生物实验室如何进行规划和设计

一、概述

生物实验室设计内容包括制定实验楼每个部门、每个实验室的面积和功能要求；制定生物实验室每间房的建筑、装修内容，门窗要求，环境控制、电力（照明、通讯及网络等）、气体管道、给排水、空调、消防控制、结构等工艺设计的要求；制定每间生物实验室所需固定实验设备清单。  

现代化生物实验室工艺设计/设备规划，包括按照国际生物实验室标准及项目工艺任务书的要求，完成生物实验室固定设备规划、工艺布置图、典型生物实验室放大工艺平面图、主要立面图和主要剖面图；完成生物实验室固定设备厂商资料及工程设计数据归总。

二、具体要求

具体地说，现代化生物实验室建筑工艺设计的要求是：

1.基地环境方面在对基地现状充分分析基础上,采用将建筑作为环境背景的设计理念，将单体建筑包容于环境之中。

2.建筑方面主要包括生物实验室建筑设计、室内装修材料要求等。

实验室基本工作区域尺度（ELM），是为保证生物医学研究的安全运行，而对其所需工作区域尺度的规划。实验室的ELM一般包括对操作台、实验设备（包括储藏柜）、工作台、化学排烟罩以及生物安全柜的长度要求。

实验室设计当前的趋势，已经开始朝着规划区域空间尺度的方向发展，而不仅仅限于规划区域长度。这种趋势是起源于模块化实验室形式的采用。

建筑面积由于包括流通区域、建筑核心区域、墙体以及公共区域的面积，必然在整体上大于特定功能区域的使用面积。参考根据AIA使用面积与建筑面积的换算方式，实验室（包括内部流通和功能分配区域）面积的基本换算系数在1.7至2.2之间。换算出的工程总面积在实际规划时，还需要做相应调整。

实验室建筑的材料，应该选择耐用和易清洗的类型，并且应能有助于创造一个舒适安全的工作环境。材料设计的关键因素，在于易清洗、易维护、易储藏并且尽量减少毒害传播。所选材料作穿墙以及楼板处理时，还必须考虑到保证实验室人员的安全。

3.结构方面包括生物实验室结构设计、结构负荷要求等。

由于振动会干扰到实验室的敏感性仪器，所以设计者们必须考虑适当控制振动，并将振动源放置在远离敏感性仪器的区域，必须对建筑结构的振动反应进行细致分析。为了控制振动在实验室区域的传导，工程师在设计前期需要考虑一些结构因素。

实验室开间的大小设定，必须考虑到实验室模块、功能分配、振动标准和后期发展等，宽度应该根据实验室模块的大小有相应变化，既保证灵活性又符合常规门窗设计，且形成统一的实验室辅助连接的整体。

实验室模块内不应设置柱，以免妨碍实验室的内部流通和空间使用。结构系统与空调系统应紧密协调，防止互相干扰。

4.暖通空调方面包括生物实验室暖通空调设计、空气过滤排气系统、生物安全柜排气系统等要求。

暖通空调系统必须满足实验室研究要求。除对温度、湿度需严格控制外，还需有足够的通风量，以处理烟尘、异味、空气中污物，并满足烟罩通风以及实验室内热负荷要求。同时，必须充分考虑系统的可靠性和富裕量。不同性质区域需保证不同的相对压力,并要根据相关标准从长远考虑节能问题。

实验室中间操作罩口，NC最大值不宜超过50dB，除非设备本身允许外，NC一般不宜超过60dB。

暖通空调、水、电、照明设备，需根据可有效利用能源的原则进行选择，同时，应易于控制管理。防结露最小保温厚度，需满足节能标准，并参考国内相关推荐值。建筑围护材料，必须保证居住者的健康与安全，建议选用环保节能材料。所有耗能系统及部件，要进行全程控制管理，且是否采用热回收应进行相应的比较评价。

通过对实验室设备维护费用的经济分析，选用不同的暖通空调系统。经济分析应有足够的数据进行经济性、能效比的全面计算。经济分析主要包括工程初投资、能耗、运行费用、系统可靠性、适应性等方面的分析比较。每个系统的选择需满足运行的灵活、可靠、易于维护，并预留余量。工程总投资内应包含维护费用。

5.给排水方面包括实验楼给排水系统设计、设备要求。

给排水系统应与实验室模块相符合，且应设计灵活，并预留部分设施以保证实验室的可靠和持续运行，还要尽量避免在实验室区域做穿墙处理。

在污、废水系统方面，应设置生活污水与生产废水分流排水管网。生活污水处理达到中水回用标准后备用，再回用于绿化及水景补水。科研生产废水采取局部处理与集中处理相结合的方式。对被毒菌污染废水及放射性废水，就近设置失活及衰减处理装置，严格控制，处理合格后排放。

地面雨水经雨水管道有组织汇集，用流槽卵石层过滤后储存回用，余量及洪水就近排入明渠。

6.强弱电方面包括生物实验室电力系统设计、室配电系统设计、照明设计、智能化系统设计、保安系统设计、通讯系统设计等要求。

7.消防方面主要指生物实验室消防系统设计要求。

实验室建筑防火的特殊要求，应按照当地相关规范考虑实验室区域的设置，按照实验室建筑防火规范采用符合防火等级的防火材料，并设置防火阀、自动喷淋系统、防火信号系统、风管烟气检测系统、室内消火栓和消防泵等消防设施。

生物实验室用家具及设备要求，包括卫生器具、工作台面、化学烟罩、生物安全柜及实验设备要求。

8.生物实验室安全方面主要包括常规安全和辐射安全工艺设计要求。

安全健康的指导方针，要求建筑尽可能在工程上对工作人员的安全保护形成有效控制，从而将工作期间潜在的职业危险降至最低。该指导方针还必须与工程师提交的具体建筑设计文件内容相适应，以便安全保护在建筑施工时能够体现出来。虽然健康安全的方针与工程技术的要求许多内容可以统一起来，但是仍不可能涵盖所有的因素。因此，建议让健康安全专家参与建筑设计团队。

所有实验室必须保证放射性物质安全可靠地存放。放射性物质的容量和类型，取决于实验室研究功能的类型和数量。因此，设计者需要根据实验室的功能要求，来决定供使用和处理放射性物质的必要区域。

所有实验室必须设有相应的普通级别的废弃放射性物质存放容器。每个实验室废料的存放位置必须标准化，以便于紧急防护人员在火灾或意外情况下迅速采取措施。

9.环境保护方面主要包括污水污物处理、噪音防护、辐射防护、生物安全防护等要求。

注意环境保护和适当处理废料，对于保证实验室建筑中工作人员、访问学者的健康，和周围设施的运行维护，具有十分重要的意义。因此，需对实验室的有害建筑材料、有害废料储备与处理、分散储备设施、废液排放、固态废料的管理与回收、气体散发等做出严格控制。

10.BSL3生物实验室、动物实验室规划/设备规划方面主要是完成BSL3生物实验室、动物实验室平面工艺布置图、立面图和剖面图设计；完成P3生物实验室、动物实验室工程设计要求和说明。

生物安全三级实验室必须设置净化设备（推荐采用高压灭菌器）。高压灭菌器区应满足相应要求。生物安全三级实验室的真空系统，必须设置保护性过滤器。当生物安全三级实验室的气流与设计不相符时，应有图像和声音报警，并应结合实际情况，考虑人员安全及材料的选用，设置高效过滤器。排风夹带有蒸汽，必须设置相应的过滤器（0.2微米滤水过滤器或等同）。高效过滤器的安装，必须满足相应的特殊测试要求。