醫藥潔凈廠房的電氣設計

陸葉

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

近年來，隨著我國人民生活水平的不斷提高，健康成為廣大人民群眾的首要需求，越來越受到重視，由此促進了醫藥產業的迅速發展。醫藥潔凈廠房的設計和施工日益增多，合理的電氣設計在潔凈廠房設計中有著極其重要的作用，成為研究的熱點。本文依據多年潔凈廠房電氣設計的經驗，根據國家相關規范，對醫藥潔凈廠房的電氣設計做簡單論述。

1 潔凈廠房的概念

潔凈廠房也叫無塵車間、 潔凈室（Clean Room）、無塵室，是指將一定空間范圍內空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等污染物排除，并將室內溫度、潔凈度、室內壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動及照明、靜電控制在某一需求范圍內，而給予特別設計的房間。不論外在空氣條件如何變化，其室內均能維持原先所設定的潔凈度、溫濕度及壓力等特性。其具有密閉性、面積比較大、分隔較多、人流和物流走向比較復雜及對空調的凈化要求比較高等特點。

2 照明設計

照明設計分為正常照明和應急照明，而應急照明又分為疏散照明、安全照明和備用照明，如圖1 照明分類所示。

圖1 照明分類

根據醫藥工業潔凈廠房的一系列特點及其工藝的特殊性，對廠房的照明設計提出了更高的要求，通常在設計正常照明之外，還應考慮適當的備用照明，以便在停電等事故發生時，使操作人員能在非火警事故時繼續完成應有的程序及做暫停準備。除此之外，還應設計疏散照明，使人員在火警時沿規定線路安全有序地撤離。另外還需對有特殊要求的生產部位進行局部照明調整，安全照明因涉及防恐慌和高危險區域，一般不予考慮。

2.1 燈具類型的選擇

照明燈具的形式選擇如表1 所示，潔凈區的普通照明燈具需采用凈化燈具，安裝形式宜采用吸頂式燈具，不宜采用嵌入式燈具，因為大量的嵌入式燈具需要吊頂開槽，燈具四周和吊頂材料間的縫隙難以密封，使用過程中清潔維護相對困難，所以潔凈區建議采用吸頂安裝的燈具。首選發光效率高的熒光燈具，均配電子鎮流器，功率因數提高到0.9 以上。

備用照明采用加裝蓄電池的燈具，后備時間≥30 min，用于確保正?；顒永^續進行。

疏散照明采用自帶應急裝置(蓄電池)的燈具，應急裝置的應急時間≥30 min，此外，有爆炸危險的醫藥潔凈區，照明燈具需根據GB50058《爆炸危險環境電力裝置設計規范》[1]選擇符合相應標準的防爆凈化燈具。

表1 照明燈具的選擇

2.2 燈具和開關的布置

燈具開關的布置首先要理清工藝流程中的人員走向和物流走向，一般而言，照明開關放置于人員進入該區域的入口處，并宜放置于該房間的門外。如遇到有多方向開啟門的房間，可根據人流走向適當布置雙控開關以便人員從各方向進入能第一時間開關照明。

潔凈廠房應根據生產要求設置照明，同時根據房間的長寬和吊頂高度計算該房間的照度，再進行合理的燈具布置。

照度計算如下：

實際照度=（燈數×LM×RU×LE×0.8）/（L×W）

LM：燈具光通量

RU：室利用系數

LE：燈具效率

0.8：減光系數

L：房間的長度

W：房間的寬度

根據GB50457《醫藥工業潔凈廠房設計規范》中第3.2.5 條要求主要工作室照度要求是300lx，輔助工作室、走廊、氣閘室、人員凈化室和物料凈化室的照度不宜低于150lx[2]，其余房間參照GB50034《建筑照明設計標準》[3]中所列的照度要求和功率密度值要求，布置合理數量的燈具，對照度有特殊要求的生產部位可設置局部照明。當然燈具的布置方向還應結合該房間中工藝設備的布置，避開大量的暖通風口，盡量做到均布，一般照明的照度均勻度不應低于0.7。考慮到醫藥工藝的特殊性，在對外的出入口處應布置一些相應的電擊殺蟲燈以保證生產過程中藥品的質量。技術夾層或吊頂空間較高的吊頂內應設置一些必要的檢修照明。

此外，在疏散走廊和走廊的拐角處需布置消防疏散指示燈，安裝高度離地1 m 以下，布置間隔不應大于20 m，安全門和疏散出口處設置應急出口指示燈，在廠房的主要生產區域、潔凈走廊、樓梯、人流通道、配電間等處設置一些消防應急照明燈具以滿足火災時人員的安全撤離。對于消防照明的照度，根據GB50016《建筑設計防火規范》中第11.3.2 條規定：疏散走道的地面最低水平照度不應低于0.5 lx；人員密集場所內的地面最低水平照明不應低于1.0 lx；樓梯間內的地面最低水平照度不應低于5.0 lx；消防控制室、消防水泵房、自備發電機房、配電室、防煙與排煙機房以及發生火災時仍需正常工作的其他房間的消防應急照明，仍應保證正常的照明照度[4]。在專用消防口處應設置紅色應急照明燈。

2.3 照明配電

照明系統的電源由變電所低壓側專用饋電線路直接供電，在配電間設置總照明配電箱，再由支路開關放射式引向設于各個區域的分照明配電箱。分照明配電箱不宜設置在潔凈區內，宜就近設置于一般區域的走廊內暗裝，同時考慮美觀、操作和施工的方便性，分區域設置照明配電箱。配電箱應選擇不易積塵、便于擦拭和不易銹蝕的小型加蓋配電箱。通常根據實際設計的回路數由生產廠家非標制作。照明配線采用導線穿鍍鋅鋼管在吊頂內敷設。

2.4 實例

某醫藥公司的制劑車間的部分潔凈區，吊頂高度為+2.7 m，設計選用了帶透明有機玻璃罩的高效吸頂式凈化熒光燈，如圖2 所示。

3 動力配電設計

潔凈廠房內的用電負荷大部分為三級負荷，消防設備及部分工藝設備屬于二級負荷。通常由變電所低壓側引三相四線加PE 線的380V 電源至所在車間的配電間，二級負荷應由兩回路供電。一般情況下醫藥潔凈廠房的配電室需設立在非潔凈區內，這樣便于操作、維護和管理。

3.1 工藝專業用電設備配電

如圖3 所示某醫藥潔凈廠房制劑車間，醫藥行業所用到的工藝設備用電功率一般都較小，但是由于數量眾多，且大都帶有控制單元，以使用直接配電或者插座配電為多，且需按生產區域來設置。從節約經濟的角度出發，大多采用就地設立組合配電箱配電的方法。通常功率小于2.5 kW（～220 V）設備和功率小于6 kW（～380 V）設備，由組合配電箱放射式供電，采用導線穿鍍鋅鋼管在吊頂內敷設。插座的配電要設剩余電流動作保護，組合式配電箱不適合放在潔凈區域內。與設備配套的控制箱也要選用外殼光滑、密封、便于揩拭清理。對于大于2.5 kW（～220V）設備和大于6 kW（～380V）設備采用電纜沿電纜橋架敷設，出橋架進入凈化區域穿外表光滑、易清潔的不銹鋼管引至設備，其余區域則采用穿鍍鋅鋼管引至設備。工藝用電設備一般為三級負荷，但由于制藥工藝的特殊性，部分工藝設備例如制劑車間的凍干機，其停電會使制劑原料報廢，進而造成一定的經濟損失，所以凍干機宜作為二級負荷進行配電，由二路電源為其供電。

3.2 空調專業用電設備配電

醫藥潔凈廠房根據其工藝的特殊性，要保證藥品生產過程中的環境溫度、濕度、潔凈度，有效調節恒定風量，達到一定的換氣次數，這就對空調系統提出了較高的要求。對于空調設備的配電，一般設有電氣聯鎖及配置變頻調速。電動機設備、有電氣聯鎖的空調設備由動力配電箱為其供電，并設計一系列的保護措施，室外設備的配電需設剩余電流動作保護。為空調設備配電的動力配電箱原則上宜放置于空調機房內，空調設備的啟停按鈕一般就近設置于設備旁邊，對于屋頂及吊頂的空調設備還應考慮設置檢修開關。此外，電氣專業的設計還應考慮空調設備的電氣聯鎖控制，常用的聯鎖控制參見表2：

圖3 功率小于2.5 kW 的單相設備和功率小于6 kW 的三相設備配電

表2 空調設備聯鎖方式

3.3 其余公用工程（給排水、冷凍）專業用電設備配電

給排水及冷凍專業的配電方法大致和工藝及空調設備配電相類似。但有時由于這些專業所需的設備電動機功率較大，為不影響電網的供電質量，為這些電動機配電時一般考慮降壓啟動的方式，如星三角啟動或者軟啟動，以防其啟動電流過大對電網造成影響。

最后，醫藥廠房潔凈區的橋架一般采用梯級式熱鍍鋅橋架加蓋板，屋頂采用防腐防水橋架，在潔凈區內大多會設有吊平頂，在進行電氣設計前，要和相關的專業負責人協商，把電纜橋架設在吊平頂內，確定橋架高度和走向，且在穿越墻及樓板處要用防火堵料進行嚴密封堵。

4 消防設計

4.1 消防負荷電源

根據GB50016《建筑設計防火規范》及GB50116《火災自動報警系統設計規范》的要求，醫藥工業潔凈廠房的消防負荷（疏散照明、防排煙風機、火災報警系統、防火卷簾門及消防電梯）一般按二級負荷設計。消防負荷通常由雙電源或者雙回路供電，并在末級配電箱處設置自動切換裝置，末級切換就是為提高線路可靠性而采取的保護措施[5]。

4.2 消防用電設備的配電線路及配電裝置

根據GB50016 要求，消防負荷應采用專用的供電回路[4]，是指從低壓配電室至消防設備最末級的配電箱的配電線路均應與其他配電線路分開，不能與其他動力設備、照明設備等共用回路[4]。其配電線路如穿管保護，暗敷時應敷設在不燃燒體結構內，保護層厚度不小于30 mm；明敷時（包括敷設在吊頂內）需穿金屬管或封閉式金屬線槽，并在表面涂防火涂料或采用隔熱材料覆蓋，導線應選用耐火型。消防用電設備的配電分支線不應跨越防火分區，分支干線不宜跨越防火分區。消防用電設備的配電裝置應設有明顯標志，盤面加注“消防”字樣。消防用電設備的保護開關如確實需要采用剩余電流動作保護裝置的，則該裝置動作只報警不跳閘。

4.3 消防聯動控制

當火災自動報警系統接到火災信號并確認后，通過輸出模塊發出指令并切斷所有的非消防電源。同時，火災發生后，電氣對于空調排煙風機的控制，應打開排煙風口、排煙閥（因潔凈廠房的密閉性及潔凈度要求，潔凈廠房的排煙閥通常為常閉狀態），同時應啟動排煙風機，當火災溫度上升到280℃時，排煙閥關閉，同時停止排煙風機的運行[7]。

5 接地設計

醫藥潔凈廠房低壓配電系統一般采用TN-S 系統，其接地設計一般采用綜合接地方式，不同的接地系統設計應符合等電位聯結要求。

利用建筑物的基礎鋼筋（二根，≥Ф10）及柱子鋼筋（二根，>Ф16）作為接地裝置[4]，并在不能連通處與預埋熱鍍鋅扁鋼相互可靠焊接組成封閉接地網。這些基礎連成的接地網具有較大的電容，其沖擊阻抗是很小的。廠房中的所有電力配線、插座配線均設專用接地線PE 線，各類金屬管道及構件在進入建筑物處與PE 干線作總電位聯結。

電纜橋架內需敷設專用接地線為車間內設備保護接地之用，同時需與就近的接地網可靠連接，為了形成良好的電氣通路，每段電纜橋架之間均需做可靠的跨接，這樣既是安全接地也兼做防感應雷的措施。

除了利用基礎作接地和防雷設計外，在潔凈廠房內產生靜電危害的場所和爆炸危險區域均需進行防靜電接地設計[2]，考慮到潔凈環境的特殊要求，可在吊頂上形成閉合干線回路后，支線從吊頂上穿不銹鋼鋼管引下。

在電氣設計中，如果將各類接地組成一個聯合接地體，接地電阻不能超過1Ω，如測試接地電阻大于1Ω，需在建筑物的外圍地坪下補打人工接地極。

6 結束語

綜上所述，采用專用回路避免電壓頻繁波動的大面積照明設計；重要設備采用可靠的放射式饋電供電；利用建筑基礎鋼筋作接地裝置的接地設計已成為醫藥潔凈廠房電氣設計的三大要素。以上是筆者多年來對醫藥潔凈廠房電氣設計的一些總結和體會，作為電氣設計人員，一定要把握理解規范要求，安全有效進行設計，同時兼顧合理性和經濟性，來確保醫藥潔凈廠房中電氣設備的正常使用，使其發揮更大的作用。

[1] GB50058—2014，爆炸危險環境電力裝置設計規范[S].

[2] GB50457—2008，醫藥工業潔凈廠房設計規范[S].

[3] GB50034—2013，建筑照明設計標準[S].

[4] GB50016—2006，建筑防火設計規范[S].

[5] GB50116—2013，火災自動報警系統設計規范[S].

[6] 工業與民用配電設計手冊 第三版[M].北京：中國電力出版社.

[7] 于公祥.淺談醫藥工業潔凈廠房電氣消防設計[J].建筑電氣，2012，31（6）.