生物安全洁净室设计应注意的问题

最近几年以来，不少科研单位、高等学校、医院、商检和卫生防疫部门都已经建设了或正要建设生物安全实验室。由于生物安全实验室的专业性强，加上我国相应的规范标准不完善，建设方也缺乏相关经验，在建设中难免存在一些问题。

这里做一些讨论。

实验室设计建设是一个非常复杂的系统工程，涉及到的环节众多，所以，一般实验室的设计建设都会邀请专业的实验室设计单位来承接设计工作，但是，身为实验室工作者，一些基本的实验室设计常识还是要掌握的。

实验室在专业上涉及到化学、物理学、微生物学、分子生物学、生物安全、和感官品评等多个学科，在功能上又涉及到给水、排水、通风、排风、强电、弱电、空调、消防、废气废液处理、供气等复杂的工艺技术，同时还要考虑到环保、安全、可持续性发展等诸多因素，因此是一个复杂的系统工程。

一、合理定位、科学规划

经济成本考量

（1）对于高级别的生物安全实验室，由于其造价昂贵，不宜盲目攀比建设，避免造成浪费。在立项建造生物安全实验室前，首先应对实验室的主要用途，基本的性能指标，以及建造实验室的目的等有透彻的了解。要根据试验对象的危害性确定生物安全实验室的等级，不能盲目的追求高等级，因为级别越高，建造和运行费用也越高。

（2）要平衡初次投资和运行费用之间的关系，不能只追求很低的初投资，选择廉价的设备或简易的系统形式，而忽略了运行费用，避免出现建得起而用不起的尴尬情况。设计时要进行寿命周期费用（life cycle costing）分析方法，经技术经济分析后选择合理、经济的设计方案。

构与建

（1）在构建专业实验室的流程中，“构”的部分至关重要，它包括了实验室的定位和规划，是整个实验室建设的基础和灵魂。

实验室定位是指：实验室在国际、国内的定位（要达到一个什么样的水准）；实验室在行业（系统）内的定位；实验室在社会中的定位（行使政府职能、第三方检测的通用实验室）实验室在所处地理区域的定位。

实验室规划包括两个方面：一是实验室建筑规划，二是实验室工艺规划。实验室建筑规划包括建筑外观、风格、高度、园区布局等；实验室建设之前，需调查实验室需求，其过程包含整个实验室规划的过程，因此需要进行大量前期调研工作，既要明晰自身的需求和未来的发展方向，又要广泛地考察相关单位已建成的实验室，学习其经验和教训。

此外，还应该从理念上充分认识到专业实验室建设是一个复杂的系统工程，既是工作环境的构建，也是对环境造就出的工作方式的构建，而不是仪器和家具的简单组合。

（2)实验室设计应先于土建设计

“构”应先于“建”，只有“构”清楚了，才可以开始“建”。构建就是用专业的手段将抽象构思进行具体实现的过程，包括实验室设计、安装、调试、维护和升级等。

应明确意识到，实验建筑是为实验室建设服务的，是为开展实验活动服务的。目前，由于许多设计人员对相关实验室建设标准和规范的学习不够或认知不足，因此很多实验室在土建设计阶段，没有充分考虑到实验室对建筑的特殊要求。

正确的实验室建设流程是首先考虑实验室的功能定位，结合实验室的工艺要求进行实验室的建筑设计；对于常规的实验建筑，也可以按照通用性良好的尺度先行进行建筑设计。

这就要求建设单位咨询对实验室设计和建造具有丰富经验的专业机构。专业机构在项目建筑设计阶段的及时介入，将对实验建筑，尤其是建筑内部实验室的科学设计起到良好的作用，可避免更多的合规性、科学性、适用性、实用性方面的问题。此外，如有可能最好邀请建筑设计师一起参观其他单位的实验室以加深其认识，这将有利于建筑设计能够更大程度地符合实验室建设的要求。

比较典型的建筑设计问题包括：

（1）未对实验室进行整体的平面规划，分区过于简单或不合理；

（2）未考虑实验区与非实验区分隔的要求，如垂直交通是位置、生活与办公区位置的设置无法符合标准规范要求的问题；

（3）未设计风井，或者风井的位置、大小、数量不能满足要求；

（4）未充分考虑对通风空调要求高的专业实验室的建设要求，如负压生物安全实验 室、PCR实验室、SPF动物房等对建筑层高、进深、开间、柱网等要求；

（5）未考虑特殊室内环境参数的要求，如恒温恒湿室实验室对建筑的要求等；

（6）未考虑建筑呼吸性的要求，无法适应未来实验室的改建或升级要求；

（7）未考虑仪器布置的要求。

三、实验室设计与承建单位的选择

实验室设计与承建单位应选择国内具有丰富经验和一定实力的企业，必须严格考察其设计、研发、生产和施工能力以及资质条件，最好实地考察其已完工的项目和公司所在地。设计单位的设计人员应专业全面、经验丰富、认真负责、队伍稳定。承建单位最好在实验室所在地已承担过建设项目，这样比较熟悉当地情况。

（1）由于想要建造生物安全实验室的单位逐渐增多，一些对生物安全实验室一知半解的公司也想挤入生物安全实验室的建设市场。但由于生物安全实验室的特殊性，特别是在技术上和生物安全上的一系列特殊的要求，如果没有建设过高级别的生物安全实验室或者对生物安全实验室不甚了解，很难建造出合格的生物安全实验室，造成人力物力上的浪费。

一些非正规的单位虽然利用低价竞争，强占市场，已经取得一些工程业绩，然而业绩不等于专业，低价更不等于优质，其所谓的工程业绩，充其量只能是负压实验室，与安全性极高的生物安全实验室相去甚远。

（2）目前国内有能力承接高级别生物安全实验室设计和施工任务的企业并不多，因此用户在选择承建单位时要特别谨慎。应当选择那些曾经设计或建造过高级别生物安全实验室并且具有相关资质的企业，这是对自己负责，也是对社会负责。特别应该强调的是，生物安全实验室的空气净化和负压控制系统比一般的采暖通风空调系统要重要得多，必须进行详细的设计计算。

此外，由于我国地域辽阔，南北方差异较大，因此应考虑便于施工和后续的维护的问题。

设计图纸完成后,请第三方机构和权威专家进行详细审核，以避免出现不合理的设计和重大缺陷。

四、实验室平面布局的设计

平面布局

实验室平面设计是实验室设计的基础，是决定实验室功能设置和功能区布局是否科学合理的关键，是决定每个实验室是否符合法律法规和标准规范要求的前提。只有按照功能分区和工作流程的需求做好相应的平面布局规划才能确保后续的水、电、风等专业的设计，可谓牵一发而动全身。

因此平面布局设计阶段应尽可能地详细考虑工作和发展的需求，合理配置空间，尽量优化整合。

过于繁琐的平面布局，只能增加使用中的不便，并不能真正起多少实际作用；照搬国外简单的实验室布局，也不符合中国的环境特点和管理水平。一些实际工程由于平面布局不合理，增加了初投资和管理难度，有的影响了实验室内的空气洁净度。因此，一个完善合理的布局非常重要，这就要求业主和设计方要有对生物安全的充分理解以及相互之间的充分沟通。

除了布局的优化和仪器设备的摆放位置的设计外，还应充分考虑到人员流动与物品流动的方向是否符合工作要求。例如，为了避免实验人员频繁跑动，前处理室应该和仪器室在同一楼层；气瓶室应尽量与气相色谱仪、气质联用仪等仪器在同一楼层；尽量按功能需求，保证单层面积最优化，以避免楼层面积过多或过少；通常，每一层都要设置消洗室、样品室等辅助用室，以合理利用空间优化实验流程。

五、实验室配电系统设计

实验室的配电系统是根据实验仪器和设备的具体要求，经过专业的设计人员综合多方面因素设计完成的，与普通建筑有很大区别。因为实验室仪器设备对电路的要求比较复杂，并不是通常人们所认为的那样，只要满足最大电压和最大功率的要求就可以了。

事实上有很多仪器设备对电路都有特殊的要求（例如静电接地、断电保护、等电位连接等）。

对配电系统的设计，不但要考虑现有的仪器设备情况，同时也要考虑实验室几年的发展规划，充分考虑配电系统的预留问题及日后的电路维护等问题。为了保证电力的可靠保障，还应考虑不间断电源或双线路设计，不间断电源的容量应符合实际所需并保证一定可扩增区间以满足未来的发展所需。

此外对于某些特殊的区域，如气瓶间则应采用防爆电器元件以确保无安全隐患。墙上的插座应充分考虑需求，例如样品室应留足冰箱的插座、前处理室应预备离心机的插座、门口应预留自动鞋套机的插座、走廊两侧也应考虑到分布一些插座。

实验室工作人员在处理病原微生物、含有病原微生物的实验材料或寄生虫时，为确保实验对象不对人和动植物造成生物危害，确保周围环境不受其污染，对实验室和动物实验室的设计与建造都有特别的要求。依据实验对象的危害程度，一般把生物安全实验室分为四级，其中一级对生物安全隔离的要求最低，四级最高。其中三级和四级属于高级别生物安全实验室，有时也称为生物安全洁净室，即常说的P3、P4实验室。

                        （CRC采编）