HVAC是節(jié)能實驗室設(shè)計的關(guān)鍵嗎？

作為地球上一些最復(fù)雜的人造環(huán)境，實驗室在各種行業(yè)至關(guān)重要 - 從制藥到食品和醫(yī)藥，再到機器人。然而，隨著這些設(shè)施的復(fù)雜性增加，其能源使用量也隨之增加。

實驗室是能源密集型環(huán)境，每平方米的耗電量是標(biāo)準(zhǔn)辦公室或商業(yè)建筑物的4-6倍。這主要是因為需要高能耗的加熱，通風(fēng)和空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)來確保正確的氣流和溫度。正因為如此，暖通空調(diào)中的任何節(jié)能措施都可以顯著改善整體能效和減少碳排放量。事實上，由于與其他類型的商業(yè)建筑相比，整體能源支出如此之大，即使是最小的節(jié)約百分比也是有價值的。

根據(jù)我們的經(jīng)驗，良好的實驗室設(shè)計可以將能耗降低30-50％。其中一個關(guān)鍵原因是，超過60％的實驗室能源消耗可歸因于HVAC系統(tǒng)。根據(jù)最近的S-實驗室審計報告，英國主要的大學(xué)實驗室消耗超過730千瓦時/米2 /年。

實驗室通常使用100％的新鮮空氣來滿足安全要求，要求每小時換氣8-30次（ACH）。相比之下，在典型的商業(yè)建筑中，只有四個ACH就足夠了。因此，安全且順應(yīng)地減少實驗室每小時換氣次數(shù)而不影響性能，可以顯著促成30-50％的能量減少。那么，你如何讓世界上一些最耗能的設(shè)施更有效率呢？

控制污染源
設(shè)計一個實驗室是一個自上而下的過程，可以與日常的日常練習(xí)結(jié)合使用，以減少污染風(fēng)險。如果能夠成功限制污染源，一個優(yōu)秀的設(shè)計團(tuán)隊可以減少ACH的數(shù)量，從而減少HVAC系統(tǒng)使用的能源數(shù)量。

小的行為改變，例如確保每個通風(fēng)柜櫥窗框在不使用時關(guān)閉，減少實驗室中存儲的污染物的數(shù)量，并引入良好的處理方法，以盡量減少污染物的釋放 - 例如保持容器密封或?qū)⒖杖萜鲝膶嶒炇抑腥〕?- 顯著減輕了HVAC系統(tǒng)的壓力。這使得設(shè)計師能夠確定正確的體積流量并創(chuàng)建低能量的HVAC設(shè)計，使設(shè)備更接近ACH標(biāo)尺的下端。

直接數(shù)字控制
為了進(jìn)一步降低實驗室的能耗，設(shè)計人員可以引入直接數(shù)字控制（DDC），連接到變風(fēng)量（VAV）風(fēng)門，供應(yīng)和提取系統(tǒng)。DDC為通風(fēng)柜提供可變流量控制，具體取決于它們的占用情況和氣源的整體可變流量控制。通風(fēng)柜內(nèi)的存在檢測還可以降低面速度或通過窗扇開口的速度。這進(jìn)一步提高了能源效率。

自動占空控制可以在夜晚或周末實驗室空置時將空氣變化率降至最低。這顯著降低了HVAC相關(guān)的能源使用量。美國標(biāo)準(zhǔn)NFPA 45 - 為使用化學(xué)品的實驗室規(guī)定防火措施 - 建議空余實驗室每小時至少使用四個ACH。但是，在沒有大量污染源的實驗室中，設(shè)計人員可以安全地進(jìn)行更低的工作。

能量恢復(fù)
像任何精心設(shè)計的建筑物一樣，實驗室可以利用能量回收技術(shù)，例如板式換熱器或繞制線圈。熱交換器可能需要使用不銹鋼，乙烯涂層表面或鍍錫線圈來抵御氣流中的稀釋化學(xué)物質(zhì)。低壓力損失，高效率的熱交換器設(shè)計將確保加熱和冷卻能量收益不會因風(fēng)扇所需的額外電能而受損。

提取風(fēng)扇能量減少
最大限度地降低充氣率和回收能量為節(jié)能實驗室奠定了基礎(chǔ)。然后設(shè)計師應(yīng)考慮減少抽風(fēng)機本身使用的能量。例如，引入可變堆疊孔或多層排出而不是新鮮空氣補充，意味著當(dāng)流量減少時，維持堆排出速度。相比之下，傳統(tǒng)使用新鮮空氣補充劑以維持煙囪排放速度需要更多的能量。

濕度控制
與流行的觀點相反，實驗室中的濕度控制主要是為了提高用戶的舒適度，并且很少用于其他關(guān)鍵目的。實驗室的濕度控制要求可以比商業(yè)建筑更加放松。由于實驗室中空氣交換量的大小，控制相對濕度并不經(jīng)濟或節(jié)能。

連續(xù)的提高
除了對于實驗室設(shè)計和規(guī)劃至關(guān)重要的技術(shù)考慮外，還有一些需要解決的操作問題。軟著陸框架確保客戶與設(shè)計師，施工人員和承包商緊密合作，提供實現(xiàn)能源和環(huán)境績效目標(biāo)的建筑物，同時還致力于滿足居住者的需求。其目的是彌合預(yù)測和實現(xiàn)績效之間的差距，這些差距可能源于簡要，設(shè)計和施工過程的局限性，或者實驗室交付給用戶后由于操作不當(dāng)而造成的差異。

設(shè)計師的工作不會隨著構(gòu)建而結(jié)束。一旦實驗室啟動并運行，實驗室所有者應(yīng)該建立能源目標(biāo)，跟蹤績效并分享結(jié)果以進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。僅僅因為實驗室的設(shè)計考慮到能源效率，并不意味著使用日常使用的洞察力無法進(jìn)一步提高效率等級。作為此過程的一部分，讓設(shè)計人員留在循環(huán)中非常重要，以便可以更新最佳做法。這些學(xué)習(xí)可用于開發(fā)當(dāng)前的設(shè)施，并有助于設(shè)計新設(shè)施的最佳實踐。

同樣，現(xiàn)有的實驗室可以更節(jié)能。每個實驗室都不一樣，但它們的壽命相對較長，可以運行25年以上。在那個時候很多事情可能會發(fā)生變化，所以與設(shè)計師保持聯(lián)系并與他們討論可能的改進(jìn)很重要。

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實驗室設(shè)計和使用的最佳實踐正在不斷變化; 但通過與一位經(jīng)驗豐富的專家合作，企業(yè)可以確保其設(shè)施在降低能耗的同時實現(xiàn)高性能，同時仍符合所有相關(guān)行業(yè)和建筑法規(guī)。