在設(shè)計節(jié)能型建筑時，常常要求采用“被動式”建筑標(biāo)準(zhǔn)。但其中一些標(biāo)準(zhǔn)和邊界條件在實驗室建筑設(shè)計中卻不能起到一定的作用。按照被動式的低能耗標(biāo)準(zhǔn)建造實驗室是否可行？對此給予了詳細(xì)解答。
實驗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，同時還會提高建筑成本。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驗室房屋建筑比較后，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：貫徹落實被動式建筑標(biāo)準(zhǔn)的可行性存在很大的局限性。
被動式房屋建筑的概念通常是指：采取特殊的隔熱措施，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)計工作的指導(dǎo)。
▲被動式住宅剖視圖
上述標(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/年(kWh/m2a)和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，首先需要將其轉(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，同時意義也不大。
與住宅建筑相比較，實驗室建筑有較高的室內(nèi)負(fù)荷，而在實驗室工作期間有很高的換氣量。例如，室內(nèi)負(fù)荷共計80W/m2，其中實驗室儀器設(shè)備消耗55W/m2、照明15W/m2、人員10W/m2。再加上通風(fēng)換氣，通常實驗室通風(fēng)換氣量為25m3/m2/h。按照15W/m2的室內(nèi)照明量計算，每年2500小時消耗的總電力為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左右計算。按照每年2500h計算，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、實驗室儀器設(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際，也可采納這一數(shù)據(jù)。由此，假設(shè)的實驗室建筑所需的能源消耗總量就高達(dá)380.5kWh/m2a(參考下圖：被動式住宅與實驗室消耗的能源一次性比較）
圖上表明：由于用途不同，實驗室的低能源需求遠(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)允許的高一次性能源需求120 kWh/m2a僅僅滿足了實驗室照明和通風(fēng)換氣的需要，而實驗室中所有的實驗儀器設(shè)備都無法使用。
“被動式”的隔熱規(guī)定幾乎沒有優(yōu)點
建筑物的外圍結(jié)構(gòu)對實驗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)計熱學(xué)模擬清楚的指出：在實驗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2009標(biāo)準(zhǔn)把實驗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驗室建筑設(shè)計。從實驗室建筑規(guī)劃設(shè)計和投資方面的更高付出，尤其是從實驗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。
為了能夠建造真正節(jié)能的實驗室，就需要考慮建筑物的特性、尤其是使用方面的特性：通過標(biāo)準(zhǔn)化而無法實現(xiàn)的特性。這里仍然需要像以前一樣：協(xié)調(diào)所有與項目相關(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)。
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