生物安全實驗室結構設計

生物安全實驗室標準要求

國家標準《生物安全實驗室建設技術規范》GB 50346 - 2011 第4.3節對生物安全實驗室建筑的結構安全等級、抗震設防類別、地基基礎等級等進行了規定，匯總如下表所示。

我國三級生物安全實驗室很多是在既有建筑物的基礎上改建而成，而我國大量的建筑物結構安全等級為二級；根據具體情況，可對改建成三級生物安全實驗室的局部建筑結構進行加固。對新建的三級生物安全實驗室，其結構安全等級應盡可能采用一級。

既有建筑物改建為三級生物安全實驗室時，根據地基基礎核算結果及實際情況，確定是否需要加固處理。新建的三級生物安全實驗室，其地基基礎設計等級應為甲級。三級和四級生物安全實驗室技術維修夾層的設備、管線較多，維修的工作量大，故對吊頂規定必要的荷載要求，當實際施工或檢修荷載較大時，應參照現行國家標準《建筑結構荷載規范》GB 50009進行取值。吊頂內特別重要的設備指風機、排風高效過濾裝置等。

生物安全實驗室基本結構模式：

一級、二級生物安全實驗室對建筑結構沒有特殊要求，我國三級生物安全實驗室很多是在既有建筑物的基礎上改建而成的， “基本結構模式”指為獨立建筑物的四級生物安全實驗室(或大動物三級生物安全實驗室)，新建的三級生物安全實驗室獨立建筑物同樣適用。

1.三層結構

目前世界上大多數國家的四級生物安全實驗室采用三層結構方式，如加拿大人類及動物衛生科學檢驗中心，是加拿大的四級生物安全實驗室，也是世界上一個關于人類和動物健康的四級生物安全實驗室。

基建工程是在多次專家論證的基礎上進行的。建設時BSL-3 和BSL- 4實驗室曾建立等比例實物模型進行密閉性和氣壓試驗，設施內共有大動物實驗室14間，其中1間為ABSL- 4，該建筑采用3層豎向功能分區的結構形式：

(1)首層為廢棄物處理層，主要有液體廢物收集管道、液體和固體廢棄物處理設備。為了防止泄漏造成的生物安全事件，液體和固體廢棄物處理間壓力應為負壓，氣流方式和氣密性與BSL- 3實驗室相同。

(2)第二層為實驗室生物安全防護區，即含有三、四級生物安全實驗室的工作層。從普通實驗室環境進入實驗室核心區，首先要經過一道帶有密碼鎖的門進入環形走廊，經由兩道氣密門構成的淋浴室后，進入正壓服更換間，更換正壓服后再經由兩道氣密門構成的化學淋浴室，才能進入核心區。

(3)頂層為高效空氣過濾裝置和空調設備層，主要設備有給排氣的高效過濾器單元、風機、空調機組、化學淋浴設備等。多數國家的三、四級生物安全實驗室空氣處理層不要求負壓和氣密性。

2.五層結構

部分實驗室采用了五層結構方式，如澳大利亞動物健康實驗室。

 (1)第一層為廢物處理層，層高5m (不含局部下沉部分)，主要有高壓滅菌罐、流動式加熱滅菌設施和焚燒爐等，此層壓力為-100Pa，氣流方式和氣密性與BSL - 3實驗室相同。

(2) 第二層為液體廢棄物收集層，層高3m，主要為液體廢棄物收集管道。此層壓力為-100Pa，氣流方式和氣密性與BSL -3實驗室相同。

(3)第三層為實驗區工作層，層高3. 4m，包括支持區、BSL-3、 BSL- 4 實驗室區和ABSL-3、ABSL- 4實驗室區。支持區主要有清洗室、培養基制備室、洗衣房、食堂等。BSL-3、BSL- 4實驗室區包括一間正壓服式BSI- 4實驗室和一間手套箱式BSL- 4實驗室，其余均為BSL-3實驗室。值得一提的是，要進入該設施的ABSL- 4實驗室核心區，需經過8道氣密門。

(4)第四層為防護裝置層，層高4.4m，主要設備有送、排風高效過濾裝置(Bag In Bag Out，BIBO) 和化學淋浴設備等。與其他國家的設施不同，該設施層壓力為-100Pa，氣流方式和氣密性與BSL- 3實驗室相同。

(5) 第五層為空氣處理層，層高約6m，主要有給排氣風機、冷熱交換器和粗中效過濾器等設備。此層無生物安全防護要求。中凈環球凈化可提供生物實驗室、潔凈工程的咨詢、規劃、設計、施工、安裝改造等配套服務。

從生物安全實驗室的防護結構來看，澳大利亞動物衛生研究所的安全性無疑是很好的。然而，由于該結構方式建設投資巨大，而且設計為BSL-3實驗室水平的液體廢棄物收集層和空氣處理層空間巨大( 分別約為30000m²和40000m²)，維持其 -100Pa的壓力，每小時10次左右的換氣量及20℃左右的恒溫，需要大量的人力資源和能源，運轉維持費十分昂貴。因此生物安全實驗室在確保生物安全的前提下，采用了三層結構方式，而且其空氣處理層均無負壓和氣密性要求。即CSCHAH的三層結構模式，該模式與AAHL的不同之處是把一、二層合為首層，把四、五層合為頂層，且頂層不作為防護區而是作為常壓區。

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