一、设计实例
该部级生物安全中心工程，是全国兽药质量监察业务的技术指导中心，并承担国家兽医微生物菌毒种生产、保藏管理中心的任务。其中生物安全三级动物隔离实验室最大实验动物为牛，为国内目前该级别实验动物最大也是唯一的项目，是国家重点项目。该生物安全实验室中心项目的设计和施工历时5年多，项目总用地面积160245.09m2，总建筑面积29865.84m2。
建设场地内规划建设项目共13栋，总体布局为两个区，即实验区和生活管理区。根据GB50346—2004及环评报告的要求。规划各实验室之间距离约为20m，实验室与周边道路的距离为50m。主要建设内容有:生物安全Ⅱ级实验室(菌种楼)、生物安全Ⅱ级实验室(检测楼)、生物安全Ⅲ级实验室、生物安全Ⅰ级动物隔离实验室、生物安全Ⅱ级动物隔离实验室、生物安全Ⅲ级动物隔离实验室、菌毒种保藏库、菌毒种备份库、危险品库、污水处理站、管理培训楼及辅助建筑。
二、总图设计
作为一个实验室建筑群，该项目总图设计更加复杂(见图2)。根据规范规定，实验楼应该布置在当地最大频率风向的上风侧或全年最小频率风向的下风侧。由于本地冬季主导风向为西北，因而将污物相对集中的动物实验区安排在基地下风向，即基地东侧;而生物安全实验区则布置于基地的西北侧。在实验区内，各楼之间以长廊相接，形成一系列院落，并共同围合出中心景观带。实验区辅助用房分散布置于动物实验区和生物安全实验区，便捷而高效。沿南侧某市政路开设基地的主入口，办公、实验和外来培训人员和车辆均由此出入。
在基地东西两侧分别开设服务于实验区的出入口，用于实验物品、实验设备、动物及其饲料、生活垃圾等杂物的出入。北侧实验区道路根据防疫、卫生、运输和消防要求，分为人员通道(内环路)和物品通道(外环路)。实验区南侧与办公生活区道路相接，在此处设置安全岗哨，以控制办公生活区的车辆进入实验区，维护实验区的安全在实验区内部，生物安全实验室与动物实验室可通过廊道、广场、林间小径相互联通，既联系顺畅又无相互干扰。在实验区四周以及实验区与办公生活区之间设置50m宽绿化隔离带，以便紧急情况下采取措施防止病毒扩散。
三、流线设计
根据该项目特点和设计要求，确定了各生物安全实验室的流线，包括人流，物流，动物流线，其中还各自分开污流和净流。流线设计是实验室方案设计阶段的重点，也是实验室设计是否符合和满足项目使用的关键。下面以典型的生物安全三级实验室中的大动物区为例说明各流线和功能分区。
1.动物流线
生物安全三级动物隔离实验室大动物区的物流线。1)哺乳动物(大动物、中动物)人畜共患病实验单元动物流线:动物消毒、缓冲、走廊、缓冲、实验室、解剖室、污物处理、污物后室。2)哺乳动物(大动物、中动物)非人畜共患病实验单元动物流线:动物消毒、缓冲、走廊、缓冲、实验室、解剖室、污物处理、污物后室。
2.人流流线
实验人员进入实验区在一更脱下自己的衣服，进入二更，换上防护服，如果做有感染动物的实验，需要带防护面具。按照规范规定，当具潜在危险的物质极有可能溅到工作人员时，应使用塑料围裙或防液体的长罩服。在这种工作环境中，还应穿戴其他的个人防护装备，如手套、防护镜、面具、头部面部保护罩等。实验室配备三套呼吸防护装备:正压服，然后进入缓冲间。实验室工作人员分别由实验楼西侧刷卡进入，登记后进入实验区。1)哺乳动物(大动物、中动物)人畜共患病实验单元人员流线:一更、二更、缓冲(穿防护服)、走廊、缓冲、动物实验室或解剖室、缓冲、化学淋浴和淋浴、缓冲(脱防护服)、走廊、缓冲、淋浴、更衣。2)哺乳动物(大动物、中动物)非人畜共患病实验单元人员流线:一更、二更、缓冲、走廊、缓冲、动物实验室或解剖室、缓冲、走廊、缓冲、淋浴、更衣。
3.物品流线
这里的物品指的主要是实验人员的防护服、工作服等循环使用物品经二次高温灭活后在清洁区内清洗间清洗干净后打包，再经一道高压灭菌器消毒烘干后送入隔离走廊，由工作人员带入三更或二更备用以及实验样品等。1)哺乳动物(大动物、中动物)人畜共患病实验单元物品流线:外走廊、洁物储存、走廊、传递窗或缓冲、动物实验室或解剖室、解剖室、污物处理、污物后室。2)取样样品流线:解剖室、走廊、缓冲(传递窗)、污物后室。3)人员入口处淋浴间的衣服流线:淋浴、缓冲、走廊、缓冲(传递窗)污物处理(双扉高压锅)、污物后室。4)哺乳动物(大动物、中动物)非人畜共患病实验单元物品流线:外走廊、洁物储存、走廊、传递窗或缓冲、动物实验室或解剖室、解剖室、污物处理、污物后室。5)取样样品流线:解剖室、走廊、缓冲(传递窗)、污物后室。6)人员入口处淋浴间的衣服流线:淋浴、缓冲、走廊、缓冲(传递窗)污物处理(双扉高压锅)、污物后室。
四、污物处理
流线设计完成了，污物处理方式也要设计好，本项目的污物处理方式为:固体废弃物的处理。这种方式是指所有固体废弃物运出实验楼后，用专用车辆运往本研究所专用固体废物填埋场进行卫生填埋处理，达到危险固体废物无害化处置的要求。液体污染物处理的方式为:生物安全Ⅲ级动物隔离实验室排放的生物废水含有生物活性成分，对该部分废水采取高温灭活的处理工艺，污水经实验室内地漏初级过滤后进入活毒废水前处理系统，经2～3道格栅过滤后，用水泵输送至活毒废水储罐暂存，用序批式灭活罐分批处理，达标后排入所区污水处理站。
五、辅助房间
设计好流线和污物处理方式后，主要实验室的方案基本成型，下面就是辅助房间的设计，如污水、废水排水和处理，尸体处理设备的布置，菌毒种保藏库、鉴定库、液氮库等库房、空调机房、配电室、网络机房等。一旦确定好这些辅助房间，实验室的方案就基本完成了。根据国内同类项目的经验，一般将污水废水排水和处理，尸体处理，放在地下一层。空调机房设在屋顶。其他房间可以根据房间布局调整。
六、气流组织
最后要做的工作，就是气流组织了，也就是确定各个房间的压力。这是由工艺根据实验的内容，洁净要求和危险性提出，流程是首先确定各建筑饲养动物的级别，如基础级实验动物、清洁实验动物、无特定病原体(SPF)实验动物、悉生或无菌实验动物，各种动物对应的环境不同，比如SPF级要设计屏障环境，甚至是隔离环境，而且对应的笼具也不同，有的对应独立通风笼具(IVC)，有的是隔离器或层流架。确定了动物也就是确定了笼具和环境，环境要求的压力和压差不同，有的房间要正压，是正压实验室，有的负压，是负压实验室。这些都是根据实验性质，实验动物级别确定的，不能简单定义。以本实验室项目为例，SPF级动物放置在隔离环境中，通过隔离器实现，房间设计为屏障环境。作为建筑专业，必须了解各房间压力和压差，洁净度等级，了解动物笼具类型，才能很好地配合工艺和设备、电气专业进行设计，如确定门的方向、层高、房间荷载等。
七、室内设计
在施工图阶段，与其他类型建筑不同的是，实验室建筑房间详图不能由内装专业完成，而是建筑师来做，因为各个实验室需要的技术要求非常苛刻，对美观不那么严格。作为动物实验室项目，需要考虑的非常周到，一丝一毫都不能马虎，建成后验收对其中严重缺陷的项目有些设计失误应该在一开始就避免，下面简单列举几个容易犯的错误，基地人员出入口兼做动物尸体和废弃物出口;未设置动物尸体与废弃物暂存处;屏障环境设施的卫生间置于净化区内;负压屏障环境设施没有设置无害化消毒设施;屏障环境设施净化区内地面与墙面相交位置未做半径不小于30mm的圆弧处理;没有防止昆虫、鼠等动物进入和外逃的措施，净化区变形缝做法未满足洁净要求等。可以看出，在动物实验室设计的各个阶段，甚至是最后的施工图详细设计阶段，都要具备清楚的概念和相关的知识和经验。
八、结语
实验室建筑中流线是第一要素，设计时不但要处理好总图流线关系，更要处理好建筑内物流、人流、动物流线，并根据实验功能进行洁污分流，合理分区，针对不同实验室的需求设置压力差，从而达到实验安全，保护实验人员的目的。所有的设计均围绕流线设计展开。其次，就是实验器具比如高压锅、生物安全柜，尸体处理器等对实验室设计的影响要提前落实。最后，工艺条件的各专业协同落实，才是最终保证动物安全实验室的成功设计。
作者：马净 单位：中国建筑科学研究院中国建筑技术集团有限公司
