手术室净化工程
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浅谈超高洁净实验室电气设计案例

摘要超高洁净室只有少数工程遇到,在某实验室的超高洁净实验室的电气设计中,结合其他普通洁净厂房的经验,注重它的特殊要求,按照需要定制特别产品,较好的完成了本项目的设计和施工,特别是考虑到使用的方便性,得到使用单位的好评。总结出一些经验和体会,希望在今后类似工程设计和施工中有所帮助。 


工程概况 
某实验室工程结构形式,房间单层房内净高20米,长27米、跨度21米,框架结构,顶部为钢架梁、钢筋混泥土顶板,地下4.2米高,地面为0.6米高井字梁,中间铺设通风高架地板,房间四周采用10cm石膏岩棉夹芯彩钢板隔断,设1.1米宽回风夹道,采用10cm石膏岩棉夹芯彩钢板吊顶,吊顶下净高11.2米。整个空间被分为四个区域,彩钢板吊顶、彩钢板隔墙及地面通风高架地板围护成主要洁净实验室区域,区域内要求净化级别7级,工作面高度为1.2米;通风高架地板以下地下室为洁净室下夹层,区域内要求净化级别7级,洁净室回风由地面通风地板经地下室通过侧面通风口送到回风夹道;彩钢板吊顶以上部分是洁净室上夹层,吊顶上可上人进行安装及检修,是各专业为洁净室服务管线的主要敷设区域;彩钢板隔断与框架墙之间围成的区域是回风夹道。 
 
二、设计与施工 
本工程属超高空间、大跨度的净化工程,洁净实验室净高11.2米,在做电气设计需要综合考虑洁净室电气设备选用及安装要求,超高空间的照度及顶部电气设备检修要求,实验室整体美观的要求。不同于一般工程电气设计和施工的地方主要有以下几方面。 
动力系统 
洁净实验室的用电设备的电源设计中,功率特别大的设备一般直接由配电室的配电柜直接引至用电设备,大部分是从配电室将电源供到动力箱,由动力配电箱分别引至用电设备,移动的或功率较小的设备一般由插座或插座箱供电。 
1.1洁净工程的配电室都设在非洁净区,直接给洁净室内的设备供电大型的落地配电柜可以安装在配电室内,避免安装在洁净室内,从配电柜直接引电缆供电到设备。 
1.2洁净室内的动力配电箱安装位置宜选在柱子旁和回风夹道位置,一般选用嵌入式挂墙或落地式配电箱,利用彩钢板包柱和彩钢板隔断,将配电箱嵌入安装。既保证了配电箱不突在洁净室内,不积尘、易清洁,又节省洁净室空间,布置美观。配电箱安装时要注意密封处理,外框与彩钢板要用密封胶密封,配电箱内所有与外部连接的孔洞均需密封处理,防止洁净室漏风和非洁净区灰尘进入洁净室内。 
1.3洁净室内选用用插座或插座箱均应采用嵌入式,嵌入厚度小于9cm,保证可以暗装在彩钢板隔墙内;插座供电还可以采用地面插座,在通风高架地板上开孔安装。插座和插座箱的面板与彩钢板之间要用密封胶密封,插座的底盒和插座箱内所有孔洞均需密封。 
1.4动力供电线路设计 
1.4.1从动力配电箱连接到动力插座或插座箱的线路,可先集中在动力桥架内敷设,经由上夹层或下夹层到安装位置附近,采用镀锌钢管引上或引下,在回风夹道彩钢板墙内暗敷至插座或插座箱。也可从动力配电箱直接使用镀锌钢管在回风夹道或彩钢板墙内暗敷至上夹层或下夹层后,明敷至安装位置附近,再在回风夹道或彩钢板墙内暗敷至插座或插座箱。 
1.4.2从动力配电箱到用电设备的动力线路敷设取决于动力用电设备的电源进线位置。进线位置离吊顶较近的设备,可由动力配电箱引出线路穿镀锌钢管在彩钢板墙内暗敷引上吊顶,水平敷设到离设备进线位置最近的地方,直接引下明敷至设备。电源进线位置离地面较近设备,可由动力配电箱引出线路穿镀锌钢管在彩钢板墙内暗敷引下到下夹层,水平敷设到离设备进线位置最近的地方,直接引上明敷至设备。管路敷设中注意管道穿彩钢板吊顶引下时需要安装专用套管,并使用密封胶密封,所有电缆与保护套管出口处要采取密封措施。 
1.4.3从配电室到动力配电箱的电源进线先在动力桥架内敷设,动力桥架敷设至动力配电箱附近时,从动力桥架引出,穿镀锌钢管从吊顶引下,在彩钢板墙内暗敷至配电箱。如果电缆粗、保护管管径比较大的线路,可以用动力桥架或镀锌钢管在彩钢板与包柱之间引下,或在回风夹道内引下。动力桥架、保护套管在从非洁净区穿入洁净区、回风夹道时,必须做好密封处理。 
1.4.4从配电室直接供到用电设备的电源进线先在动力桥架内敷设,动力桥架敷设至用电附近时,从动力桥架引出,穿镀锌钢管明敷至用电设备。动力桥架在从非洁净区穿入洁净区、回风夹道时,必须做好密封处理;管道穿彩钢板吊顶引下时需要安装专用套管,并使用密封胶密封,电缆与保护套管出口处要采取密封措施。 
1.4.5在净化级别高的洁净室内部分,电线保护套管应采用不锈钢管。 
照明系统 
洁净实验室照明系统包括正常照明、安全照明及疏散照明。正常照明按照洁净厂房设计规范要求洁净室区正常照明照度为300Lx以上,非洁净区的照度为150Lx以上,对照度要求高的可增加局部照明;安全照明作为应急照明的一部分,用以确保处于潜在危险之中的人员安全,根据CIE规定工作场所内安全照明的照度不宜低于该场所一般照明照度的5%;疏散照明作为应急照明的一部分,用以确保安全出口通道能被有效地辨认和应用,使人们安全撤离建筑物,CIE规定疏散照明不得低于0.2lx。考虑实践经验,《照标》规定疏散照明的地面水平照度不宜低于0.5lx。对于疏散照明除了在安装时选用嵌入式诱导指示标志灯 安全出口标志灯,电源保护管在彩钢板内暗敷,并注意密封处理外,设计参数与一般工程相同。 
本工程四个区域中,回风夹道内不设照明,上夹层按一般工程检修照明设计。洁净实验室和洁净下夹层需重点考虑。 
2.1照明灯具的选择 
2.1.1洁净实验室由于净高11.2米,采用普通洁净灯具无法满足正常照度的要求,高空间厂房一般选用气体放电灯或金卤灯,但不能满足洁净要求,而且灯具寿命不长,需经常更好光源或维修,在11.2米高度进行维修或更换光源是非常困难和危险的。所以正常照明所选用灯具需要同时满足照度、洁净和检修方便的要求。 
目前市场尚无满足要求的定型产品,只有设计定制产品。首先必须考虑满足照度要求,光源采用金卤灯;考虑洁净要求,灯具与洁净室内要保持密封;考虑检修必须在吊顶内可以维修灯具和更换光源;同时应考虑密闭灯具散热,灯具材料应采用铝板优于钢板,便于安装,外形方形优于圆形,示意图如下(图2)。 
 
由于金卤灯不能即时启动,不能作为应急照明灯具使用,必须另外选用安全疏散照明灯具。安全照明要求照度较低,可以选用带有蓄电池的洁净荧光灯,在2.8米高度沿彩钢板隔墙安装。正常照明时作为局部照明对实验室照明进行补充,停电后作为应急照明时在断电后0.1s内自动启动应急电源,并维持90分钟以上的应急照明。洁净荧光灯应采用外部造型简单、不易积尘、便于擦拭的材料,灯具有透明或乳白色罩,灯具为斜边,并在四周设有密封条,镇流器应选用高效、节能、维修少的电子镇流器。 
2.1.2下夹层按设计要求为7级,地下室净高为3.6米,可以选用洁净荧光灯,沿井字梁底吸顶敷设。可以在部分洁净荧光灯中加装可充电、免维护镉镍电池组,在停电时该部分灯具作为应急照明使用。 
2.2照明配电箱应选用嵌入式,嵌入厚度要小于9cm,暗装在彩钢板隔墙内。照明配电箱面板与彩钢板之间要用密封胶密封,照明箱内所有的孔洞均需密封处理。照明开关、插座应采用嵌入式,暗装在彩钢板隔墙内,开关、插座面板与彩钢板之间应用密封胶密封,开关、插座底盒内孔洞要进行密封处理。 
2.3照明线路敷设 
2.3.1从配电室到照明配电箱的电源进线先在动力桥架内敷设,动力桥架敷设至照明配电箱附近时,从动力桥架引出,穿镀锌钢管从吊顶引下,在彩钢板内暗敷至照明配电箱。照明电缆可以与动力电缆在同一桥架内敷设,但要做明确区分。 
2.3.2吊顶板上安装洁净金卤灯的供电线路由照明配电箱引出穿镀锌钢管在彩钢板内暗敷引上至吊顶,在吊顶上岩彩钢板明敷至灯具旁,用软管过度与灯具连接,软管长度不得超过0.5米。沿彩钢板明装的洁净荧光灯供电线路由照明配电箱引出穿镀锌钢管在彩钢板内暗敷引上至吊顶,在吊顶明敷至灯具上方,穿镀锌钢管在彩钢板内暗敷引下到灯具接线位置,直接连接到灯具。下夹层洁净灯具荧光灯供电线路由照明配电箱引出穿镀锌钢管在彩钢板内暗敷引下至下夹层,沿井字梁底明敷至灯具旁。 
2.3.3 洁净应急荧光灯的接线要采用五线,其中有两线要接在该回路照明开关前,确保应急畜电池常年处于充电待发的状态。 
电气设计及安装与其他专业之间的协调 
洁净实验室涉及专业非常多,除电气专业外,在上下夹层内还分布着空调、通风风管、给排水管道、热力管道、压缩空气管道、工艺冷却水管道等等其他为工艺服务的管道。在设计及安装中要进行综合分析,做好空间管理,合理分步好这些管线的位置和标高,做到既避免交叉,又整齐美观。要重点注意与彩钢板装饰专业和通风空调专业的协调: 
3.1与专业之间的协调 
3.1.1要注意根据彩钢板包柱、回风夹道的位置合理确定动力配电箱的最佳位置,为保证美观及保证强度,配电箱安装开孔尽量开在一块彩钢板的中央位置。 
3.1.2吊顶上灯具安装位置要根据吊顶彩钢板排版确定布置,兼顾分布均匀,又要尽量在彩钢板中央或对称的位置,可以在彩钢板加工时预留好洞口,既保证了强度,又比较美观。 
3.1.3在配电箱、开关、插座位置确定后,在彩钢板加工时预留暗敷线管的位置,尽量避免现场在彩钢板内钻孔安装,避免损坏彩钢板。 
3.1.4所有管线、桥架穿越彩钢板时均应采取密封处理。 
3.2与通风空调专业的协调 
3.2.1洁净厂房的高效送风口较多,经常会发生与灯具位置打架的情况,应以空调风口为主考虑,灯具布置与之相协调,必要时可接合彩钢板排版情况,对空调风口做小幅度的调整。 
3.2.2合理确定空调风管安装标高,在吊顶上留有照明灯具安装和检修的空间。 
3.2.3电缆桥架敷设位置尽量避开风管密集的地方,要考虑到电缆桥架敷设完成后,方便电缆的铺设和今后的调整或检修。 
三、项目实施后效果 
项目施工完成经验收,洁净度、照度等完全满足要求,电气系统运行正常,实验室内整齐美观。运行后最经常需要维修工作是更换金卤灯光源,在吊顶上随时更换,既不影响实验室的洁净度及正常使用,又非常方便简单,其他检修工作也均在吊顶、下夹层、室内配电箱内进行。 
 
参考文献 
《电子工业洁净厂房设计规范》GB50472-2008 
《洁净室施工及验收规范》GB50591-2010 
北京照明学会照明设计专业委员会 《照明设计手册》中国电力出版社 2006 
中国航空工业规划设计研究院 《工业与民用配电设计手册》中国电力出版社 2005 


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