摘要：生物实验会根据安全等级分为一，二，三，四，四个等级，其中四级为最高等级。本文从工程实例出发，简要介绍了上海某三级生物实验室的电气设计，包括电源、配电，弱电系统等;以便行业内同行互相交流探讨。
关键词：BSL-3(三级生物实验室),ABSL-3(三级动物实验室),供电,配电, 应急电源
1 引言
2003年，传染性非典型性肺炎大规模流行，这场突如其来的疫情灾害，严重威胁了人民群众的身体健康和生命安全，也影响了我国的经济发展、社会稳定。这场疫情，引起国家防疫部门的强烈关注，加速了生物实验室的建设。本文将简要介绍生物室的电气设计，作抛砖引玉之用。
2 建筑概况
本工程是位于上海市某工业区，一栋5层科研楼的顶层，钢筋混凝土结构。建筑面积约为500平米，实验室层高6米，设有夹层马道，夹层层高2.2米，用于检修设备。科研楼的配套用房(变电站)为独立变电所，距离科研楼约50米。本实验室设有两间BSL-3(三级微生物实验室)，三间ABSL-3(三级动物实验室)
2电气负荷
负荷分级：三级生物实验室为一级负荷，其中排风机，生物安全柜及监控设备按照一级负荷中特别重要负荷供电。
本工程的用电设备安装容量为482kw，其中，一级负荷中重要负荷的安装容量为43kw，平均功率密度为960w/平米。
3 供电电源
实验室的常，备用电源由园区变电所的两台变压器分别引来，(两台变压器分别由两路独立的10kv电源供电);两路电源互为备用。实验室的应急电源系统由UPS供电。
UPS电源持续供电时间的选择：实验室常备用电源均失电后，会造成细菌的逃逸，威胁实验室工作人员的安全;UPS应急电源作为实验室常备用电源均失电后的备用，应能保证实验室继续运行一段时间，以方便实验室工作人员对实验对象进行应急处理。通常微生物的灭菌时间为20~30分钟，故设计中所选用的UPS电源的可靠持续供电时间不得小于30分钟。
实验室内设有应急照明，应急照明的备用电源选用灯具自身所带蓄电池，蓄电池的持续供电时间不小于30分钟，其原因如上。
4 配电系统
接地系统：实验室配电采用TN-C-S接地系统，由变电所引来的两路电源在进入科研楼前重复接地，可获得较小的单相接地电压。
配电系统：实验室的负荷等级为一级，常备用电源在实验室配电室内双切后配电给各个分级配电箱;由于生物实验室对运行的连续有较高要求，故没间实验室分别设置独立的配电箱，已避免各间实验室之间的干扰，提高其运行连续性;工作人员进出实验室污染区，需要进行严格的消毒程序，故各间实验室的配电箱均设置在清洁区，以方便应急操作及正常检修。
送排风机及生物安全柜的配电：实验室的生物安全柜柜运行在负压状态下，风速的变化会造成气流的震荡，造成病毒的泄漏，所以要求风速改变时，气流应在4s钟内回复稳定;在常，备用电源切换时，ATSE的切换时间在0.1s~1.5s之间，为了填补这段时间风机及生物安全柜的供电，送，排风风机及生物安全柜的配电箱设有UPS电源，从而为通风系统提供稳定的电源。这也是设不间断电源除了作为应急电源外的另一重考虑。
UPS容量的选取：本项目中，监控自控系统，送，排风机，生物安全柜设有UPS不间断电源。监控自控系统，及生物安全柜的UPS电源容量按其安装容量选取，送排风机考虑其启动电流的影响，UPS电源容量按最大安装容量的1.3倍选取(本工程送排风机均为变频风机)。
5 照明系统
核心实验室的照度不低于350Lx，其他区域的照度不低于200Lx。灯具选用防水型洁净灯，吸顶安装。实验室内设有应急照明，应急照明采用自带蓄电池灯具。实验室照明采用集中控制方式，控制开关设置在实验室洁净区，以方便操作及日常维护。
在实验室设有紫外线灯消毒设备,作为局部消毒之用。紫外线灯消毒分为固定灯具式,移动灯具式.紫外线消毒的效率依赖于灯具的有效辐照剂量, 有效辐照剂量=辐照强度*时间。而辐射强度受其本身穿透介质能力的限制,也就是说灯具的污秽程度，空气的洁净程度及距离均影响灭菌效果。故紫外线消毒灯需要定期清理除污，比较而言，移动式紫外线灯更方便清理，使用更灵活。本工程中采用移动式紫外线消毒灯(实验室大规模消毒，采用关闭实验室后，气体消毒)。
6 弱电系统
门禁系统：实验室设有门禁系统，监控室和核心实验室设为最高安全等级，根据管理规程，对不同的人员发放不同安全等级的门卡，只有取得安全授权的人员方能进入相应安全等级的区域。在实验室紧急情况下(紧急情况包括火灾和病毒泄露，或其他实验人员认为需要撤离情况)，门禁系统应能在监控室和设于核心实验室的紧急按钮控制解除。
信息显示系统：在实验区门外和每间核心实验室门口，均设有液晶显示屏，显示各间实验室内的温度，湿度，压力。当实验室压力超出规定值，应在监控室及实验室内报警，显示屏显示报警原因。
通讯系统：在每间实验室内设有网络插口和对讲电话。网络插口方便实验数据的录入，对讲电话采用红外式，在实验人员不接触的情况下，能与监控室通话。对讲系统采用向内通话受控，向外通话不受控的选择性通话方式，以免实验人员受到干扰。
保安监控系统： 在监控室设置硬盘录像机及监控电源装置等设备。在一更入口，清洗消毒间出入口，提升机口，楼梯间门，内走廊和两个安全门外侧设置抢式摄像头在BSL-3实验室内设置云台式摄像头。在ABSL-3实验室应设置带云台并具有红外功能的摄像头。以便于夜间对动物进行实时观察。监控室即可自动时序切换监控图像，也可手动定点监控某些图像，并设有硬盘录像机记录备查。
自动控制系统：
温，湿度控制：控制系统根据实验室内设定的温度湿度和实际测量的数值来控制空调机组的制冷，加热，加湿和除湿等环节。以保证实验室内温度湿度的控制和舒适的环境。温，湿度的控制是通过调节热泵机组的电子调节阀的开启度来实现。
负压控制：压力的控制采用余风量与压力再设定结合的方式进行。送，排风通过变风量阀及VAV控制器进行控制，送风与排风差值的保持作为基本控制，同时，通过设置在房间内的压力控制器检测压力，当房间内有泄露并导致压力变化时，压力控制器快速将信号送至送，排风VAV控制器，从而快速调节送，排风，使压力回到设定值。房间内的压力控制器及VAV控制器均采用专用的模拟量控制器，通过面板上的旋钮对压力及流量进行设定。实验室压力控制器的压力参考点应采用同一个压力参考点，从而防止压力控制出现震荡。压力参考点可以选在压力相对稳定的实验室走廊内。在送，排风总管道内设有压力传感器，通过压力传感器检测到的风道内压力值与压力设定值比较，对风机进行变频控制，从而实现主风道内的压力平衡。在监控室，自动控制系统应能显示各个实验室内的压力，温度，湿度并可以储存检测数据和打印;在监控室内可以对实验室的温度，湿度数值调整设定。自动控制系统应具备手动和自动两种运行状态，且手动优先，并应能保证自动运行状态下不会由于误操作而切换至手动状态。自动控制系统应能输出各实验室内的即时压力，温度，湿度及缓冲间内的压力值给显示系统。动控制系统在监控室应能对超低温冰箱，培养箱，双菲高压灭菌器，负压小动物隔离器，小动物IVC等运行状态进行实时监测和数据储存。
7 结束语
生物实验室的特殊性，决定了其对安全的特殊要求。实验室生物安全涉及的绝仅仅是实验室工作人员的个人健康，一旦发生事故，极有可能给人群，动物带来不可预计的危害。生物实验室的安全运行，不应过分依赖于实验室设施设备的安全保障作用，更应该加强实验室运行管理制度的建设。
