
一、二級生物安全實驗室
1、空調負荷(hé)
一般辦公房間的(de)空調負荷包括圍護結構負荷、新風(fēng)負荷、照明負荷、辦公設備負荷、人(rén)員負(fù)荷(hé)以及其(qí)他負荷等。生物安(ān)全實驗室比一(yī)般辦公(gōng)房間的空調負荷要大得多,它需要額外考(kǎo)慮:實驗設備的散熱量與為維持房間風量平衡而補充的新風量。實驗室相比於一般辦公房間(jiān),除辦公設(shè)備散熱(rè)量外還需額外考慮實(shí)驗室工作所用設備如低溫冰箱、高壓滅菌器的高散熱量,這些都會影響實驗(yàn)室的顯(xiǎn)熱負荷;實(shí)驗室因為存在局部排風設備如生物安全櫃,為了維持實(shí)驗室的風量平衡,除人員新風(fēng)外還要(yào)補充新風,需要考慮額外的(de)新風負荷。
2、空調及通風係統
生物安全實驗室的空調及通風係統設置應根據(jù)操作對(duì)象的危害程度、平麵布(bù)置、風險評估等情況經技術經濟比較後確定,普通型BSL-2級生物安全實驗室一般(bān)可選(xuǎn)擇采用全空氣係統、“空氣—水"係統、變冷媒流(liú)量多聯機(VRF)係統或者分體空調等多種形式。在空調(diào)通風係統設計時應注意采取有效措施避免實驗室之間(jiān)以及與其他區域的(de)交叉(chā)汙(wū)染。普通型BSL-2級生物安全實驗室當配置(zhì)有生(shēng)物安全櫃時應設置機械通風係統:設置內循環型生物安全櫃的(de)實驗室應設置全室(shì)排風係(xì)統;而全排型生物安全櫃需設置獨(dú)立於建(jiàn)築物其他公共通風係統的專用風機及(jí)管道將其排出。
需要注意的是,全(quán)排型生物安全櫃的排風(fēng)並未在有關規範(fàn)中(zhōng)禁止與所在實驗室的通風係統合(hé)並,國外的相關標準中還提供了合並(bìng)排風的具體做法,美國BMBL標準以及NSF/ANSI-49給出(chū)了(le)合並排風的實施方(fāng)案。
對於TYPE A1/A2 CLASS II生物安全櫃,可通過(guò)傘形(xíng)罩或套管(canopy/thimble)將部分排風接至實驗室排風係統,如圖所示。套管(guǎn)或傘形罩的尺寸比生物安全(quán)櫃的上接口B稍(shāo)大些(直徑差通常為2.5cm),A、B之間的空隙提供了一個(gè)緩衝調節空間保證生物安全櫃的排(pái)風不受外部排風風變化(huà)的影響(xiǎng),即使外(wài)部風機停止運行,生物(wù)安全櫃仍可繼工作。《WHO實驗室生物安全手(shǒu)冊》要求“實驗室排風係統的排風能力應能滿足(zú)房(fáng)間排風(fēng)和安全櫃排(pái)風(fēng)的要求,套(tào)管應可(kě)拆(chāi)卸,或(huò)者設計成對安全櫃進行操(cāo)作測試的類型" 。

對於TYPE B1/B2 CLASS II生物(wù)安全櫃,則通過硬管嚴(yán)密地連接到實驗室排風係(xì)統或者針對每一個生物安全櫃安裝專用(yòng)風管與風機。WHO實(shí)驗室生物安全手冊要求“建(jiàn)築排風係統的排風量和排風(fēng)靜壓必須與生產廠商所指ding的要求正好一致,對硬管連接的生物(wù)安全櫃進行(háng)認證時,要比將空(kōng)氣再循環送回房間或采用套管連接的生(shēng)物安全櫃更費時"。
3、氣流組織(zhī)
為(wéi)了防止有(yǒu)害生物因子無序或逆向擴散,不(bú)論是哪種類型(xíng)的實驗室都應重視(shì)室內的氣流組織,生物安全實驗室的氣流組織(zhī)宜采用上送下排方式,其送風口和排風口的布置(zhì)應形成向內的定向氣流,從低汙染區流向高汙染區,避免氣流在房間內形成(chéng)較大的死角或者渦流,而且務必不能影(yǐng)響生物安全櫃的性能表現。《生物安全(quán)實驗室建築技術規範》中明確“在生物安全櫃操(cāo)作麵或其他有氣溶(róng)膠產生(shēng)地點的上方(fāng)附近不應設送風口……氣流組織上送(sòng)下排時,高效過濾器排風口下邊沿離地麵不(bú)宜低於(yú) 0.1m,且不宜高於0.15m;上(shàng)邊沿高度不宜超過(guò)地麵(miàn)之上0.6m。排風口排風(fēng)速度不(bú)宜大於 1m/s"。
二、加強型醫學二(èr)級生物安(ān)全實(shí)驗(yàn)室
加強型醫(yī)學(xué)二級生物(wù)安全實驗室的空調通(tōng)風係(xì)統設計(jì)首先需滿足普通(tōng)型二級生物(wù)安全實驗室的設置要(yào)求。除此外,《醫學二級生物實驗室(shì)建築技術標(biāo)準》對其排風做了特別要求——“加強(qiáng)型(xíng)醫學BSL-2實(shí)驗室應經高(gāo)效過濾器過濾後排出"。
加強型BSL-2級生物安全實驗室建議每個實驗單元設置獨立的一(yī)套空調通風係(xì)統(tǒng),送新風係(xì)統至少需設置初效+中效過(guò)濾(lǜ)。排風係統不與其他實(shí)驗單(dān)元合用,排風機根據需要宜設置(zhì)備用風機,排風側設置高效(xiào)過濾(lǜ)器。根據實驗室所使(shǐ)用的生物安(ān)全櫃(guì)的不同類型,即 “全排型生物安全櫃"或“內循(xún)環型生物安全櫃",可進一步劃分,現以全空氣空調係(xì)統為例進行介紹。
1)帶內循環生物(wù)安全櫃的加強型(xíng)BSL-2級生物實驗室典型暖通空調係統原理,如圖所示。

一般送風側(cè)采用定風(fēng)量閥(文丘裏閥或可靠的電動(dòng)蝶閥)保證風(fēng)量在風壓波動時保持(chí)相對穩定,排風側根(gēn)據壓力梯度控製要求或餘風量通過變風量閥(文丘裏(lǐ)或可靠的電動蝶閥)進行調(diào)整滿足壓力梯度要(yào)求。此外,為了(le)保證實驗室要求(qiú)的負壓,排(pái)風機應與送風機連鎖,排風先於送風開啟,後於(yú)送風關閉,維持室內負壓。
2)帶全排型生物安全櫃的加強型BSL-2級生物實驗室典型暖通空(kōng)調係統原理,如圖(tú)所示。

對於帶全排櫃的實驗室,一種典型的做法是額(é)外增加一組生物安全櫃的專用排風與專用(yòng)補風,為了(le)防止生物安全櫃內(nèi)的有害生物因子外逸,生物(wù)安全櫃專用排風機應與專(zhuān)用補風風機(jī)連(lián)鎖,排風先於(yú)補風開啟,後(hòu)於補風關閉,始終保持負壓。
三、動物生物安全二級(jí)實驗室
動物生物安全實驗室的生物(wù)安全防護原則與防護設施與微生物生物安全實驗(yàn)室(shì)基本(běn)相似,但是因為動物(wù)生物安全實驗(yàn)室的操作對象既有微生物又有動物,因此考慮的因(yīn)素相比微生物生物安全實(shí)驗室更加複雜。例如,動物生(shēng)物安全實驗室的設計要(yào)考慮人流(liú)、物流與動物流避免交(jiāo)叉汙染,動物生物安全實驗室排風(fēng)不得循環使用等。
1、獨(dú)立通(tōng)風(fēng)籠盒係統
Individual Ventilated Cages,簡稱IVC,b2類動物生物安全二級實驗室內(nèi)一般設有獨立通風籠盒係統(IVC)作為一級屏障, IVC的送、排風量(liàng)取(qǔ)決於籠盒數(shù)量、設計通風換氣率等,一般換氣次數(shù)在40次/h~70次/h這個範圍內,IVC的排(pái)風通常經專用排風機排出室外,不可直接排放(fàng)至實驗室內。
2、二(èr)級屏障
B2類動物生物安全二級實(shí)驗室二級屏障的主要技術指標:

相比於一般二級生(shēng)物安全實驗室,b2類(lèi)動(dòng)物生物安全二級實驗室的(de)負壓要求更高,而(ér)且有明確的潔淨要求。
b2類動物二(èr)級生物實驗室的熱濕負荷(hé)主要包括:圍護結構的冷熱負荷、新風的熱濕負(fù)荷、室內動物的熱濕負荷以及室內(nèi)照明設備的冷熱負荷。室內動物的熱濕負荷計算(suàn)可參考《實驗動(dòng)物設施建(jiàn)築技術規(guī)範(fàn)》GB50447-2008,該規範給出了(le)15種動物全熱量,但(dàn)未給出(chū)動物的小時散濕量,且全熱量(liàng)偏大,計算得到的冷熱(rè)濕負荷主觀隨意性較大。浙江大學實驗動物中心經過數次調研(yán),最終提供了日常教學與動(dòng)物實驗(yàn)監測(cè)中統計的數據,如表(biǎo)所示。
動物實(shí)驗中心(xīn)實驗動物發熱量與散濕(shī)量指標

b2類動物二級生物實驗室空調(diào)係統一般采用全新風直流淨化空調係統,送風側設置初效、中(zhōng)效、高效三級空氣過濾,排風側設置高效過濾。由於要保證主實驗(yàn)區的負壓,排風機應先於送風機開啟,後於送風機關閉(bì);排風機應設備用風機。
3、淨化(huà)通風基本要求
氣流組織(zhī)形式:
動物生物安(ān)全二級實驗室采用頂送下排氣流組織方式。氣流組織應采用控製進入室內空氣(qì)流動方向及各(gè)區域間空氣流動方(fāng)向,避免(miǎn)交叉感染。
動物生物安全二(èr)級實驗室采用采用全新風通(tōng)風換氣形式,稀釋及消除空氣中(zhōng)之(zhī)臭(異)味、微生物、病毒、有害化學及輻射性物質等。
應保證其換氣量及(jí)空氣(qì)過濾質量。避免實驗室各(gè)區域的汙染物擴散到其他房間,實驗(yàn)室內應維持適當負壓。不同的區域皆(jiē)能滿足其各(gè)自需求之不同(tóng)溫、濕度、潔淨度要求。溫濕(shī)度與潔(jié)淨度要求:負壓潔淨空氣設計。動物安樂si工作站應比汙染(rǎn)區主實(shí)驗室低10Pa。室內噪音及風速必須考慮(lǜ)到實驗動物的感受,並避免使實驗動(dòng)物感受到不舒適之氣(qì)流(建議風速(sù)在0.18-0.21m/s範圍內)。
排風處理(lǐ):動物(wù)生物安全二級(jí)實(shí)驗室臭氣排放應滿足GB14554《惡臭汙(wū)染物排放(fàng)標準》要求。
四、PCR實驗室
PCR實驗室,又(yòu)稱基因擴增實驗室,是專(zhuān)門用來(lái)檢驗艾滋病、乙型肝炎、禽疫(yì)病等病毒感(gǎn)染性(xìng)疾病的專用特殊實驗室。PCR是聚合酶鏈式反應(Polymerase Chain Reaction)的簡稱,它是一種分子生物技術,用於放大DNA片段,可看作(zuò)生物體(tǐ)外的特殊DNA複製。當前,PCR實驗(yàn)室(shì)廣(guǎng)泛應用於醫(yī)院及各疾病預防控製中心的疫病檢驗,2010年,衛生(shēng)部辦(bàn)公廳製定並發布了《醫療機構臨床基因擴增檢驗實驗室管理辦法》以及《醫療機構臨床基因擴增檢驗實驗室工作導則(zé)》(以(yǐ)下簡稱導則)。導則規定(dìng)了PCR實驗室設(shè)計的基本原則,原則上PCR實驗室需設置4個區域(yù):試劑儲存和準(zhǔn)備區、標本(běn)製備區、擴增區、產物分析區,各個分區具體(tǐ)設備配置如表所示。
PCR實驗室主要設備配置

PCR反應的最大特點就(jiù)是ji高的靈敏性,極其微量的汙染就會(huì)造成PCR實驗結果的假陽性,因此組合型PCR實驗室設計的核心問題(tí)就是避免交叉汙染,而組合型PCR實驗室的平麵布局模式(shì)及各區域的壓(yā)力梯度(dù)控製成為了解決這一核心問題的關鍵。
根據導則要求,PCR實驗室各個區域無論在空間上還是使(shǐ)用中必須wan全獨(dú)立,不能有任何(hé)空氣的直接相通。空(kōng)氣流向(xiàng)可按(àn)照試劑儲存和準備區—標本製備區—擴(kuò)增區—產物分析區壓力遞減的方式進行,防止各區域空氣的交叉(chā)汙染。《疾病(bìng)預防(fáng)控製中心(xīn)建築技術規範》(以下簡稱規範)對 PCR 實驗室的各項設計參數進行了規範與要求,PCR 實(shí)驗室各區域並沒有(yǒu)淨(jìng)化控製要求,但為了避免交叉(chā)感染,通常采用全送全(quán)排的直流空調係(xì)統(tǒng),並且需要嚴格(gé)控製好送排風的比例,保證各實驗區域的壓力梯度。
組合型PCR實驗室應設置緩衝間,如圖所示。緩衝間在實驗核(hé)心區與專用走廊(láng)區域形成(chéng)一道雙向保護屏障,既阻止外部環(huán)境的潛(qián)在(zài)汙(wū)染物質如氣溶膠等進入實驗核心區(qū),同時控製核心實驗(產物分析)的有害物質滲入環境,對實驗區外部環境及內部試(shì)劑均起到了保護(hù)作用。