生物安全实验室结构设计

生物安全实验室标准要求

国家标准《生物安全实验室建设技术规范》GB 50346 - 2011 第4.3节对生物安全实验室建筑的结构安全等级、抗震设防类别、地基基础等级等进行了规定，汇总如下表所示。

我国三级生物安全实验室很多是在既有建筑物的基础上改建而成，而我国大量的建筑物结构安全等级为二级；根据具体情况，可对改建成三级生物安全实验室的局部建筑结构进行加固。对新建的三级生物安全实验室，其结构安全等级应尽可能采用一级。

既有建筑物改建为三级生物安全实验室时，根据地基基础核算结果及实际情况，确定是否需要加固处理。新建的三级生物安全实验室，其地基基础设计等级应为甲级。三级和四级生物安全实验室技术维修夹层的设备、管线较多，维修的工作量大，故对吊顶规定必要的荷载要求，当实际施工或检修荷载较大时，应参照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009进行取值。吊顶内特别重要的设备指风机、排风高效过滤装置等。

生物安全实验室基本结构模式：

一级、二级生物安全实验室对建筑结构没有特殊要求，我国三级生物安全实验室很多是在既有建筑物的基础上改建而成的， “基本结构模式”指为独立建筑物的四级生物安全实验室(或大动物三级生物安全实验室)，新建的三级生物安全实验室独立建筑物同样适用。

1.三层结构

目前世界上大多数国家的四级生物安全实验室采用三层结构方式，如加拿大人类及动物卫生科学检验中心，是加拿大的四级生物安全实验室，也是世界上一个关于人类和动物健康的四级生物安全实验室。

基建工程是在多次专家论证的基础上进行的。建设时BSL-3 和BSL- 4实验室曾建立等比例实物模型进行密闭性和气压试验，设施内共有大动物实验室14间，其中1间为ABSL- 4，该建筑采用3层竖向功能分区的结构形式：

(1)首层为废弃物处理层，主要有液体废物收集管道、液体和固体废弃物处理设备。为了防止泄漏造成的生物安全事件，液体和固体废弃物处理间压力应为负压，气流方式和气密性与BSL- 3实验室相同。

(2)第二层为实验室生物安全防护区，即含有三、四级生物安全实验室的工作层。从普通实验室环境进入实验室核心区，首先要经过一道带有密码锁的门进入环形走廊，经由两道气密门构成的淋浴室后，进入正压服更换间，更换正压服后再经由两道气密门构成的化学淋浴室，才能进入核心区。

(3)顶层为高效空气过滤装置和空调设备层，主要设备有给排气的高效过滤器单元、风机、空调机组、化学淋浴设备等。多数国家的三、四级生物安全实验室空气处理层不要求负压和气密性。

2.五层结构

部分实验室采用了五层结构方式，如澳大利亚动物健康实验室。

 (1)第一层为废物处理层，层高5m (不含局部下沉部分)，主要有高压灭菌罐、流动式加热灭菌设施和焚烧炉等，此层压力为-100Pa，气流方式和气密性与BSL - 3实验室相同。

(2) 第二层为液体废弃物收集层，层高3m，主要为液体废弃物收集管道。此层压力为-100Pa，气流方式和气密性与BSL -3实验室相同。

(3)第三层为实验区工作层，层高3. 4m，包括支持区、BSL-3、 BSL- 4 实验室区和ABSL-3、ABSL- 4实验室区。支持区主要有清洗室、培养基制备室、洗衣房、食堂等。BSL-3、BSL- 4实验室区包括一间正压服式BSI- 4实验室和一间手套箱式BSL- 4实验室，其余均为BSL-3实验室。值得一提的是，要进入该设施的ABSL- 4实验室核心区，需经过8道气密门。

(4)第四层为防护装置层，层高4.4m，主要设备有送、排风高效过滤装置(Bag In Bag Out，BIBO) 和化学淋浴设备等。与其他国家的设施不同，该设施层压力为-100Pa，气流方式和气密性与BSL- 3实验室相同。

(5) 第五层为空气处理层，层高约6m，主要有给排气风机、冷热交换器和粗中效过滤器等设备。此层无生物安全防护要求。中净环球净化可提供生物实验室、洁净工程的咨询、规划、设计、施工、安装改造等配套服务。

从生物安全实验室的防护结构来看，澳大利亚动物卫生研究所的安全性无疑是很好的。然而，由于该结构方式建设投资巨大，而且设计为BSL-3实验室水平的液体废弃物收集层和空气处理层空间巨大( 分别约为30000m²和40000m²)，维持其 -100Pa的压力，每小时10次左右的换气量及20℃左右的恒温，需要大量的人力资源和能源，运转维持费十分昂贵。因此生物安全实验室在确保生物安全的前提下，采用了三层结构方式，而且其空气处理层均无负压和气密性要求。即CSCHAH的三层结构模式，该模式与AAHL的不同之处是把一、二层合为首层，把四、五层合为顶层，且顶层不作为防护区而是作为常压区。

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