Система электропитания медицинской лаборатории

[Рисунок: План этажа с расположением приточных и обратных воздуховодов медицинской лаборатории. Цветной линейный план, включающий прачечную, моечную, шкаф чистого воздуха, резервное помещение, подготовительную, комнату для культивирования 3, комнату для культивирования 2, комнату контроля качества, вторую раздевалку, зону смены обуви, коридор общей зоны, электрощитовую, склад расходных материалов, испытательную 1, подготовительную, комнату разделения клеток, комнату для культивирования 1, а также чистый коридор, коридор для отходов и т.д.; в левом нижнем углу расположена таблица условных обозначений воздухораспределителей и воздушных заслонок, справа — примечания.]

Примечание: Каждый приточный воздухораспределитель с НЕРА-фильтром оснащен регулирующей воздушной заслонкой соответствующего сечения воздуховода; каждая ветвь обратной вентиляции оснащена регулирующей воздушной заслонкой соответствующего сечения воздуховода.

Рис. 6-34 Схема расположения приточных и обратных воздуховодов

[Рисунок: План этажа с расположением вытяжной вентиляции медицинской лаборатории. Цветной линейный план с составом помещений, аналогичным предыдущему рисунку, включающий прачечную, моечную, шкаф чистого воздуха, резервное помещение, подготовительную, комнату для культивирования 3, комнату для культивирования 2, комнату контроля качества, вторую раздевалку, зону смены обуви, машинное отделение, коридор общей зоны, электрощитовую, складское помещение, комнату для культивирования 1, комнату разделения клеток 2, комнату разделения клеток 1, подготовительную, испытательную 1, испытательную 2, а также чистый коридор, коридор для отходов и т.д.; в левом нижнем углу расположена таблица условных обозначений.]

Рис. 6-35 Схема расположения вытяжной вентиляции

Раздел 4 Система электроснабжения медицинской лаборатории

В лабораторном корпусе размещены лаборатории различных типов, а также приборы и оборудование. Помимо обеспечения электропитания для поддержания специфической среды в лаборатории, система электроснабжения должна также удовлетворять особым требованиям к электропитанию существующих и будущих приборов. Для приборов с компрессорами, таких как центрифуги, холодильные шкафы и низкотемпературные морозильные камеры, сила тока, необходимая для запуска электродвигателя, часто в несколько раз превышает рабочий ток, а момент запуска нередко вызывает колебания напряжения в соответствующей линии; если к одной линии подключено много мощных приборов, возможны сбои в их работе. К микроэлектронным приборам, таким как микробные электрические тестеры, биохимические анализаторы, анализаторы крови и компьютеры, предъявляются относительно высокие требования к качеству электроэнергии; частые запуски мощных приборов генерируют импульсы напряжения, которые легко повреждают компоненты или вызывают такие неисправности, как колебания показаний, потеря данных и т.д. Поэтому при проектировании системы электроснабжения лабораторного корпуса необходимо не только заложить достаточный резерв мощности для удовлетворения потребностей будущего развития, но и обеспечить бесперебойное стабилизированное электропитание. В силу специфики лабораторий система электроснабжения лабораторного корпуса имеет отличительные особенности с точки зрения источников питания, разводки электропроводки, освещения и безопасности. Энергопотребление лабораторного корпуса обычно более чем в два раза превышает его текущее энергопотребление.

I. Источники электропитания лаборатории

Бесперебойное стабилизированное электроснабжение лаборатории является важной частью обеспечения стабильной работы приборов. Чтобы нестабильное напряжение в электросети или внезапные отключения электроэнергии не нарушали нормальную работу лаборатории, обычно устанавливают резервные источники питания и стабилизаторы напряжения. В лабораториях чаще всего используются источники бесперебойного питания (ИБП), которые делятся на две категории: обычные ИБП, которые только обеспечивают бесперебойное питание, но не стабилизируют напряжение, и онлайн-ИБП, которые одновременно обеспечивают бесперебойное питание и стабилизируют напряжение. Выбор конкретного ИБП осуществляется в зависимости от реальных условий и требований к приборам.

II. Разводка системы электроснабжения лаборатории

1. Чтобы предотвратить взаимные помехи при работе мощных приборов, для каждого из них обычно предусматривают выделенную цепь; микроэлектронные приборы и мощные электроприборы не должны подключаться к одной цепи.
2. Точные приборы, требующие бесперебойного питания, должны оснащаться стабилизированным ИБП; лаборатории с потребностью в бесперебойном электроснабжении, например культуральные комнаты и лаборатории биобезопасности, должны использовать выделенные источники питания с двойной защитой.
3. Каждая лаборатория должна быть обеспечена трехфазным и однофазным электроснабжением, главный выключатель питания располагается рядом с входной дверью лаборатории, что упрощает разводку из коридора, техническое обслуживание и включение/отключение питания помещения. Оборудование, которое должно оставаться в режиме ожидания после завершения экспериментов, подключается к отдельной цепи электроснабжения, чтобы его работа не нарушалась при отключении главного питания лаборатории.
4. При проектировании необходимо в полной мере учитывать потребность всех лабораторных приборов в электроэнергии и количество требуемых розеток; на лабораторных столах должно быть установлено определенное количество трехфазных и однофазных розеток; цепи розеток должны оснащаться устройствами защитного отключения (УЗО) при утечке тока; розетки должны располагаться на удалении от моек.
5. Проектируемая система электроснабжения должна разрабатываться с учетом рациональной компоновки, безопасности и удобства использования; помимо удовлетворения текущих потребностей, необходимо учитывать перспективы развития лаборатории и закладывать достаточный резерв мощности для расширения.
6. Во влажных помещениях, помещениях с наличием коррозионных газов или паров, а также в пожаро- и взрывоопасных зонах необходимо выбирать распределительное электрооборудование с соответствующими защитными характеристиками.
7. Поскольку в химических лабораториях присутствуют коррозионные газы, для распределительных проводников необходимо использовать провода с медной жилой. В физических лабораториях допускается применение проводников с алюминиевой жилой.
8. Система заземления лаборатории обеспечивает безопасность персонала и нормальную работу приборов. Основные типы заземления: защитное заземление, антистатическое заземление, заземление цепей постоянного тока и молниезащитное заземление.
9. Если здание (помещение) научной лаборатории питается от сетей с двумя и более разными напряжениями или частотами, предпочтительно предусмотреть отдельные распределительные защитные устройства с четкой маркировкой и различимым обозначением. При питании от одного распределительного защитного устройства необходимо обеспечить надежную физическую изоляцию. Линии с разными напряжениями или частотами прокладываются отдельно, их нельзя размещать в одном кабель-канале. Силовые линии одного и того же оборудования или лабораторной производственной линии, а также управляющие цепи без требований к помехозащищенности допускается прокладывать в одном кабель-канале.
10. Для высотных или многоэтажных зданий научных лабораторий с большим количеством цепей вертикальные участки проводки предпочтительно прокладывать в кабельных шахтах. Силовые кабели и кабели сверхнизкого напряжения (СНН, слаботочные линии) желательно размещать в отдельных кабельных шахтах. При прокладке в одной шахте их располагают на противоположных сторонах шахты. См. рисунки 6-36, 6-37 и 6-38.

[Рисунок: Проектный чертеж системы распределения электропитания напольных розеток лаборатории (план в формате CAD, включает планировку лабораторных и вспомогательных помещений, распределительные фидеры и цепи розеток, кабельные шахты, а также размерные и осевые отметки)] Рис. 6-36 Чертеж системы распределения электропитания розеток лаборатории

[Рисунок: Чертеж распределения электропитания розеток ИБП лаборатории; планировка лабораторных помещений на всем этаже, включая лабораторные зоны, вспомогательные помещения, раздевалки/туалеты/лестничные клетки и лифты, а также красные линии распределения розеток ИБП, с указанием размеров и маркировкой помещений.]

Рис. 6-37 Чертеж распределения электропитания розеток ИБП лаборатории

[Рисунок: Чертеж слаботочных систем (систем сверхнизкого напряжения, СНН) лаборатории — включая помещение для культивирования бактерий, инокуляционную комнату, помещение для приготовления реагентов, помещение для подготовки образцов, помещение для амплификации генов, моечную, зону ВИЧ-лаборатории/буферную зону/подготовительную зону, банк крови, помещение для люминесцентного анализа, иммунологическую, биохимическую лаборатории, лабораторию общеклинических анализов кала и мочи, помещение клинических исследований, помещение приема образцов, помещение приема биологических жидкостей, зону забора крови, дежурную комнату, зону предварительной обработки, кабинет врача, склад реагентов, складское помещение, кладовую уборочного инвентаря, переговорную комнату, кабинет директора, мужскую/женскую раздевалки, лестничные клетки, лифт для отходов и изогнутую навесную фасадную стену в нижней части; на рисунке отмечены точки информационных слаботочных сетей/телефонные точки (например, 2T, T+F, 2T+2F, 4T+F) и кабельные лотки размером 200×100.]

Рис. 6-38 Чертеж слаботочных систем (систем сверхнизкого напряжения, СНН) лаборатории

III. Лабораторное освещение

1. Количество осветительного оборудования лаборатории

Количество осветительных приборов, необходимых для лаборатории, определяется следующими факторами: вид выполняемых работ, цвет рабочих столов, цвета потолка и стен рабочего помещения, расстояние между стационарными осветительными приборами и рабочими поверхностями, а также размер освещаемого пространства.

После определения указанных факторов и требуемых норм освещенности можно подобрать определенное количество осветительных приборов, соответствующих нормам освещенности, как показано в таблице 6-8.

Таблица 6-8 Нормы освещенности в лаборатории

2. Места установки осветительного оборудования лаборатории

Осветительное оборудование следует устанавливать перпендикулярно или по диагонали к рабочим поверхностям: это позволяет унифицировать планировку и исключить тени, отбрасываемые предметами. При установке освещения параллельно рабочим поверхностям обычно возникают тени от персонала, работающего за столом, и от шкафов, расположенных над столом. Если над рабочей поверхностью нет шкафов, осветительное оборудование допускается устанавливать параллельно рабочей поверхности или непосредственно над рабочей стороной поверхности.

Черные или небелые матовые поверхности рабочих столов эффективно снижают отраженный свет и слепящее действие (блики), тем самым уменьшая утомляемость глаз.

Существует множество способов установки осветительных приборов: встраиваемый (скрытый), полувстраиваемый, подвесной, настенный, настольный и коридорный. Разные типы установки обеспечивают разное распределение светового потока. Сочетание стационарных осветительных приборов с акцентным, точечным, высокоинтенсивным и специальным освещением позволяет сделать обычное рабочее помещение комфортным, привлекательным и визуально приятным.

3. Выбор типов осветительного оборудования лаборатории

Люминесцентные лампы обычно рекомендуются для освещения лабораторий: они имеют длительный срок службы, большую светящуюся площадь, высокую светоотдачу и низкое тепловыделение. В лабораториях аналитической химии при визуальном определении точки изменения цвета индикаторов объемного титрования на рабочем месте можно установить люминесцентную лампу. В лабораториях с жесткими требованиями к электромагнитным помехам не следует использовать газоразрядные лампы. В радиационных лабораториях, стерильных помещениях, лабораториях инфекционных микроорганизмов, а также лабораториях, работающих с канцерогенами или токсичными веществами, необходимо использовать встраиваемые светильники для чистых помещений, по возможности скрытую проводку, а выключатели света устанавливать в коридоре снаружи. Лабораторные зоны, предназначенные для выделения микроорганизмов и экспериментов в области молекулярной биологии, должны эффективно защищать персонал и образцы от загрязнения; ультрафиолетовые (УФ) лампы являются наиболее распространенным дезинфекционным оборудованием. Стационарные УФ-лампы, установленные на гладком потолке, должны находиться на высоте не более 2,1 м от пола, а количество УФ-ламп определяется в зависимости от объема помещения лаборатории. При использовании ультрафиолетового осветительного оборудования необходимо убедиться, что поверхности объектов (например, покрытия стен, рабочие поверхности) выдерживают отбеливающий эффект ультрафиолетового излучения. Управляющий выключатель должен располагаться снаружи двери и быть отделен от выключателей управления общим освещением; на входе в лабораторию должен быть текстовый световой сигнал, указывающий рабочий статус лаборатории; во влажных помещениях, местах с наличием коррозионных газов и паров, а также в местах с пожаро- или взрывоопасностью следует выбирать светильники с соответствующими защитными характеристиками; световые указатели эвакуации должны устанавливаться у безопасных выходов и вдоль эвакуационных путей, чтобы эвакуирующийся персонал мог быстро покинуть помещение в чрезвычайной ситуации; в технических пространствах для прокладки трубопроводов должно быть предусмотрено освещение, питающееся от отдельной ответвительной цепи или специализированного распределительного щита (панели). См. рисунки 6-39, 6-40, 6-41 и 6-42.

[Рисунок: Чертеж проектирования системы электропитания освещения лаборатории]

Рис. 6-39 Чертеж проектирования системы электропитания освещения лаборатории

[Рисунок: Однолинейная схема системы распределения электроэнергии лаборатории и таблица параметров цепей; слева показаны входное питание, блок переключения двойного питания, узел учета электроэнергии и молниезащита распределительного щита 2AL2; справа представлена таблица отходящих цепей 1WL1–1WL26]

Рис. 6-40 Схема системы распределения электроэнергии лаборатории 1

Распределительный щит: 2AL2, 56,0 кВт

Примечания к левой однолинейной схеме:

• Входная линия (резервная): WDZBYJ-4×50+E25 → NSX160N-3P/125A+MX
• Входная линия: WDZBYJ-4×50+E25 → NSX160N-3P/125A+MX; C65H-4P/50A
• Переключатель двойного питания: WTS-A-160A/4P
• Узел измерения/учета электроэнергии: V, A, Вт·ч; PD800H-H14; BH-0.66 150/5; WEFPT-125ZR; EFP
• Защита от импульсных перенапряжений: PRD-4P, In = 40 кА
• Примечание к боковой части выключателя: оснащен независимым расцепителем, отключает питание при пожаре
• Примечание под схемой: Электропитание технологического оборудования проектируется отдельно на втором этапе с подключением к распределительному щиту и силовым розеткам.

Таблица параметров цепей (правая часть):

[Рисунок: Однолинейная схема системы низковольтного распределения электроэнергии лаборатории, подпись «Рис. 6-41 Схема системы распределения электроэнергии лаборатории 2»]

[Рисунок: Однолинейная схема системы низковольтного распределения электроэнергии лаборатории, подпись «Рис. 6-42 Схема системы распределения электроэнергии лаборатории 3»]

IV. Источник бесперебойного питания (ИБП) лаборатории

Нормальная работа медицинского оборудования больниц должна гарантироваться стабильным и надежным электроснабжением; качество электроснабжения напрямую влияет на нормальное использование медицинского оборудования, при этом особенно высокие требования к качеству электропитания предъявляет крупное высокотехнологичное точное медицинское оборудование.

ИБП (источник бесперебойного питания, англ. Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply) — это источник бесперебойного питания с постоянным напряжением и постоянной частотой, в конструкции которого предусмотрено устройство накопления энергии, а основным компонентом является инвертор. Упрощенный принцип работы данного ИБП следующий: после поступления сетевого электропитания в ИБП оно выпрямляется в постоянный ток; один поток подается на зарядное устройство для зарядки аккумуляторной батареи, а второй обеспечивает напряжение постоянного тока, необходимое для работы инвертора. Инвертор преобразует постоянный ток в чистый переменный ток частотой 50 Гц со стабилизированными напряжением и частотой, предназначенный для питания нагрузки. При отклонении параметров сетевого электропитания от нормы или его полном отключении питание инвертора осуществляется от аккумуляторной батареи, поэтому он работает постоянно, а электроснабжение оборудования подается без перерывов. Изначально ИБП преимущественно использовались для питания компьютерных систем; сегодня в больницах они также применяются в качестве источника электропитания для относительно важного медицинского оборудования. В медицинской отрасли используется большое количество высокоточного оборудования, а электрическая сеть в период пикового потребления электроэнергии подвержена множеству неполадок, таких как скачки напряжения, импульсные выбросы напряжения, переходные процессы напряжения, перенапряжение или недонапряжение, а также перерывы в электроснабжении. Эти проблемы носят крайне серьезный характер и существенно нарушают работу такого электрооборудования, как компьютерные системы, медицинская техника, коммуникационное оборудование и электронные устройства. Они легко приводят к повреждению оборудования и потере данных, наносят пользователям серьезный экономический ущерб и создают неудобства в работе. Нормальная работа медицинского и биологического исследовательского оборудования должна обеспечиваться стабильным и надежным электроснабжением, поскольку качество питания напрямую влияет на эксплуатационные характеристики медицинской техники. Особенно высокие требования к качеству электроснабжения предъявляются к крупногабаритному высококлассному высокоточному передовому медицинскому и биологическому исследовательскому оборудованию. Поэтому стабильная и надежная система бесперебойного питания (ИБП) как высокопроизводительный источник питания имеет особое значение для защиты медицинского и биомедицинского оборудования. См. рис. 6-43.

[Рисунок: Проект распределения электропитания розеточной сети ИБП в лаборатории — цветной архитектурный план этажа, разделенный на следующие помещения и зоны: комната культивирования бактерий, инокуляционная комната, зона подготовки реагентов, зона подготовки образцов, зона амплификации генов, моечное помещение, зона лаборатории ВИЧ / буферная зона / подготовительная зона, помещение водоподготовительной установки, холодильная камера, зона забора крови, помещение приема биологических жидкостей, люминесцентная зона, иммунологическая зона, биохимическая зона, зона клинических исследований, конференц-зал, кабинет директора, мужская раздевалка, женская раздевалка, зона предварительной обработки, врачебный кабинет, дежурное помещение, зона приема образцов, хранилище реагентов, складское помещение, уборочное помещение, мужской и женский туалеты, грузовой лифт для отходов и другие зоны; распределительные линии выделены красным цветом, во множестве локаций отмечены места расположения оборудования ИБП и розеток, по периметру плана проставлены размеры.]

Рис. 6-43 Проект распределения электропитания розеточной сети ИБП в лаборатории