生物實驗室如何進行規劃和設計

一、概述

生物實驗室設計內容包括制定實驗樓每個部門、每個實驗室的面積和功能要求；制定生物實驗室每間房的建筑、裝修內容，門窗要求，環境控制、電力（照明、通訊及網絡等）、氣體管道、給排水、空調、消防控制、結構等工藝設計的要求；制定每間生物實驗室所需固定實驗設備清單。  

現代化生物實驗室工藝設計/設備規劃，包括按照國際生物實驗室標準及項目工藝任務書的要求，完成生物實驗室固定設備規劃、工藝布置圖、典型生物實驗室放大工藝平面圖、主要立面圖和主要剖面圖；完成生物實驗室固定設備廠商資料及工程設計數據歸總。

二、具體要求

具體地說，現代化生物實驗室建筑工藝設計的要求是：

1.基地環境方面在對基地現狀充分分析基礎上,采用將建筑作為環境背景的設計理念，將單體建筑包容于環境之中。

2.建筑方面主要包括生物實驗室建筑設計、室內裝修材料要求等。

實驗室基本工作區域尺度（ELM），是為保證生物醫學研究的安全運行，而對其所需工作區域尺度的規劃。實驗室的ELM一般包括對操作臺、實驗設備（包括儲藏柜）、工作臺、化學排煙罩以及生物安全柜的長度要求。

實驗室設計當前的趨勢，已經開始朝著規劃區域空間尺度的方向發展，而不僅僅限于規劃區域長度。這種趨勢是起源于模塊化實驗室形式的采用。

建筑面積由于包括流通區域、建筑核心區域、墻體以及公共區域的面積，必然在整體上大于特定功能區域的使用面積。參考根據AIA使用面積與建筑面積的換算方式，實驗室（包括內部流通和功能分配區域）面積的基本換算系數在1.7至2.2之間。換算出的工程總面積在實際規劃時，還需要做相應調整。

實驗室建筑的材料，應該選擇耐用和易清洗的類型，并且應能有助于創造一個舒適安全的工作環境。材料設計的關鍵因素，在于易清洗、易維護、易儲藏并且盡量減少毒害傳播。所選材料作穿墻以及樓板處理時，還必須考慮到保證實驗室人員的安全。

3.結構方面包括生物實驗室結構設計、結構負荷要求等。

由于振動會干擾到實驗室的敏感性儀器，所以設計者們必須考慮適當控制振動，并將振動源放置在遠離敏感性儀器的區域，必須對建筑結構的振動反應進行細致分析。為了控制振動在實驗室區域的傳導，工程師在設計前期需要考慮一些結構因素。

實驗室開間的大小設定，必須考慮到實驗室模塊、功能分配、振動標準和后期發展等，寬度應該根據實驗室模塊的大小有相應變化，既保證靈活性又符合常規門窗設計，且形成統一的實驗室輔助連接的整體。

實驗室模塊內不應設置柱，以免妨礙實驗室的內部流通和空間使用。結構系統與空調系統應緊密協調，防止互相干擾。

4.暖通空調方面包括生物實驗室暖通空調設計、空氣過濾排氣系統、生物安全柜排氣系統等要求。

暖通空調系統必須滿足實驗室研究要求。除對溫度、濕度需嚴格控制外，還需有足夠的通風量，以處理煙塵、異味、空氣中污物，并滿足煙罩通風以及實驗室內熱負荷要求。同時，必須充分考慮系統的可靠性和富裕量。不同性質區域需保證不同的相對壓力,并要根據相關標準從長遠考慮節能問題。

實驗室中間操作罩口，NC最大值不宜超過50dB，除非設備本身允許外，NC一般不宜超過60dB。

暖通空調、水、電、照明設備，需根據可有效利用能源的原則進行選擇，同時，應易于控制管理。防結露最小保溫厚度，需滿足節能標準，并參考國內相關推薦值。建筑圍護材料，必須保證居住者的健康與安全，建議選用環保節能材料。所有耗能系統及部件，要進行全程控制管理，且是否采用熱回收應進行相應的比較評價。

通過對實驗室設備維護費用的經濟分析，選用不同的暖通空調系統。經濟分析應有足夠的數據進行經濟性、能效比的全面計算。經濟分析主要包括工程初投資、能耗、運行費用、系統可靠性、適應性等方面的分析比較。每個系統的選擇需滿足運行的靈活、可靠、易于維護，并預留余量。工程總投資內應包含維護費用。

5.給排水方面包括實驗樓給排水系統設計、設備要求。

給排水系統應與實驗室模塊相符合，且應設計靈活，并預留部分設施以保證實驗室的可靠和持續運行，還要盡量避免在實驗室區域做穿墻處理。

在污、廢水系統方面，應設置生活污水與生產廢水分流排水管網。生活污水處理達到中水回用標準后備用，再回用于綠化及水景補水。科研生產廢水采取局部處理與集中處理相結合的方式。對被毒菌污染廢水及放射性廢水，就近設置失活及衰減處理裝置，嚴格控制，處理合格后排放。

地面雨水經雨水管道有組織匯集，用流槽卵石層過濾后儲存回用，余量及洪水就近排入明渠。

6.強弱電方面包括生物實驗室電力系統設計、室配電系統設計、照明設計、智能化系統設計、保安系統設計、通訊系統設計等要求。

7.消防方面主要指生物實驗室消防系統設計要求。

實驗室建筑防火的特殊要求，應按照當地相關規范考慮實驗室區域的設置，按照實驗室建筑防火規范采用符合防火等級的防火材料，并設置防火閥、自動噴淋系統、防火信號系統、風管煙氣檢測系統、室內消火栓和消防泵等消防設施。

生物實驗室用家具及設備要求，包括衛生器具、工作臺面、化學煙罩、生物安全柜及實驗設備要求。

8.生物實驗室安全方面主要包括常規安全和輻射安全工藝設計要求。

安全健康的指導方針，要求建筑盡可能在工程上對工作人員的安全保護形成有效控制，從而將工作期間潛在的職業危險降至最低。該指導方針還必須與工程師提交的具體建筑設計文件內容相適應，以便安全保護在建筑施工時能夠體現出來。雖然健康安全的方針與工程技術的要求許多內容可以統一起來，但是仍不可能涵蓋所有的因素。因此，建議讓健康安全專家參與建筑設計團隊。

所有實驗室必須保證放射性物質安全可靠地存放。放射性物質的容量和類型，取決于實驗室研究功能的類型和數量。因此，設計者需要根據實驗室的功能要求，來決定供使用和處理放射性物質的必要區域。

所有實驗室必須設有相應的普通級別的廢棄放射性物質存放容器。每個實驗室廢料的存放位置必須標準化，以便于緊急防護人員在火災或意外情況下迅速采取措施。

9.環境保護方面主要包括污水污物處理、噪音防護、輻射防護、生物安全防護等要求。

注意環境保護和適當處理廢料，對于保證實驗室建筑中工作人員、訪問學者的健康，和周圍設施的運行維護，具有十分重要的意義。因此，需對實驗室的有害建筑材料、有害廢料儲備與處理、分散儲備設施、廢液排放、固態廢料的管理與回收、氣體散發等做出嚴格控制。

10.BSL3生物實驗室、動物實驗室規劃/設備規劃方面主要是完成BSL3生物實驗室、動物實驗室平面工藝布置圖、立面圖和剖面圖設計；完成P3生物實驗室、動物實驗室工程設計要求和說明。

生物安全三級實驗室必須設置凈化設備（推薦采用高壓滅菌器）。高壓滅菌器區應滿足相應要求。生物安全三級實驗室的真空系統，必須設置保護性過濾器。當生物安全三級實驗室的氣流與設計不相符時，應有圖像和聲音報警，并應結合實際情況，考慮人員安全及材料的選用，設置高效過濾器。排風夾帶有蒸汽，必須設置相應的過濾器（0.2微米濾水過濾器或等同）。高效過濾器的安裝，必須滿足相應的特殊測試要求。