一、設計實例

該國家級生物安全中心工程，是全國獸藥質量監察業務的技術指導中心，并承擔國家獸醫微生物菌毒種生產、保藏管理中心的任務。其中生物安全三級動物隔離實驗室最大實驗動物為牛，為國內目前該級別實驗動物最大也是唯一的項目，是國家重點項目。該生物安全實驗室中心項目的設計和施工歷時5年多，項目總用地面積160245.09m2，總建筑面積29865.84m2。

建設場地內規劃建設項目共13棟，總體布局為兩個區，即實驗區和生活管理區。根據GB50346—2004及環評報告的要求。規劃各實驗室之間距離約為20m，實驗室與周邊道路的距離為50m。主要建設內容有:生物安全Ⅱ級實驗室(菌種樓)、生物安全Ⅱ級實驗室(檢測樓)、生物安全Ⅲ級實驗室、生物安全Ⅰ級動物隔離實驗室、生物安全Ⅱ級動物隔離實驗室、生物安全Ⅲ級動物隔離實驗室、菌毒種保藏庫、菌毒種備份庫、危險品庫、污水處理站、管理培訓樓及輔助建筑。

二、總圖設計

作為一個實驗室建筑群，該項目總圖設計更加復雜(見圖2)。根據規范規定，實驗樓應該布置在當地最大頻率風向的上風側或全年最小頻率風向的下風側。由于本地冬季主導風向為西北，因而將污物相對集中的動物實驗區安排在基地下風向，即基地東側;而生物安全實驗區則布置于基地的西北側。在實驗區內，各樓之間以長廊相接，形成一系列院落，并共同圍合出中心景觀帶。實驗區輔助用房分散布置于動物實驗區和生物安全實驗區，便捷而高效。沿南側某市政路開設基地的主入口，辦公、實驗和外來培訓人員和車輛均由此出入。

在基地東西兩側分別開設服務于實驗區的出入口，用于實驗物品、實驗設備、動物及其飼料、生活垃圾等雜物的出入。北側實驗區道路根據防疫、衛生、運輸和消防要求，分為人員通道(內環路)和物品通道(外環路)。實驗區南側與辦公生活區道路相接，在此處設置安全崗哨，以控制辦公生活區的車輛進入實驗區，維護實驗區的安全在實驗區內部，生物安全實驗室與動物實驗室可通過廊道、廣場、林間小徑相互聯通，既聯系順暢又無相互干擾。在實驗區四周以及實驗區與辦公生活區之間設置50m寬綠化隔離帶，以便緊急情況下采取措施防止病毒擴散。

三、流線設計

根據該項目特點和設計要求，確定了各生物安全實驗室的流線，包括人流，物流，動物流線，其中還各自分開污流和凈流。流線設計是實驗室方案設計階段的重點，也是實驗室設計是否符合和滿足項目使用的關鍵。下面以典型的生物安全三級實驗室中的大動物區為例說明各流線和功能分區。

1.動物流線

生物安全三級動物隔離實驗室大動物區的物流線。1)哺乳動物(大動物、中動物)人畜共患病實驗單元動物流線:動物消毒、緩沖、走廊、緩沖、實驗室、解剖室、污物處理、污物后室。2)哺乳動物(大動物、中動物)非人畜共患病實驗單元動物流線:動物消毒、緩沖、走廊、緩沖、實驗室、解剖室、污物處理、污物后室。

2.人流流線

實驗人員進入實驗區在一更脫下自己的衣服，進入二更，換上防護服，如果做有感染動物的實驗，需要帶防護面具。按照規范規定，當具潛在危險的物質極有可能濺到工作人員時，應使用塑料圍裙或防液體的長罩服。在這種工作環境中，還應穿戴其他的個人防護裝備，如手套、防護鏡、面具、頭部面部保護罩等。實驗室配備三套呼吸防護裝備:正壓服，然后進入緩沖間。實驗室工作人員分別由實驗樓西側刷卡進入，登記后進入實驗區。1)哺乳動物(大動物、中動物)人畜共患病實驗單元人員流線:一更、二更、緩沖(穿防護服)、走廊、緩沖、動物實驗室或解剖室、緩沖、化學淋浴和淋浴、緩沖(脫防護服)、走廊、緩沖、淋浴、更衣。2)哺乳動物(大動物、中動物)非人畜共患病實驗單元人員流線:一更、二更、緩沖、走廊、緩沖、動物實驗室或解剖室、緩沖、走廊、緩沖、淋浴、更衣。

3.物品流線

這里的物品指的主要是實驗人員的防護服、工作服等循環使用物品經二次高溫滅活后在清潔區內清洗間清洗干凈后打包，再經一道高壓滅菌器消毒烘干后送入隔離走廊，由工作人員帶入三更或二更備用以及實驗樣品等。1)哺乳動物(大動物、中動物)人畜共患病實驗單元物品流線:外走廊、潔物儲存、走廊、傳遞窗或緩沖、動物實驗室或解剖室、解剖室、污物處理、污物后室。2)取樣樣品流線:解剖室、走廊、緩沖(傳遞窗)、污物后室。3)人員入口處淋浴間的衣服流線:淋浴、緩沖、走廊、緩沖(傳遞窗)污物處理(雙扉高壓鍋)、污物后室。4)哺乳動物(大動物、中動物)非人畜共患病實驗單元物品流線:外走廊、潔物儲存、走廊、傳遞窗或緩沖、動物實驗室或解剖室、解剖室、污物處理、污物后室。5)取樣樣品流線:解剖室、走廊、緩沖(傳遞窗)、污物后室。6)人員入口處淋浴間的衣服流線:淋浴、緩沖、走廊、緩沖(傳遞窗)污物處理(雙扉高壓鍋)、污物后室。

四、污物處理

流線設計完成了，污物處理方式也要設計好，本項目的污物處理方式為:固體廢棄物的處理。這種方式是指所有固體廢棄物運出實驗樓后，用專用車輛運往本研究所專用固體廢物填埋場進行衛生填埋處理，達到危險固體廢物無害化處置的要求。液體污染物處理的方式為:生物安全Ⅲ級動物隔離實驗室排放的生物廢水含有生物活性成分，對該部分廢水采取高溫滅活的處理工藝，污水經實驗室內地漏初級過濾后進入活毒廢水前處理系統，經2～3道格柵過濾后，用水泵輸送至活毒廢水儲罐暫存，用序批式滅活罐分批處理，達標后排入所區污水處理站。

五、輔助房間

設計好流線和污物處理方式后，主要實驗室的方案基本成型，下面就是輔助房間的設計，如污水、廢水排水和處理，尸體處理設備的布置，菌毒種保藏庫、鑒定庫、液氮庫等庫房、空調機房、配電室、網絡機房等。一旦確定好這些輔助房間，實驗室的方案就基本完成了。根據國內同類項目的經驗，一般將污水廢水排水和處理，尸體處理，放在地下一層。空調機房設在屋頂。其他房間可以根據房間布局調整。

六、氣流組織

最后要做的工作，就是氣流組織了，也就是確定各個房間的壓力。這是由工藝根據實驗的內容，潔凈要求和危險性提出，流程是首先確定各建筑飼養動物的級別，如基礎級實驗動物、清潔實驗動物、無特定病原體(SPF)實驗動物、悉生或無菌實驗動物，各種動物對應的環境不同，比如SPF級要設計屏障環境，甚至是隔離環境，而且對應的籠具也不同，有的對應獨立通風籠具(IVC)，有的是隔離器或層流架。確定了動物也就是確定了籠具和環境，環境要求的壓力和壓差不同，有的房間要正壓，是正壓實驗室，有的負壓，是負壓實驗室。這些都是根據實驗性質，實驗動物級別確定的，不能簡單定義。以本實驗室項目為例，SPF級動物放置在隔離環境中，通過隔離器實現，房間設計為屏障環境。作為建筑專業，必須了解各房間壓力和壓差，潔凈度等級，了解動物籠具類型，才能很好地配合工藝和設備、電氣專業進行設計，如確定門的方向、層高、房間荷載等。

七、室內設計

在施工圖階段，與其他類型建筑不同的是，實驗室建筑房間詳圖不能由內裝專業完成，而是建筑師來做，因為各個實驗室需要的技術要求非常苛刻，對美觀不那么嚴格。作為動物實驗室項目，需要考慮的非常周到，一絲一毫都不能馬虎，建成后驗收對其中嚴重缺陷的項目有些設計失誤應該在一開始就避免，下面簡單列舉幾個容易犯的錯誤，基地人員出入口兼做動物尸體和廢棄物出口;未設置動物尸體與廢棄物暫存處;屏障環境設施的衛生間置于凈化區內;負壓屏障環境設施沒有設置無害化消毒設施;屏障環境設施凈化區內地面與墻面相交位置未做半徑不小于30mm的圓弧處理;沒有防止昆蟲、鼠等動物進入和外逃的措施，凈化區變形縫做法未滿足潔凈要求等。可以看出，在動物實驗室設計的各個階段，甚至是最后的施工圖詳細設計階段，都要具備清楚的概念和相關的知識和經驗。

八、結語

實驗室建筑中流線是第一要素，設計時不但要處理好總圖流線關系，更要處理好建筑內物流、人流、動物流線，并根據實驗功能進行潔污分流，合理分區，針對不同實驗室的需求設置壓力差，從而達到實驗安全，保護實驗人員的目的。所有的設計均圍繞流線設計展開。其次，就是實驗器具比如高壓鍋、生物安全柜，尸體處理器等對實驗室設計的影響要提前落實。最后，工藝條件的各專業協同落實，才是最終保證動物安全實驗室的成功設計。

作者：馬凈 單位：中國建筑科學研究院中國建筑技術集團有限公司