HVAC是節(jié)能實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的關(guān)鍵嗎？

作為地球上一些最復(fù)雜的人造環(huán)境，實(shí)驗(yàn)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(jī)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(shí)驗(yàn)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?yàn)樾枰吣芎牡募訜?，通風(fēng)和空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)來確保正確的氣流和溫度。正因?yàn)槿绱?，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(shí)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(jià)值的。

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

實(shí)驗(yàn)室通常使用100％的新鮮空氣來滿足安全要求，要求每小時(shí)換氣8-30次（ACH）。相比之下，在典型的商業(yè)建筑中，只有四個(gè)ACH就足夠了。因此，安全且順應(yīng)地減少實(shí)驗(yàn)室每小時(shí)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(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)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(xiǎn)。如果能夠成功限制污染源，一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)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(gè)通風(fēng)柜櫥窗框在不使用時(shí)關(guān)閉，減少實(shí)驗(yàn)室中存儲(chǔ)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?shí)驗(yàn)室中取出 - 顯著減輕了HVAC系統(tǒng)的壓力。這使得設(shè)計(jì)師能夠確定正確的體積流量并創(chuàng)建低能量的HVAC設(shè)計(jì)，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(shí)驗(yàn)室的能耗，設(shè)計(jì)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(dòng)占空控制可以在夜晚或周末實(shí)驗(yàn)室空置時(shí)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(shí)驗(yàn)室規(guī)定防火措施 - 建議空余實(shí)驗(yàn)室每小時(shí)至少使用四個(gè)ACH。但是，在沒有大量污染源的實(shí)驗(yàn)室中，設(shè)計(jì)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(jì)的建筑物一樣，實(shí)驗(yàn)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(jì)將確保加熱和冷卻能量收益不會(huì)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(shí)驗(yàn)室奠定了基礎(chǔ)。然后設(shè)計(jì)師應(yīng)考慮減少抽風(fēng)機(jī)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(bǔ)充，意味著當(dāng)流量減少時(shí)，維持堆排出速度。相比之下，傳統(tǒng)使用新鮮空氣補(bǔ)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(diǎn)相反，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室的濕度控制要求可以比商業(yè)建筑更加放松。由于實(shí)驗(yàn)室中空氣交換量的大小，控制相對濕度并不經(jīng)濟(jì)或節(jié)能。

連續(xù)的提高
除了對于實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)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?？蛻襞c設(shè)計(jì)師，施工人員和承包商緊密合作，提供實(shí)現(xiàn)能源和環(huán)境績效目標(biāo)的建筑物，同時(shí)還致力于滿足居住者的需求。其目的是彌合預(yù)測和實(shí)現(xiàn)績效之間的差距，這些差距可能源于簡要，設(shè)計(jì)和施工過程的局限性，或者實(shí)驗(yàn)室交付給用戶后由于操作不當(dāng)而造成的差異。

設(shè)計(jì)師的工作不會(huì)隨著構(gòu)建而結(jié)束。一旦實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)并運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)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?yàn)閷?shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)新設(shè)施的最佳實(shí)踐。

同樣，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室可以更節(jié)能。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都不一樣，但它們的壽命相對較長，可以運(yùn)行25年以上。在那個(gè)時(shí)候很多事情可能會(huì)發(fā)生變化，所以與設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)和使用的最佳實(shí)踐正在不斷變化; 但通過與一位經(jīng)驗(yàn)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(shí)實(shí)現(xiàn)高性能，同時(shí)仍符合所有相關(guān)行業(yè)和建筑法規(guī)。