现代化生物实验室的工艺设计

美国翰时（A＆S）国际建筑设计公司总裁　王恺（Wang Kai）

引言

国际水准的专业现代化生物实验室规划与设计对一座成功的现代化实验设施具有极其重要的意义。生物实验室设施和设备水平越高、越现代化、生物实验室等级越高，其意义也越为重大。

中国的生物实验室设施建设正处于向现代化高速发展的阶段，这就要求生物实验室设施的规划与设计者能够提出既切合实际又具有前瞻性的建筑方案和工艺设计。

如何引进国际先进的生物实验室/医疗建筑设计与规划理论和技术，同时将生物实验室建筑的功能及其文化内涵融合为有机的整体，将是国内生物实验室设计人员面临的挑战。

作者希望通过这次 论坛 ，结合翰时国际（A&S）在国内的成功专项设计项目，如中国国家疾病控制中心、天津CDC等，探讨现代化生物生物实验室的工艺设计与发展。

一. 现代化生物实验室设计理念与原则

1. 最大限度地尊重基地环境，表达对环境的尊重 - 生态建筑设计在对现状地充分分析基础上,对方案构思中将建筑作为环境的背景的设计理念，将单体建筑包容于环境之中。

2. 前瞻性的设计理念

生物实验室具有下列特点：

●灵活性：每一个实验室都能有足够的空间来放置 仪器 和设备。单独板块还可以独立的控制它们各自的用途，以便在保证不影响相关实验室的情况下也不必改变模块配置。

●经济性：实验室考虑到为防护、工作以及配置方面的效率利用进行区域划分，从而避免了面积和空间的浪费。

●扩展性：建立在可增添结构的模块形式和可重复使用的运行系统基础上的实验室系统，能够在不牺牲一定功能或不影响相关实验室的情况之下进行必要的收缩和扩张。

●安全性：实验室内的区域配置需要按其潜在的危险程度来划分。烟雾防护罩和酸性物质以及易燃物质的储存位置和为生物安全仓分派的空间将被配置在较高危险带即处于实验室后部（远离出口）。一定的空间和足够的废弃物通道将被用来为较高危险带形成第二层的防护。每个实验室的低危带将用来安排各种干燥台面活动比如放置写字桌、计算机和 仪器 等。潮湿台面活动则被安置在中危带。

通畅性：实验室走道和出入口将提供简便的行动通道以及提供符合国内相关规范的相应通道。

3. 适应 生物 技术发展趋势

为确保实验室人员的安全、防止环境污染是开展致病微 生物 实验研究的先决条件。因为实验室是造成实验人员或周围环境可感染疾病的高危工作区。在设计中，不仅要满足功能要求，而且必须按照国家标准规范和有关行业专业标准，并借鉴参考国内外生物实验室有关设计标准、及相关规范，达到微生物和生物医学实验室安全通用准则。

4. 促进最佳的科学研究能力

现代实验室强调实验人员互相交流，特别是学习交流及实验室人员的团队精神。考虑到研究活动活跃性的特点，建筑必须能够适应技术、设备、过程和技能各方面的变化并能快速和简便地做出反应，能够促进研究人员和访问学者之间知识的共享与传递，从而形成一种互相影响和信息交流的学术氛围。

5. 合理使用空间,充分考虑灵活性与可适应性

在现代实验室的设计中采用统一柱网，并划分出不同安全防护等级单元化模块，以适合不同工艺要求。这种模块化布局既吸收国内外CDC先进流程，又结合实际情况使实验室布置更具通用性、灵活性，并满足以后改造可能性。

6. 室内外环境的人性化处理

在先进的设计理念指导下，以人性化的设计理念布置室内外环境， 为实验室工作人员提供高效的工作场所及环境舒适休闲空间。

7. 生物实验室安全和保安

工程中大部分实验室为二级生物安全防护实验室，适合于对工作人员或环境具有中等潜在危害的微生物的研究工作；部分实验区域为三级生物安全防护实验室，适合于主要通过呼吸途径使人传染上严重的甚至是致死疾病的致病微生物及其毒素的研究工作。防止微生物灾害，生物安全二级、生物安全三级实验室的设计是重点。

二. 现代化生物实验室工艺设计内容及要求

1. 现代化生物实验室工艺设计任务书制定

现代化生物实验室工艺设计任务书制定包括制定实验楼每个部门和每个实验室面积和功能要求;制定生物实验室每间房的建筑、装修内容，门窗要求，环境控制，电力（照明、通讯及网络），气体管道，给排水，空调，消防控制，结构等工艺设计要求；制定每间生物实验室所需固定实验设备清单。

2. 现代化生物实验室工艺设计/设备规划

现代化生物实验室工艺设计/设备规划包括按照国际生物实验室标准及项目工艺任务书的要求，完成生物实验室固定设备规划、工艺布置图、典型生物实验室放大工艺平面图、主要立面图和主要剖面图；完成生物实验室固定设备厂商资料及工程设计数据归总。

3. 现代化生物实验室建筑工程设计要求

现代化生物实验室建筑工程设计包括：

●基地环境设计－在对现状地充分分析基础上,将建筑作为环境的背景的设计理念，将单体建筑包容于环境之中。

●建筑工艺设计要求－主要包括生物实验室建筑设计、室内装修材料要求等。

实验室基本工作区域尺度（ELM）是以保证生物医学研究的安全运行而对其所需工作区域尺度的规划。

实验室的ELM一般包括有操作台、实验设备（包括储藏柜）、工作台、化学排烟罩以及 生物安全柜 的长度要求。实验室设计当前的趋势已经开始朝着规划区域空间尺度的方向发展，而不仅仅限于规划区域长度。这种趋势是起源于模块化实验室形式的采用。

建筑面积由于包括流通区域、建筑核心区域、墙体以及公共区域的面积，必然在整体上大于特定功能区域的使用面积。参考根据AIA使用面积与建筑面积的换算方式，实验室（包括内部流通和功能分配区域）面积的基本换算系数在1.7至2.2之间。换算出的工程总面积在实际规划时还需要做相应调整。

实验室建筑的材料应该选择耐用和易清洗的类型，并且能有助于创造一个舒适安全的工作环境。材料设计的关键因素在于易清洗、易维护、易储藏并且尽量减少毒害传播。所选材料作穿墙以及楼板处理时，还必须考虑到保证实验室人员的安全。