室内环境品质对于实验室人员的安全、卫生与舒适有绝对的相关性。对于研究可能由气胶感染的作业下，其不适当的室内环境将可能造成严重的安全问题，并使环境暴露于高风险状态下，造成大规模的感染散播。因此设计一个合宜的通风系统来控制污染物，其所建立的有效环境将是一个极重要的安全保障。
实验室的通风系统包含所有独立的元件与系统整合使得空气得以进出于实验室内外。对生物实验室来说，其主要的目标是维护安全卫生的环境，次要目标才是符合研究品质需求，如温湿度、洁净度等。但是重要的是，通风系统也必须维持舒适性，因为舒适可以降低人员疲劳，进而减少工安意外。本质上，通风主要应包含排除污染空气，以及提供舒适状态的供气（或称补气）。在实验室中许多危害物质的处理均会在主要屏障（Primary barrier）内执行，如化学排气柜、生物安全柜等，该设备即提供了有效的排气方式来移除污染物气胶，而使得实验室内需有固定的排气量来满足设备运转需求。另外，为除去室内其他设备与人产生的热源与湿度，或考量洁净度的需求，整体排气量也必须被同时被满足。而当实验室不断有排气的需求时，通风系统则必须不间断的供气，而供气也需时时维持所设置的空气品质来补充之。不论供气是否含有排气的再循环利用，对实验室内的供气量或新鲜空气的比率数据均是重要的环境品质参数。
美国冷冻空调学会（American Society of Heating， Refrigeration， and Air Conditioning Engineers， ASHRAE）为一个通风系统标准的制订组织，其对于不同的作业环境订出了最小通风率的建议，表列如下：
| 室内型态 |
换气率* |
外气需求* |
外气率* |
| 一般办公室 |
4 ~ 10 |
20 cfm / 每人 |
-- |
| 教室 |
6 ~20 |
15 cfm / 每人 |
-- |
| 走廊 |
-- |
0.1 cfm / 每人 |
-- |
| 大中庭 |
4 ~ 15 |
15 cfm / 每人 |
-- |
| 餐馆 |
12 ~ 15 |
12 cfm / 每人 |
-- |
| 医院病房 |
4 |
-- |
1/3 |
| 医院隔离室 |
15 |
-- |
1/3 |
| 医院感染病房 |
6 |
-- |
1/3 |
| 生化实验室 |
6 ~ 10 |
-- |
1/3 |
| 动物实验室 |
10 ~ 15 |
-- |
100% |
| 解剖室 |
12 |
-- |
1/6 |
| 化学品储藏室 |
6 |
-- |
1/3 |
* 注：
[换气率] 供气量与室内体积比（Air Change per Hour， ACH）
[外气率] 外气量与供气量之比
[cfm] 流量的单位（cubit ft per min）
在生物实验室中可能处理的微生物物质常可能经由空气造成传播，并依照生物安全等级（Biological Safety Level， BSL）分类而有不同的风险存在。而通风系统的设计即是排除空气传播病原的积累与散播的控制，对不同等级的生物危害也均有不同的设计方法。
(一)对BSL-1 实验室的通风系统一般不需要特殊设计，仅需满足初步的舒适与洁净品质的需求，如ASHRAE 所提供的设计标准即可，但该实验室通常也进行化学试验，因此也需一并考量。
(二)BSL-2 实验室所操作的生物材料，其对于人员有一定程度的伤害。因此操作时必须在合格的生物安全柜内执行，由生物安全柜的气流屏障来提供操作人员的保护，整体的室内通风设计则必须将安全柜的排气需求考量进去。另外由于国内的使用者常使用的安全柜为第二级A 造型，表示安全柜的排气可能不连结排气系统而在室内循环，所以若考量合理的应变程序，则必须于通风系统中装设有灭菌除污的设计，如闸门或阀件等以方便使用者于紧急状态或年度维护下执行室内熏蒸消毒程序。
(三)BSL-3 级实验室所操作之病原可导致人员生命丧失，并可由空气传播。因此除了采用安全柜方式的操作外，安全柜的造型亦需为可连结排气系统，并合乎认证品质及每年度确效合格。该实验室属于高危害环境，因此建议为独立建物或建物的一隅来管制人员，该室内必须含有前室的设计，两门不能同时开启以造成室内负压的维持，亦称为气锁（air lock）装置。其实验室内所有的空调系统、包含主机、风机、供排气风管等均需为独立设置，即表示不与建物总体空调互动，如此才可在失误环境下，不至于由空调系统散播造成建物规模的病原扩散。另外，在实验室内设置一单向气流环境也是优良的控制策略之一，气流应由上游的乾净区流动至下游的污染区，如此才能使操作者站在有利位置从事危害性试验。
(四)BSL-4 级的病原不仅可能造成人员生命危害，并含有传播性强与治愈效果低的特性。因此在BSL-4 实验室内工作必须穿着防护衣并使用第三级生物安全柜，该柜体含有手套及负压舱系统，可完全隔离人员与试验品的接触。除必须包含BSL-3 的设计外，另需强化实验室气密性能，使室内气密性可达到500Pa 负压下，30 分钟内仍可维持50%。在此室内所有的供排气均需经过HEPA过滤，且管路需安装逆止阀来确保气流或供应水不会逆流污染，并需加装许多备用设施，如风机与HEPA 等，其紧急应变的控制程序也需强化至无论停电、风机失效或人员误动作下，均能保持室内在负压状态下运转。
实验室排气可能含有空气病原，因此比供气系统更需要强化其安全性。对BSL-3 级及其以上的实验室，其排气系统必须独立，经由封闭的导管连结HEPA处理后，由屋顶烟囱排气。排气流量与速度的设计必须有足够能力带走需传输的气悬物质（如有机气体、可燃性气体、病原体或辐射物质等）到足以稀释其有害厚度的空间中。一般来说，对有害物质区域的排气速度于烟囱出口约为3000fpm，而烟囱位置除应当设置于季风的下游位置并远离空气处理单元（Air Handling Unit AHU）的进气口外（建议远离50ft），其烟囱高度在ASHRAE 手册中亦建议至少需达10 尺高度或在三楼以下建物，烟囱高度达0.3 倍建物高，在三楼以上建物则应达0.5 倍的建物宽度，其烟囱直径的设计关系式如下：
烟囱直径（inch） = 13.5 × √（排气流量(cfm) ÷ 排出口速度( fpm)）
除此之外，生物实验室的排气由于含危害物质，因此在排气管路系统中均必须为负压传输，即表示风机需以抽取的方式运输空气，原因在于所有风管不可避免的会有泄漏，负压可确保再泄漏之虞仍能不流出至环境中，而一般来说，采用气密度较高的接合方式与使用气密阀门，或采用圆形风管均可以造成较低的泄漏率。排气管路的材料则以#316 型号之不锈钢最常使用于生物实验室，其对于经常消毒的生物实验室，常含有氟、溴或碘化物与其化合酸有相当不错的抵抗性，但对于大量使用的硫酸、氯化物等则较不适合。由于#304 不锈钢价格约为#316的八成左右，因此许多在建筑施工规范未明订之下，可能受消毒剂侵蚀的#304材料亦可能被使用。
对实验室环境品质的设计不仅包含通风系统，对控制系统，如定风量（Constant Air Volume， CAV）或变风量（Variable air volume， VAV）系统的设计考量；操作设备如化学排气柜与生物安全柜的风量控制程序；紧急应变的安全连锁以及室内监控系统均是保障实验室安全的技术与方法，该控制系统将留待下篇以讨论之。
众多的生技产业与执行各实验室安全查核，实际在使用生物实验室的研究人员对于生物性的感染控制的认知多在于个人防护设备（Personal Protect Equipment， PPE）的了解，如防护衣与口罩等。但对于安全柜的使用安全以及环境设施形成的安全屏障（Safety Barrier），如负压、气流型态、换气能力、安全连锁控制程序等程序均未有足够的认知。如此除可能造成不正当的操作与错误的使用习惯外，亦是导致紧急应变能力不足之原因。因此生物安全的提高除强化管理与稽核外，针对作业人员给予充足的教育训练亦是确保职业安全之道。
行业规范
