應(yīng)要預(yù)留出一定數(shù)目的備用回路，并且要把埋管放在吊頂內(nèi)，方便后期實驗樓進(jìn)行改造或者增容。

8.3 平衡負(fù)荷

通常情況下，從樓層配電間對各個實驗樓的供電方式，采用放射式供電方式。當(dāng)實驗樓設(shè)備儀器多并且實驗樓的數(shù)量多的時候，為了保證每個實驗樓的用電量，需要將很多的電纜線路鋪設(shè)在實驗樓吊頂內(nèi)，這無疑增加了實驗樓的施工難度，同時也增加了施工成本。為了科學(xué)合理的解決這一問題，對實驗樓用電情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)實驗樓中的每個實驗樓都達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行的情況很少出現(xiàn)，電氣設(shè)計人員可以根據(jù)這種特點(diǎn)，在樓層配電設(shè)計中，采用在走廊內(nèi)插接式母排的方式，每個實驗樓提前預(yù)留好插接口，這樣既可以滿足用電需求，又可以很好地適應(yīng)設(shè)備儀器的擴(kuò)展。在實際過程中，每個樓層適合哪種供電方式，需要根據(jù)實際情況、技術(shù)水平、成本等方面進(jìn)行綜合性考慮，從而確定選擇哪種供電方式。

9 結(jié)束語

實驗樓比一般公共建筑具有更高的科學(xué)性，不同的實驗室的功能要求也不一樣，進(jìn)而實驗室內(nèi)的設(shè)備儀器也不一樣，每個設(shè)備儀器的用電需求也不一樣。因此，通過分析實驗樓的電氣設(shè)計特點(diǎn)，在滿足實驗樓功能要求的前提下，對實驗樓的電氣設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化與改善，提供一個安全，可靠，高效，節(jié)能的實驗樓供電環(huán)境，為國家科研事業(yè)提供保障。