关于高等级生物安全实验室防火措施难点的思考

张年红 连大旗 格勒图 刘寒风

摘要：高等级生物安全实验室需密封以防止微生物泄漏，防火设计需考虑易燃材料和设备，暖通空调系统设计需精确控制温湿度。现行规范（GB19489-2008、GB50346-2011、GB50016-2014）对高级实验室防火和暖通空调系统有详细规定，涉及设备、电气、通风、烟气排放、报警系统等方面。

关键词：高等级生物实验室；防火措施；暖通空调系统；消防规定

一、高等级生物安全实验室暖通的基本特征

高等级生物安全实验室在防火措施方面存在一些难点。高等级生物安全实验室通常处理具有较高传染性和致病性的微生物，因此其实验环境需要保持高度密封性，以防止有害生物泄漏，这使得通风系统的设计和操作面临挑战，因为需要在提供足够新鲜空气的同时保持实验室的密闭性^[1]。高等级生物安全实验室内常涉及大量易燃、易爆材料，如有机溶剂、气体气瓶等，这就要求实验室在防火设计中考虑到这些材料的存储、使用和处理，以防止火灾事故对实验室和周围区域的影响^[2]。同时，高等级生物安全实验室的建筑材料和设备选择也需要考虑其抗火性能，以降低火灾发生可能性。

除了常规的防火措施外，高等级生物安全实验室的暖通空调系统设计也具有独特的特征。实验室需要确保温度、湿度等环境参数的稳定性，以维持微生物培养和实验正常进行，这要求暖通空调系统具备高度精密的温湿度控制能力，以适应实验室内部复杂多变的工作条件^[3-4]。此外，还需要考虑实验室内设备散热需求，由于实验室内可能存在大量高功率儀器和设备，这些设备运行产生的热量需要有效排除，以维持实验室温度稳定^[5]。暖通空调系统的设计需要充分考虑这些设备的散热特性，确保实验室内温度不受异常波动的影响。

高等级生物安全实验室在防火措施和暖通空调系统设计方面面临着一系列挑战，需要综合考虑实验室的特殊性质和工作需求，以确保实验室的安全性和操作稳定性。

二、现行规范对高等级生物安全实验室暖通的消防规定

目前，我国关于生物安全实验室设计的规范主要包括《实验室生物安全通用要求》《生物安全实验室建筑技术规范》《建筑设计防火规范》（2018年版）以及《建筑防烟排烟系统技术标准》等。自《实验室生物安全通用要求》和《生物安全实验室建筑技术规范》实施以来，对于生物安全实验室的设计和建设发挥了显著的引导和规范作用，相较于国外同类标准更为严格。然而，在消防措施方面，特别是高等级生物安全实验室的防火措施相对较为简略。

在实验室辅助工作区外围，存在交通和支持区域，该区域被划分为非洁净区。对于该区域的排烟系统，可遵循《建筑设计防火规范》和《建筑防烟排烟系统技术标准》的相关规定，将防烟系统设置于封闭楼梯间、防烟楼梯间以及各类前室等位置^[6]。而对于辅助工作区内的洁净区，由于其对洁净度有严格要求，因此在通风、空调系统防火措施、防排烟系统的设计上，可参考《建筑设计防火规范》《洁净厂房设计规范》以及《医药工业洁净厂房设计标准》的相关规定。本文主要探讨生物安全防护区通风空调系统的防火措施以及机械排烟系统设置。

（一）《实验室生物安全通用要求》GB19489-2008中相关条文

《GB19489-2008》中涉及暖通专业与消防相关的规定包括两个方面。在第5章的实验室设计原则及基本要求中，第52条明确指出，实验室的防火和安全通道应当符合国家消防规定和要求，同时需要考虑生物安全的特殊要求。必要时，还应在实施前征得消防主管部门的建议，以确保实验室设计与防火措施的实施符合相关法规。在第7章的消防安全部分，具体体现在第722节。其中7223要求在实验室内，应当尽量减少可燃气体和液体的存放量，以降低潜在的火灾风险。此外，7228规定可燃气体或液体必须存放在经过批准的储藏柜或库中，且储存量需符合国家相关规定和标准，以确保储存安全性。这一系列规定旨在有效防范实验室火灾的发生，保障实验环境的安全性^[7]。

（二）《生物安全实验室建筑技术规范》GB50346-2011中相关条文

在《GB50346-2011》中，涉及到暖通专业与消防相关的规定主要包括807和808两个方面。对于三级和四级生物安全实验室的防护区，规范明确指出不得设置自动喷水灭火系统和机械排烟系统，但应根据需要采取其他灭火措施，以保障实验室生物安全。对于独立于其他建筑的三级和四级生物安全实验室的送风、排风系统，规范允许不设置防火阀，为确保实验室的正常通风功能提供了一定的灵活性。这些规定的制定旨在根据生物安全实验室的特殊性质，合理配置消防设施，确保实验室内灭火措施和通风系统设计都符合相应标准，以最大限度降低潜在的火灾风险^[8]。

（三）《建筑设计防火规范》GB50016-2014中相关条文

《GB50016-2014》中，关于暖通专业与消防相关的规定主要体现在854和9311两个方面。在地上建筑的无窗房间，若总建筑面积超过200平方米或单一房间面积达到50平方米以上，且有定期人员停留或存在可燃物较多的情况下，规范明确要求设置相应的排烟设施，以确保室内空气质量和防范火灾风险。在通风、空气调节系统的风管穿越防火分区、通风、空气调节机房的房间隔墙和楼板或火灾危险性高的场所房间隔墙和楼板等关键部位，规范规定应设置公称动作温度为70℃的防火阀。这一系列规定旨在根据建筑的特殊情况，科学配置排烟和防火设备，以保障建筑的整体消防安全。此外，规范还规定了防火阀的性能要求，应符合国家标准《建筑通风和排烟系统用防火阀》GB15930的相关规定。

三、上述现行规范对高等级生物安全实验室的适用性

《GB19489-2008》和《GB50346-2011》的规定原则性强，未涵盖具体操作措施和要求。在实际工程应用中，设计师需根据工程特点评估生物安全风险与火灾危险性，研判所采取措施的必要性和可行性，对设计师的能力和经验提出挑战。《GB50346-2011》进一步强调禁止在三级和四级生物安全实验室防护区设置机械排烟系统^[9]。

《GB50016-2014》总则第102条明确了适用范围，由于高等级生物安全实验室属于民用建筑，故适用该标准。在总则第103条中，未包括高等级生物安全实验室在不适用的工程和建筑范围中。《GB51251-2017》是《GB50016-2014》的具体操作标准，在第102条中规定适用范围，并明确了对有特殊用途或特殊要求的工业与民用建筑的适用条件，可参照专业标准特殊规定执行。确立综合消防措施，并在工程实例中成功应用，不拘泥于GB50016-2014的相關条文，而是根据防护区的特点采取相应的防火替代措施。

四、对GB19489一2008和GB50346一2011标准修订的建议

当前，我国高等级生物安全实验室建设已经启动，通过国际合作和自主创新积累了丰富经验。专项消防技术方案的专家评审会由消防部门组织，对工程项目的消防设计问题提出解决方案，并在标准和规范中予以体现。同时，通过国际交流，我们对于国际实验室有了更全面的了解和认识，从而能够借鉴更多的消防措施。在这一背景下，对相关标准规范进行及时修订是必要的，以确保我国高等级生物安全实验室建设符合最新的国际标准和最佳实践。

（一）对于GB19489一2008的建议

可以参考《GB50457-2019》《医药工业洁净厂房设计标准》中的第1137条，即“医药工业洁净厂房中可燃、助燃气体和可燃液体的储存、使用场所、管道入口室及管道阀门等易泄漏的地方，应设置可燃气体探测器。有毒气体的储存和使用场所应设置气体检测器。报警信号应联动启动或手动启动相应的事故排风机，并应将报警信号送至控制室。”这样的修订旨在更精细控制实验室内可燃气体和液体的储存，确保其在合理范围内，从而提高实验室的安全性^[10]。

（二）对于GB50346一2011的建议

尽管消防评估表明通常情况下高等级生物安全实验室的火灾强度并不高，然而在欧洲近10年内建造的BSI-4实验室中存在设置机械排烟系统的实例。这表明在实验室设计中，各种技术措施并非唯一选择，只要进行充分的风险评估和防范措施，便可能采用不同的方案。这种多样性的技术应对方案提供了一定的灵活性，以满足不同实验室的具体需求和安全标准。

关于第808条，提议在通风空调系统中，首选使用经消防部门备案认可的生物型密闭阀替代防火阀，作为高等级生物安全实验室防护区通风、空调系统的防火措施。对于通风、空调系统的送风管，可以考虑设置防火阀，但对防火阀的使用需进行限制。建议在规范中明确防护区通风、空调系统风管设置防火阀的具体位置，并对防火阀的使用做出限制。参考GB50472-2008第772条的相关规定，即对含有可燃、有毒气体或化学品的排风管道，不得采用熔片式防火阀，即禁止使用“温感器控制自动关闭”的控制方式。这样的建议旨在确保通风空调系统的防火措施符合相关法规标准，提高生物安全实验室的整体防护水平。

结语

高级生物安全实验室的防火和暖通设计关系到实验室内部操作的安全性和稳定性。现行规范明确了设备、材料、通风系统等方面的要求，以确保实验室在正常运行和火灾事件中能够迅速、有效响应。设计人员应全面理解并遵循相关规范，结合实验室的具体需求，制定更为详尽和切实可行的防火和暖通空调系统方案，确保高级生物安全实验室的安全性和操作稳定性。

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作者简介：张年红（1969- ），男，汉族，湖北武汉人，本科，高级工程师，研究方向：生物实验室、洁净生产车间、新三级防护系统设计及施工。