實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與設(shè)計(jì)節(jié)能解決方案

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)設(shè)計(jì)是工程技術(shù)主要工作，實(shí)驗(yàn)室節(jié)能解決方案也隨著科學(xué)技術(shù)要求來解決，實(shí)驗(yàn)室節(jié)能解決方案水、電、氣風(fēng)量 冷熱量、控制方式通風(fēng)柜節(jié)能管理助手，排風(fēng)風(fēng)機(jī)空調(diào)、通風(fēng)柜門自動控制減少冷熱量流失。實(shí)驗(yàn)室是國內(nèi)各種類型發(fā)展也異軍突起。實(shí)驗(yàn)室依據(jù)學(xué)科的不同，可以分為物理實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、能源科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)藥衛(wèi)生食品檢疫實(shí)驗(yàn)室和工礦業(yè)實(shí)驗(yàn)室等。

實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)確的檢測或校準(zhǔn)有效數(shù)據(jù)，建立全國實(shí)驗(yàn)室節(jié)能減排降耗與環(huán)保共享管理系統(tǒng)也迫在眉睫，實(shí)驗(yàn)室控制系統(tǒng)有助于節(jié)能減排降耗與環(huán)保目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)等。

實(shí)驗(yàn)室節(jié)能減排降耗與環(huán)保資源數(shù)據(jù)庫應(yīng)具備兼容性、易用性、開放共享性、可擴(kuò)展性、安全性，這些都與實(shí)驗(yàn)室的分類有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)室在設(shè)計(jì)節(jié)能型建筑時(shí)，常常要求采用“被動式”建筑標(biāo)準(zhǔn)。但其中一些標(biāo)準(zhǔn)和邊界條件在實(shí)驗(yàn)室建筑設(shè)計(jì)中卻不能起到一定的作用。按照被動式的低能耗標(biāo)準(zhǔn)建造實(shí)驗(yàn)室是否可行?

實(shí)驗(yàn)室工作的特殊要求往往會使被動式低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)難以貫徹落實(shí)，同時(shí)還會提高建筑成本。被動式房屋建筑的隔熱標(biāo)準(zhǔn)甚至?xí)磉m得其反的作用。

將被動式房屋建筑與實(shí)驗(yàn)室房屋建筑比較后，我們清楚地發(fā)現(xiàn)：貫徹被動式建筑標(biāo)準(zhǔn)不一定能夠帶來高節(jié)能效果，反而在不采取其他措施的情況下也能達(dá)到節(jié)能特性值的要求。也就是說：貫徹落實(shí)被動式建筑標(biāo)準(zhǔn)的可行性存在很大的局限性。

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被動式房屋建筑的概念通常是指：采取特殊的高效隔熱措施，僅通過加熱或冷卻新鮮氣流就能在室內(nèi)形成舒適的溫度環(huán)境(如圖2所示)的建筑物。在這類建筑物中，無需采用傳統(tǒng)建筑技術(shù)的主動式供熱方式為建筑物內(nèi)部供暖。

為了準(zhǔn)確地評估建筑物是否能夠滿足被動式建筑要求，人們制定了達(dá)到被動式房屋建筑的要求、具體目標(biāo)以及限制條件，并以此作為房屋建筑設(shè)計(jì)工作的指導(dǎo)。
標(biāo)準(zhǔn)是在住宅建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上延伸而來的，描述了室內(nèi)涼爽的溫帶氣候環(huán)境：每平方米面積供熱需求為15千瓦小時(shí)/年(kWh/m2a)和最大一次性能源需求為120kWh/m2a。需要說明的是一次性能源是從天然能源載體或者天然資源中獲取的能源。
為了使用、存儲和運(yùn)輸這種一次性能源，首先必須將其轉(zhuǎn)換成二次能源，例如轉(zhuǎn)換成熱能。而在能源轉(zhuǎn)換過程中不可避免會出現(xiàn)能源損耗，減少了消費(fèi)者實(shí)際利用的能源量，而要直接使用一次性能源的可能性很低，同時(shí)意義也不大。

與住宅建筑相比較，實(shí)驗(yàn)室建筑有較高的室內(nèi)負(fù)荷，而在實(shí)驗(yàn)室工作期間有很高的換氣量。例如，室內(nèi)負(fù)荷共計(jì)80W/m2，其中實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備消耗55W/m2、照明15W/m2、人員10W/m2。再加上通風(fēng)換氣，通常實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)換氣量為25m3/m2/h。按照15W/m2的室內(nèi)照明量計(jì)算，每年2500小時(shí)消耗的總電力為37.5kWh/m2a。按照一次性能源系數(shù)2.6考慮，所需的一次性能源總量約為97.5kWh/m2a。

此外，通風(fēng)、換氣的機(jī)械設(shè)備也需要消耗一定的電力能源。通風(fēng)換氣所消耗的電力能源可按25W/m2左右計(jì)算。按照每年2500h計(jì)算，通風(fēng)換氣每年消耗的電力能源大約62.5kWh/m2a;換算一次性能能源為163kWh/m2a。

這樣，僅照明和通風(fēng)換氣所需的一次性能源就高達(dá)260.5 kWh/m2a。假設(shè)其他電氣設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)施、空調(diào)設(shè)備對電力能源的需求為38.5 kWh/m2a(約合100 kWh/m2a的一次性能源)，合計(jì)得到的一次性能源總量為360.5 kWh/m2a。這一數(shù)值已經(jīng)比被動式建筑標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定數(shù)值高出了3倍;盡管假設(shè)這里已完全采用了集中供暖，因此不消耗任何形式的一次性能源。

在實(shí)踐中，通常假定被動式建筑物的采暖需求為20 kWh/m2a。為了使比較和估算能夠更加接近實(shí)際，也可采納這一數(shù)據(jù)。由此，假設(shè)的實(shí)驗(yàn)室建筑所需的能源消耗總量就高達(dá)380.5kWh/m2a：被動式住宅與實(shí)驗(yàn)室消耗的能源一次性比較)。

由于用途不同，實(shí)驗(yàn)室的更低能源需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于被動式低能耗住宅標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的能源需求。被動式低能耗住宅標(biāo)準(zhǔn)允許的最高一次性能源需求120 kWh/m2a僅僅滿足了實(shí)驗(yàn)室照明和通風(fēng)換氣的需要，而實(shí)驗(yàn)室中所有的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備都無法使用。

建筑物的外圍結(jié)構(gòu)對實(shí)驗(yàn)室建筑的采暖和制冷效果也有不同于住宅建筑的強(qiáng)烈影響。多個具體的建筑設(shè)計(jì)熱學(xué)模擬清楚的指出：在實(shí)驗(yàn)室建筑中采用被動式建筑標(biāo)準(zhǔn)的隔熱方法雖然有一定的意義，但在建筑過程中卻沒有經(jīng)濟(jì)意義。

通過貫徹落實(shí)2009標(biāo)準(zhǔn)把實(shí)驗(yàn)室建造成被動式低能耗的建筑物可以把建筑物總體的采暖需求減少25%，所需的采暖電力需求減少10%，空調(diào)制冷減少1%。若輔助采用了高效的熱能回收再利用WRG甚至可以把總體的采暖需求減少43%。所需的采暖電力需求減少28%、空調(diào)制冷減少2%。而實(shí)現(xiàn)這些節(jié)約所需的資金支出與相對提高了的能源效率卻不成比例。

所以，現(xiàn)行的被動式低能耗住宅建筑標(biāo)準(zhǔn)不適用于能源需求更高的實(shí)驗(yàn)室建筑設(shè)計(jì)。從實(shí)驗(yàn)室建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)和投資方面的更高付出，尤其是從實(shí)驗(yàn)室建筑典型的使用壽命角度考察的更高付出是不夠經(jīng)濟(jì)的。

為了能夠建造真正高效節(jié)能的實(shí)驗(yàn)室，就必須考慮建筑物的特性、尤其是使用方面的特性：通過標(biāo)準(zhǔn)化而無法實(shí)現(xiàn)的特性。這里仍然需要像以前一樣：協(xié)調(diào)所有與項(xiàng)目相關(guān)的需求和可能性，并在能源效率，成本效益，功能性和舒適性方面進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)。