一、設(shè)計實例

該國家級生物安全中心工程，是全國獸藥質(zhì)量監(jiān)察業(yè)務(wù)的技術(shù)指導(dǎo)中心，并承擔國家獸醫(yī)微生物菌毒種生產(chǎn)、保藏管理中心的任務(wù)。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(nèi)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(shè)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(shè)場地內(nèi)規(guī)劃建設(shè)項目共13棟，總體布局為兩個區(qū)，即實驗區(qū)和生活管理區(qū)。根據(jù)GB50346—2004及環(huán)評報告的要求。規(guī)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(shè)內(nèi)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(xùn)樓及輔助建筑。

二、總圖設(shè)計

作為一個實驗室建筑群，該項目總圖設(shè)計更加復(fù)雜(見圖2)。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，實驗樓應(yīng)該布置在當?shù)刈畲箢l率風向的上風側(cè)或全年最小頻率風向的下風側(cè)。由于本地冬季主導(dǎo)風向為西北，因而將污物相對集中的動物實驗區(qū)安排在基地下風向，即基地東側(cè);而生物安全實驗區(qū)則布置于基地的西北側(cè)。在實驗區(qū)內(nèi)，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(qū)輔助用房分散布置于動物實驗區(qū)和生物安全實驗區(qū)，便捷而高效。沿南側(cè)某市政路開設(shè)基地的主入口，辦公、實驗和外來培訓(xùn)人員和車輛均由此出入。

在基地東西兩側(cè)分別開設(shè)服務(wù)于實驗區(qū)的出入口，用于實驗物品、實驗設(shè)備、動物及其飼料、生活垃圾等雜物的出入。北側(cè)實驗區(qū)道路根據(jù)防疫、衛(wèi)生、運輸和消防要求，分為人員通道(內(nèi)環(huán)路)和物品通道(外環(huán)路)。實驗區(qū)南側(cè)與辦公生活區(qū)道路相接，在此處設(shè)置安全崗哨，以控制辦公生活區(qū)的車輛進入實驗區(qū)，維護實驗區(qū)的安全在實驗區(qū)內(nèi)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(lián)通，既聯(lián)系順暢又無相互干擾。在實驗區(qū)四周以及實驗區(qū)與辦公生活區(qū)之間設(shè)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(shè)計

根據(jù)該項目特點和設(shè)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(shè)計是實驗室方案設(shè)計階段的重點，也是實驗室設(shè)計是否符合和滿足項目使用的關(guān)鍵。下面以典型的生物安全三級實驗室中的大動物區(qū)為例說明各流線和功能分區(qū)。

1.動物流線

生物安全三級動物隔離實驗室大動物區(qū)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(qū)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(guī)范規(guī)定，當具潛在危險的物質(zhì)極有可能濺到工作人員時，應(yīng)使用塑料圍裙或防液體的長罩服。在這種工作環(huán)境中，還應(yīng)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(cè)刷卡進入，登記后進入實驗區(qū)。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(xué)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(huán)使用物品經(jīng)二次高溫滅活后在清潔區(qū)內(nèi)清洗間清洗干凈后打包，再經(jīng)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(shè)計完成了，污物處理方式也要設(shè)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(wèi)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(jīng)實驗室內(nèi)地漏初級過濾后進入活毒廢水前處理系統(tǒng)，經(jīng)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(qū)污水處理站。

五、輔助房間

設(shè)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(shè)計，如污水、廢水排水和處理，尸體處理設(shè)備的布置，菌毒種保藏庫、鑒定庫、液氮庫等庫房、空調(diào)機房、配電室、網(wǎng)絡(luò)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(jù)國內(nèi)同類項目的經(jīng)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(diào)機房設(shè)在屋頂。其他房間可以根據(jù)房間布局調(diào)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(jù)實驗的內(nèi)容，潔凈要求和危險性提出，流程是首先確定各建筑飼養(yǎng)動物的級別，如基礎(chǔ)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(yīng)的環(huán)境不同，比如SPF級要設(shè)計屏障環(huán)境，甚至是隔離環(huán)境，而且對應(yīng)的籠具也不同，有的對應(yīng)獨立通風籠具(IVC)，有的是隔離器或?qū)恿骷堋４_定了動物也就是確定了籠具和環(huán)境，環(huán)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(jù)實驗性質(zhì)，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(huán)境中，通過隔離器實現(xiàn)，房間設(shè)計為屏障環(huán)境。作為建筑專業(yè)，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(shè)備、電氣專業(yè)進行設(shè)計，如確定門的方向、層高、房間荷載等。

七、室內(nèi)設(shè)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(nèi)裝專業(yè)完成，而是建筑師來做，因為各個實驗室需要的技術(shù)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(shè)計失誤應(yīng)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(shè)置動物尸體與廢棄物暫存處;屏障環(huán)境設(shè)施的衛(wèi)生間置于凈化區(qū)內(nèi);負壓屏障環(huán)境設(shè)施沒有設(shè)置無害化消毒設(shè)施;屏障環(huán)境設(shè)施凈化區(qū)內(nèi)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(qū)變形縫做法未滿足潔凈要求等。可以看出，在動物實驗室設(shè)計的各個階段，甚至是最后的施工圖詳細設(shè)計階段，都要具備清楚的概念和相關(guān)的知識和經(jīng)驗。

八、結(jié)語

實驗室建筑中流線是第一要素，設(shè)計時不但要處理好總圖流線關(guān)系，更要處理好建筑內(nèi)物流、人流、動物流線，并根據(jù)實驗功能進行潔污分流，合理分區(qū)，針對不同實驗室的需求設(shè)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(shè)計均圍繞流線設(shè)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(shè)計的影響要提前落實。最后，工藝條件的各專業(yè)協(xié)同落實，才是最終保證動物安全實驗室的成功設(shè)計。

作者：馬凈 單位：中國建筑科學(xué)研究院中國建筑技術(shù)集團有限公司