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HVAC是节能实验室设计的关键吗？

作为地球上一些最复杂的人造环境，实验室在各种行业至关重要 - 从制药到食品和医药，再到机器人。然而，随着这些设施的复杂性增加，其能源使用量也随之增加。

实验室是能源密集型环境，每平方米的耗电量是标准办公室或商业建筑物的4-6倍。这主要是因为需要高能耗的加热，通风和空调（HVAC）系统来确保正确的气流和温度。正因为如此，暖通空调中的任何节能措施都可以显着改善整体能效和减少碳排放量。事实上，由于与其他类型的商业建筑相比，整体能源支出如此之大，即使是最小的节约百分比也是有价值的。

根据我们的经验，良好的实验室设计可以将能耗降低30-50％。其中一个关键原因是，超过60％的实验室能源消耗可归因于HVAC系统。根据最近的S-实验室审计报告，英国主要的大学实验室消耗超过730千瓦时/米2 /年。

实验室通常使用100％的新鲜空气来满足安全要求，要求每小时换气8-30次（ACH）。相比之下，在典型的商业建筑中，只有四个ACH就足够了。因此，安全且顺应地减少实验室每小时换气次数而不影响性能，可以显着促成30-50％的能量减少。那么，你如何让世界上一些最耗能的设施更有效率呢？

控制污染源
设计一个实验室是一个自上而下的过程，可以与日常的日常练习结合使用，以减少污染风险。如果能够成功限制污染源，一个优秀的设计团队可以减少ACH的数量，从而减少HVAC系统使用的能源数量。

小的行为改变，例如确保每个通风柜橱窗框在不使用时关闭，减少实验室中存储的污染物的数量，并引入良好的处理方法，以尽量减少污染物的释放 - 例如保持容器密封或将空容器从实验室中取出 - 显着减轻了HVAC系统的压力。这使得设计师能够确定正确的体积流量并创建低能量的HVAC设计，使设备更接近ACH标尺的下端。

直接数字控制
为了进一步降低实验室的能耗，设计人员可以引入直接数字控制（DDC），连接到变风量（VAV）风门，供应和提取系统。DDC为通风柜提供可变流量控制，具体取决于它们的占用情况和气源的整体可变流量控制。通风柜内的存在检测还可以降低面速度或通过窗扇开口的速度。这进一步提高了能源效率。

自动占空控制可以在夜晚或周末实验室空置时将空气变化率降至最低。这显着降低了HVAC相关的能源使用量。美国标准NFPA 45 - 为使用化学品的实验室规定防火措施 - 建议空余实验室每小时至少使用四个ACH。但是，在没有大量污染源的实验室中，设计人员可以安全地进行更低的工作。

能量恢复
像任何精心设计的建筑物一样，实验室可以利用能量回收技术，例如板式换热器或绕制线圈。热交换器可能需要使用不锈钢，乙烯涂层表面或镀锡线圈来抵御气流中的稀释化学物质。低压力损失，高效率的热交换器设计将确保加热和冷却能量收益不会因风扇所需的额外电能而受损。

提取风扇能量减少
最大限度地降低充气率和回收能量为节能实验室奠定了基础。然后设计师应考虑减少抽风机本身使用的能量。例如，引入可变堆叠孔或多层排出而不是新鲜空气补充，意味着当流量减少时，维持堆排出速度。相比之下，传统使用新鲜空气补充剂以维持烟囱排放速度需要更多的能量。

湿度控制
与流行的观点相反，实验室中的湿度控制主要是为了提高用户的舒适度，并且很少用于其他关键目的。实验室的湿度控制要求可以比商业建筑更加放松。由于实验室中空气交换量的大小，控制相对湿度并不经济或节能。

连续的提高
除了对于实验室设计和规划至关重要的技术考虑外，还有一些需要解决的操作问题。软着陆框架确保客户与设计师，施工人员和承包商紧密合作，提供实现能源和环境绩效目标的建筑物，同时还致力于满足居住者的需求。其目的是弥合预测和实现绩效之间的差距，这些差距可能源于简要，设计和施工过程的局限性，或者实验室交付给用户后由于操作不当而造成的差异。

设计师的工作不会随着构建而结束。一旦实验室启动并运行，实验室所有者应该建立能源目标，跟踪绩效并分享结果以进行持续改进。仅仅因为实验室的设计考虑到能源效率，并不意味着使用日常使用的洞察力无法进一步提高效率等级。作为此过程的一部分，让设计人员留在循环中非常重要，以便可以更新最佳做法。这些学习可用于开发当前的设施，并有助于设计新设施的最佳实践。

同样，现有的实验室可以更节能。每个实验室都不一样，但它们的寿命相对较长，可以运行25年以上。在那个时候很多事情可能会发生变化，所以与设计师保持联系并与他们讨论可能的改进很重要。

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实验室设计和使用的最佳实践正在不断变化; 但通过与一位经验丰富的专家合作，企业可以确保其设施在降低能耗的同时实现高性能，同时仍符合所有相关行业和建筑法规。