關于高等級生物安全實驗室防火措施難點的思考

張年紅 連大旗 格勒圖 劉寒風

摘要：高等級生物安全實驗室需密封以防止微生物泄漏，防火設計需考慮易燃材料和設備，暖通空調系統設計需精確控制溫濕度。現行規范（GB19489-2008、GB50346-2011、GB50016-2014）對高級實驗室防火和暖通空調系統有詳細規定，涉及設備、電氣、通風、煙氣排放、報警系統等方面。

關鍵詞：高等級生物實驗室；防火措施；暖通空調系統；消防規定

一、高等級生物安全實驗室暖通的基本特征

高等級生物安全實驗室在防火措施方面存在一些難點。高等級生物安全實驗室通常處理具有較高傳染性和致病性的微生物，因此其實驗環境需要保持高度密封性，以防止有害生物泄漏，這使得通風系統的設計和操作面臨挑戰，因為需要在提供足夠新鮮空氣的同時保持實驗室的密閉性^[1]。高等級生物安全實驗室內常涉及大量易燃、易爆材料，如有機溶劑、氣體氣瓶等，這就要求實驗室在防火設計中考慮到這些材料的存儲、使用和處理，以防止火災事故對實驗室和周圍區域的影響^[2]。同時，高等級生物安全實驗室的建筑材料和設備選擇也需要考慮其抗火性能，以降低火災發生可能性。

除了常規的防火措施外，高等級生物安全實驗室的暖通空調系統設計也具有獨特的特征。實驗室需要確保溫度、濕度等環境參數的穩定性，以維持微生物培養和實驗正常進行，這要求暖通空調系統具備高度精密的溫濕度控制能力，以適應實驗室內部復雜多變的工作條件^[3-4]。此外，還需要考慮實驗室內設備散熱需求，由于實驗室內可能存在大量高功率儀器和設備，這些設備運行產生的熱量需要有效排除，以維持實驗室溫度穩定^[5]。暖通空調系統的設計需要充分考慮這些設備的散熱特性，確保實驗室內溫度不受異常波動的影響。

高等級生物安全實驗室在防火措施和暖通空調系統設計方面面臨著一系列挑戰，需要綜合考慮實驗室的特殊性質和工作需求，以確保實驗室的安全性和操作穩定性。

二、現行規范對高等級生物安全實驗室暖通的消防規定

目前，我國關于生物安全實驗室設計的規范主要包括《實驗室生物安全通用要求》《生物安全實驗室建筑技術規范》《建筑設計防火規范》（2018年版）以及《建筑防煙排煙系統技術標準》等。自《實驗室生物安全通用要求》和《生物安全實驗室建筑技術規范》實施以來，對于生物安全實驗室的設計和建設發揮了顯著的引導和規范作用，相較于國外同類標準更為嚴格。然而，在消防措施方面，特別是高等級生物安全實驗室的防火措施相對較為簡略。

在實驗室輔助工作區外圍，存在交通和支持區域，該區域被劃分為非潔凈區。對于該區域的排煙系統，可遵循《建筑設計防火規范》和《建筑防煙排煙系統技術標準》的相關規定，將防煙系統設置于封閉樓梯間、防煙樓梯間以及各類前室等位置^[6]。而對于輔助工作區內的潔凈區，由于其對潔凈度有嚴格要求，因此在通風、空調系統防火措施、防排煙系統的設計上，可參考《建筑設計防火規范》《潔凈廠房設計規范》以及《醫藥工業潔凈廠房設計標準》的相關規定。本文主要探討生物安全防護區通風空調系統的防火措施以及機械排煙系統設置。

（一）《實驗室生物安全通用要求》GB19489-2008中相關條文

《GB19489-2008》中涉及暖通專業與消防相關的規定包括兩個方面。在第5章的實驗室設計原則及基本要求中，第52條明確指出，實驗室的防火和安全通道應當符合國家消防規定和要求，同時需要考慮生物安全的特殊要求。必要時，還應在實施前征得消防主管部門的建議，以確保實驗室設計與防火措施的實施符合相關法規。在第7章的消防安全部分，具體體現在第722節。其中7223要求在實驗室內，應當盡量減少可燃氣體和液體的存放量，以降低潛在的火災風險。此外，7228規定可燃氣體或液體必須存放在經過批準的儲藏柜或庫中，且儲存量需符合國家相關規定和標準，以確保儲存安全性。這一系列規定旨在有效防范實驗室火災的發生，保障實驗環境的安全性^[7]。

（二）《生物安全實驗室建筑技術規范》GB50346-2011中相關條文

在《GB50346-2011》中，涉及到暖通專業與消防相關的規定主要包括807和808兩個方面。對于三級和四級生物安全實驗室的防護區，規范明確指出不得設置自動噴水滅火系統和機械排煙系統，但應根據需要采取其他滅火措施，以保障實驗室生物安全。對于獨立于其他建筑的三級和四級生物安全實驗室的送風、排風系統，規范允許不設置防火閥，為確保實驗室的正常通風功能提供了一定的靈活性。這些規定的制定旨在根據生物安全實驗室的特殊性質，合理配置消防設施，確保實驗室內滅火措施和通風系統設計都符合相應標準，以最大限度降低潛在的火災風險^[8]。

（三）《建筑設計防火規范》GB50016-2014中相關條文

《GB50016-2014》中，關于暖通專業與消防相關的規定主要體現在854和9311兩個方面。在地上建筑的無窗房間，若總建筑面積超過200平方米或單一房間面積達到50平方米以上，且有定期人員停留或存在可燃物較多的情況下，規范明確要求設置相應的排煙設施，以確保室內空氣質量和防范火災風險。在通風、空氣調節系統的風管穿越防火分區、通風、空氣調節機房的房間隔墻和樓板或火災危險性高的場所房間隔墻和樓板等關鍵部位，規范規定應設置公稱動作溫度為70℃的防火閥。這一系列規定旨在根據建筑的特殊情況，科學配置排煙和防火設備，以保障建筑的整體消防安全。此外，規范還規定了防火閥的性能要求，應符合國家標準《建筑通風和排煙系統用防火閥》GB15930的相關規定。

三、上述現行規范對高等級生物安全實驗室的適用性

《GB19489-2008》和《GB50346-2011》的規定原則性強，未涵蓋具體操作措施和要求。在實際工程應用中，設計師需根據工程特點評估生物安全風險與火災危險性，研判所采取措施的必要性和可行性，對設計師的能力和經驗提出挑戰。《GB50346-2011》進一步強調禁止在三級和四級生物安全實驗室防護區設置機械排煙系統^[9]。

《GB50016-2014》總則第102條明確了適用范圍，由于高等級生物安全實驗室屬于民用建筑，故適用該標準。在總則第103條中，未包括高等級生物安全實驗室在不適用的工程和建筑范圍中。《GB51251-2017》是《GB50016-2014》的具體操作標準，在第102條中規定適用范圍，并明確了對有特殊用途或特殊要求的工業與民用建筑的適用條件，可參照專業標準特殊規定執行。確立綜合消防措施，并在工程實例中成功應用，不拘泥于GB50016-2014的相關條文，而是根據防護區的特點采取相應的防火替代措施。

四、對GB19489一2008和GB50346一2011標準修訂的建議

當前，我國高等級生物安全實驗室建設已經啟動，通過國際合作和自主創新積累了豐富經驗。專項消防技術方案的專家評審會由消防部門組織，對工程項目的消防設計問題提出解決方案，并在標準和規范中予以體現。同時，通過國際交流，我們對于國際實驗室有了更全面的了解和認識，從而能夠借鑒更多的消防措施。在這一背景下，對相關標準規范進行及時修訂是必要的，以確保我國高等級生物安全實驗室建設符合最新的國際標準和最佳實踐。

（一）對于GB19489一2008的建議

可以參考《GB50457-2019》《醫藥工業潔凈廠房設計標準》中的第1137條，即“醫藥工業潔凈廠房中可燃、助燃氣體和可燃液體的儲存、使用場所、管道入口室及管道閥門等易泄漏的地方，應設置可燃氣體探測器。有毒氣體的儲存和使用場所應設置氣體檢測器。報警信號應聯動啟動或手動啟動相應的事故排風機，并應將報警信號送至控制室。”這樣的修訂旨在更精細控制實驗室內可燃氣體和液體的儲存，確保其在合理范圍內，從而提高實驗室的安全性^[10]。

（二）對于GB50346一2011的建議

盡管消防評估表明通常情況下高等級生物安全實驗室的火災強度并不高，然而在歐洲近10年內建造的BSI-4實驗室中存在設置機械排煙系統的實例。這表明在實驗室設計中，各種技術措施并非唯一選擇，只要進行充分的風險評估和防范措施，便可能采用不同的方案。這種多樣性的技術應對方案提供了一定的靈活性，以滿足不同實驗室的具體需求和安全標準。

關于第808條，提議在通風空調系統中，首選使用經消防部門備案認可的生物型密閉閥替代防火閥，作為高等級生物安全實驗室防護區通風、空調系統的防火措施。對于通風、空調系統的送風管，可以考慮設置防火閥，但對防火閥的使用需進行限制。建議在規范中明確防護區通風、空調系統風管設置防火閥的具體位置，并對防火閥的使用做出限制。參考GB50472-2008第772條的相關規定，即對含有可燃、有毒氣體或化學品的排風管道，不得采用熔片式防火閥，即禁止使用“溫感器控制自動關閉”的控制方式。這樣的建議旨在確保通風空調系統的防火措施符合相關法規標準，提高生物安全實驗室的整體防護水平。

結語

高級生物安全實驗室的防火和暖通設計關系到實驗室內部操作的安全性和穩定性。現行規范明確了設備、材料、通風系統等方面的要求，以確保實驗室在正常運行和火災事件中能夠迅速、有效響應。設計人員應全面理解并遵循相關規范，結合實驗室的具體需求，制定更為詳盡和切實可行的防火和暖通空調系統方案，確保高級生物安全實驗室的安全性和操作穩定性。

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作者簡介：張年紅（1969- ），男，漢族，湖北武漢人，本科，高級工程師，研究方向：生物實驗室、潔凈生產車間、新三級防護系統設計及施工。