实验室用电与照明

一、实验室的供电
实验窒用电主要包括照明电和动力电两大部分,而动力电主要为各类仪器设备用电,同时还用于为实验室服务的电梯、空调排风.水泵、送风等方面的电力供应。因此，实验室的供电系统是实验室最重要的基本条件之一。
实验室的供电电源，主要取自城市低压工频三相交流公用电力网。当实验室内的总用电设备容量较大时,例如超过100kW以上,而附近的低压公用电力网对承受这一负荷 有困难时,则供电电源可取自城市高压三相交流电力网。有些实验室还需要直流电源和中频交流电源等。使用城市低压电力网时,在实验室的供电设计中主要是选定引入电源的进户点问题。当由城市高压电力网供电时,就要设置实验室专用的变电所,将高压转换成低压。这时,变电所位置的选择是设计中首先要考虑的问题。变电所可以设置在建筑物内部,也可以设置在建筑物的外部，但必须靠近实验室。当要求供电电压稳定时,需装置稳压器。小容量的直流电源可由蓄电池组、整流器等设备供电。直流用电量大时,要设置直流发电机组或大容量的可控硅整流器等设备供电。中频供电一般需设置中频发电机组。
1.实验室的供电特点
一幢实验大楼内有诸如化学的和物理的各种实验室,还有大量的铺助房间,如天平室、准备室、仪器室、化学品存放室。此外，可能还有电子计算机房、高频发生器室、压缩瓦瓶贮放室以及通风机房玻璃器具制作室等。有的房间内装置着固定的电气设备,有的房间内则并没有固定的电气设备,但在工作或实验进行时,将使用大量电气设备和电气操作的仪器，情况是非常难以具体说明的。就电气设备的种类而论，有的是单相供电的，有些是用三相电源的。在设备容量方面则有些设备几瓦、几十瓦，有些则大到几百千瓦。随着科学的不断发展，新的实验仪器的日朝异,即使是从事专业的技术人员,有时也难于提出明确的供电要求。因此，从大量的调查研兖和设计实践中得出下述几条有关实验室供电设计的经验。
(1)每实验室内都要有三相交流电源和单相交流电源，,要设置总电源控制开关,当实验室内无人时,应能切断室内电源。
(2)室内固定装置的用电设备，例如烘箱恒温箱、冰箱等，如果是在实验进行中使用这些设备，而在实验结束时就停止使用的，可连接在该实验室的总电源上;若实验停止后仍须运转的，则应有专用供电电源,不至于因切断实验室总电源而影响其工作。
(3每一实验台上都要设置一定数量的电源插座，至少要有 一个三相插座，单相插座则可以设2-4个。这些插座应有开关控制和保险设备，以防万发生短路时影响整个室内的正常供电。插座可设置在实验桌桌面上或桌子边上,但应远离水盆和煤气、氢气等喷嘴口，且不影响桌上实验仪器的放置和操作。有的实验室将插座安装在实验桌下面的抽屉内或柜子内，这种安装位置在使用上很不方便,以不采用为好。
(4)在实验室的四面墙壁上，配合室内实验桌、通风柜、烘箱等的布置，在适当位置要安装多处单相和相插座。 这些插座一般在踢脚线以上,以使用方便为原则。
(5)化学实验室因有腐蚀性气体，配电导线以采用铜芯线较合适，物理实验室则可以采用铝芯导线。至于敷线方式，以穿管暗敷设较为理想。暗敷设不仅可以保护导线,而且使室内整洁，不易积尘,并使检修更换方便。

一般地说，化学实验室使用的电气设备容量较小,物理实验室使用的电气设备容量较大。当实验室正式使用以后，才发现供电容量不够大。因此,在对实验室的供电设计中必须在供电容量方面留有余地。

有一种灵活性较大的实验室供电方式，是将输电导线穿电管敷设在一悬空的管道内,其上装有插座。这种装置的优点是避免在室内地面上有许多立管,从而使室内布置非常灵活。
2.实验室用电的负荷
实验室用电负荷问题是在实验室新建或改扩建时必须考虑的问题，目的是为了合理选用导线材料、开关设备和确定变压器容量等,可节约投资并保证电气设备的正常运行。
由于实验室用电设备品种繁多,要求各异,设备容量大小悬殊，使用时间参差等许多原因，采用理论计算方法可能与实际情况相差很大。例如化学实验室可同时容纳多人进行同一项分析实验,可能在同一时间内使用数台电炉,这种特殊的实验用电要求供电能满足实际的需要。
因此，对于实验楼供电的负荷计算就没有一-定的规律可循。建议在对实验楼供电的负荷计算时，要进行充分的调查研究,要获得详细的用电设备资料和考虑到各种可能。对每个实验室应以最大负荷为依据，尽可能满足该实验室的当前和发展中的负荷，要求出半小时内同时使用的最大负荷总值,作为该实验楼供电总负荷的参考值,以确定选择供电电源或变压器容量的依据。
3.实验室的供电系统
实验室的供电设计中首先要决定电源引人建筑物的位置,这个位置称为电源的进户点。
就实验楼建筑物和城市电力网的相对位置考虑,电源进户点应选择在该建筑物靠近电力网的一侧。就建筑物内部而言,进户点的位置考虑设置在整个大楼内用电负荷分布的中心附近。由于电源进户端装有电表、总控制开关和保护器等电气设备，就要求装置这些设备的地方既是安全的,又是安装和检修方便的。从安全观点而论，要求在发生电气故障时工作人员可以迅速切断电源。所以进户点又应该是在交通比较方便的地方。因此，有关进户点的选定问题，要在整个建筑物的设计方案中具体加以分析，还要各工种设计之间取得协调。方案初步选定后，有时还应征求当地电业管理单位的意见并取得同意后，才能作为选定进户点的最佳方案。
从建筑物外部穿越建筑物外墙进人户内的这一部分 导线称为进户线。从城市电力网接到建筑物外墙进户线端的这一部导线称为接户线。 对于使用高压电力网电源时，进户线和接户线般采用根电缆埋地敷设方式。 在电表箱中装有电度表、总控制开关和保护熔丝盒及分路熔丝盒等电气设备。
按《低压用户电气装置规程》中的规定:总熔丝盒、计量电表、总开关及分路出线婚新保护器等，原则上应集中装置在一处， 北安装位置应能保证工作安全。量电及配电装置不应安装在,易燃纤维或灰尘特别多的场所。总熔丝盒也可以单独安装在进户线端的干燥的墙上。《规程》中规定：架空线进户点的高度-般不应低于室外地坪标高的3.7m。 电表板一般安装在进户点的附近，与进户点的最大距离在10m以内为宜。《规程)规定 电表装置高度一般取表中心线着挂装在墙面上时称为明装电表箱:如果嵌装在高洞内就称为暗装电表箱。是明装还是暗装，要按建筑物的具体要求而定。至于电表箱的尺寸，需视箱中所安装的设备多少及其尺寸而定。但这种箱子的厚度,包括箱门在内，般在2Scm左右。电表箱的安装位置应在选定进户点的同时就决定下来。
在配电系统的出线较少和分支线路上设备容量较小时,配电部分电气设备可以和电度表合装在一只箱子内。这种电表和配电系统装在一起的箱子尺 寸较大，暗装时须在墙上预留较大的墙孔。
配电系统出线多时和分支线路上设备容量较大时,往往采用单独的配电盘或成套的配电箱或配电屏。配电盘和成套配电屏一般都是明装式，成套配电箱则有明装和暗装两类。如果在实验楼设计中,配合进户点的选定而给进户装r和配电设备以一定大小的专用房间，这种处理方式在实际，上是可以加以考虑的。
4.变电所
当建筑物内的电气设备容量较大时,或者在建筑物附近的低压电网不能承受该负荷时,就要从高压电网中取用电能。常用的电气设备和照明是不许可直接连接到高压电网上去的,必须先将高压转变成低压才能使用。交流电压的转变要用变压器。安装变压器的房间称为变压器
室。引人变压器室的高压电源和从变压器室引出的低压电源都要有一套控制和保护设备。一个完整的变电所就是有变压器室、高压开关室、低压配电室以及值班室等附属房间的组成体。简单的变电所的变压器有时可以设置在室外露天，这就称为露天变电所。为某一建筑物服务的变电所则称专用变电所。如果将变电所设置在建筑物旁边而利用主建筑物部分外墙者称为外附式变电所。若变电所设置在主建筑物内部的就称为内附式变电所。就实验楼的供电来说，如果需要变电所时,以外附式变电所较为理想,因为这种方案可不占用实验楼内部的试验用面积，而变电所本身又利用了实验楼的部分外墙。同时变电所在主建筑物外部，对变压器的安装、运输以及检修维护等都很方便。
5.配电系统
(1)适宜的配线系统。一般设计新建筑中的配线,应考虑到为今后的发展留有余地,以避免重大的改装。此外,应注意保证购置的新设备或局部的重装设备不应使原有线路增加过度的负担。决不要用增大保险丝的方法来补偿超负荷的线路。熔断丝或过电流保护装置的安装是以它们所能保护的一定导线系统的能力为基础的。
(2)供电的接地。实验室供电方面的接地主要是为了用电安全和保证电气设备的正常运行,属于安全接地范围。在供电系统中性点接地时,则所有电气设备的不带电金属外壳都须采用安全接地措施。要注意的是在同一供电系统中，不允许同时采用接地和接零。
实验室除用电安全保护接地或接零以外,有些设备对接地有特殊要求，例如屏蔽接地就要求有单独的接地系统，电子计算机房的接地和高频屏蔽接地要求也各不相同。各种接地系统间要保持一定的距离，以免彼此干扰。建筑物的防雷接地必须和安全接地分开。
有关具体的接地措施应参照国家标准规范进行处理。
(3)地板上的电器插座。如果实验室设备中装有地板插座箱，为了防止水、溶剂、酸或其他外来物质进入导线管，应定期对线路进行检在和维修。应安装密封垫和专门的保护装置进行预防性的养护。拖地板时，插座箱周围的地面应防积水。
（4）线路设计和保养
实验空所川的个部线路应能耐受各种条件，不仅能适用于干燥的条件，而且应能耐澜,并能在温度达到75C的地方使用。
在实验室用房成转波实验用房中的一切原有线路系统，每年至少应仔细检套和试验一次。损坏十分明显的地方,均应该用符合现行标准的线路代替。
(5)电器插座的数目和位置。应提供足够量的电器插座,避免装上延长的电线线路，在科研实验室中每块播板上应有四个双重的插头。从墙上任一点、工作台或工作地点到最靠近循座的距离不能大于1.83m。
(6)插座的标记。所有直流线路应与交流线路接头有明确的标记和区别。
(7)辅助供电。对控制排风扇、进出口照明进出口指示和紧急情况下的报警装置、均应提供辅助电源。至少对电梯和其他紧急备用的或火警和安全监督的设备应提供辅助电源。辅助电源应能从一个远距离的地方自动启动或人工启动。在需要的地方，尤其在科研实验室中,有
的插座也可连到辅助电力系统，以阻止实验产品或数据的损失。
在某些情况下,由组合电池供给备用灯的电源，由单个电池供给辅助的警报系统。
二、实验室的照明
1.最低照度标准
实验楼内有各种用途的房间,对照度的要求也不一样。凡进行精细T作的房间就要求比进行粗糙工作的房间要有较高的照度。要求照度高,就须多装灯具或增大光源的容量.也需要增加建设投资和经常费用(主要是电费)。所以照度标准必须适应国家的经济条件和生活水平。
每个国家都结合其具体条件制订了最低照度标准供照明设计之用。
最低照度标准是通过大量调查研究和实测分析而制定的。在实际的照明设计中，总是略高于最低标准，这是因为照度计算中许多因素,例如墙璧与天棚的反射，灯具在使用中的清洁程度和光源效率的降低等都必须是估计值。
2.灯具
灯具是光源和控照器组合的总称。控照器的作用是使光源所辐射的光通最产生特定的配光特性和避免光源对眼睛所引起的眩光作用。美观也是灯具的重要方面。选用何种灯具要求建筑设计和照明设计之间取得充分协调。
实验内部采用的光源，目前常用的是白炽灯和荧光灯。实验室、教室办公室内以采用荧光灯较合适,因它的发光效率高,发光面积大而眩光小,使用寿命长。它的缺点是当环境温度在10C以下时启动点亮较难。有空调恒温的房间内,因荧光灯镇流器会产生热量而须将镇流器移装到室外。当室内色调较低时荧光灯的光色也住住显得阴沉。白炽灯适用于走廊楼梯间以及生活用房的照明。有爆炸.着火及腐蚀性气体的场所，须采用防爆密闭式灯具。现代实验窒也采用三基色节能灯。用于实验室的灯具多采用吸顶灯，这样既可以起到防尘作用，也可以防酸腐蚀，同时可以避免光源对眼睛引起的眩光作用。
3.实验室的照明设计方案
一般化学和物理实验室房间面积较大,在实验桌上的平均水平照度、当光源采用白色荧光时应在100lx以上。要求灯具布置均匀。灯具离开实验桌台面的高度应为1.8-2.0M。

天平室内目前都使用电子天平，都具有自备照明或显示装置,因此对一般照明的照度要求较低，略同于教室的照度要求就足够了。如果是直读式天平，则一般照明应在100lx以上。
电子计算机房的照明，当有空调设备是，照度要求高一些可使工作人员在长时间操作情况下精神比较舒适,一般照度 在150 ~ 200lx。这种房间内因有隔热层和吊平顶,因此,灯具以吸顶或嵌装在吊平顶内较好。
三、自然采光
白天在室内工作一般都用自然光。这种采光方法是墙壁上开窗,或在屋顶上设置天窗。好的自然光能够使人的心情变得愉快,从而提高工作效率。好的自然采光设计要合理利用场地信息,全面考虑光线、热舒适度、私密性、噪声、视觉、使用功能等,也就是综合考虑环境、建筑与人三者之间的关系。