低能耗標準建造實(shí)驗室可行嗎

　　廣州深華告訴您在設計節能型建筑時(shí)，常常要求采用“被動(dòng)式”建筑標準。但其中一些標準和邊界條件在實(shí)驗室建筑設計中缺不能起到應有的作用。按照被動(dòng)式的低能耗標準建造實(shí)驗室是否是經(jīng)濟之舉?廣州深華對此給予了詳細解答。

　　實(shí)驗室工作的特殊要求往往會(huì )使以需求為主導的被動(dòng)式低能耗建筑標準難以貫徹落實(shí)，同時(shí)還會(huì )提高建筑成本。被動(dòng)式房屋建筑的隔熱標準甚至會(huì )帶來(lái)適得其反的作用。將被動(dòng)式房屋建筑與實(shí)驗室房屋建筑比較后，我們清楚地發(fā)現：貫徹被動(dòng)式建筑標準不一定能夠帶來(lái)高節能效果，反而在不采取其他措施的情況下也能達到節能特性值的要求。也就是說(shuō)：貫徹落實(shí)被動(dòng)式建筑標準的可行性存在很大的局限性。

　　被動(dòng)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(guò)加熱或冷卻新鮮氣流就能在室內形成舒適的溫度環(huán)境(如圖2所示)的建筑物。在這類(lèi)建筑物中，無(wú)需采用傳統建筑技術(shù)的主動(dòng)式供熱方式為建筑物內部供暖。為了準確地評估建筑物是否能夠滿(mǎn)足被動(dòng)式建筑要求，人們制定了達到被動(dòng)式房屋建筑的要求、具體目標以及限制條件，并以此作為房屋建筑設計工作的指導。

　　上述標準是在住宅建筑技術(shù)標準基礎上延伸而來(lái)的，描述了室內涼爽的溫帶氣候環(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(shuō)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、存儲和運輸這種一次性能源，首先必須將其轉換成二次能源，例如轉換成熱能。而在能源轉換過(guò)程中不可避免會(huì )出現能源損耗，減少了消費者實(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。

　　為了能夠對不同種類(lèi)的一次性能源進(jìn)行比較，例如對不同特性的一次性能源進(jìn)行比較，不同種類(lèi)的能源載體都有一個(gè)一次性能源系數。利用這一權重因子可以得出最佳的能源需求量，也就是主動(dòng)式房屋建筑標準中最大120kW/(m2a)。

　　與住宅建筑相比較，實(shí)驗室建筑有較高的室內負荷，而在實(shí)驗室工作期間有很高的換氣量。例如，室內負荷共計80W/m2:其中實(shí)驗室儀器設備消耗55W /m2、照明15W/m2、人員10W/m2。再加上通風(fēng)換氣，通常實(shí)驗室通風(fēng)換氣量為25m3/m2/h。按照15W/m2的室內照明量計算，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)、換氣的機械設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;換算成一次性能源為163 kWh/m2a。這樣，僅照明和通風(fēng)換氣所需的一次性能源就高達260.5 kWh/m2a。假設其他電氣設備、實(shí)驗室儀器設施、空調設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。這一數值已經(jīng)比被動(dòng)式建筑標準中的規定數值高出了3倍;盡管假設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(dòng)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，也可采納這一數據。由此，假設的實(shí)驗室建筑所需的能源消耗總量就高達380.5 kWh/m2a(參見(jiàn)圖3)。

　　圖3表明：由于用途不同，實(shí)驗室的最低能源需求遠遠高于被動(dòng)式低能耗住宅標準規定的能源需求。被動(dòng)式低能耗住宅標準允許的最高一次性能源需求120 kWh/m2a僅僅滿(mǎn)足了實(shí)驗室照明和通風(fēng)換氣的需要，而實(shí)驗室中所有的實(shí)驗儀器設備都無(wú)法使用。

　　“被動(dòng)式”的隔熱規定幾乎沒(méi)有優(yōu)點(diǎn)

　　建筑物的外圍結構對實(shí)驗室建筑的采暖和制冷效果也有不同于住宅建筑的強烈影響。多個(gè)具體的建筑設計熱學(xué)模擬清楚的指出：在實(shí)驗室建筑中采用被動(dòng)式建筑標準的隔熱方法雖然有一定的意義，但在建筑過(guò)程中卻沒(méi)有經(jīng)濟意義。通過(guò)貫徹落實(shí)EnEV 2009標準把實(shí)驗室建造成被動(dòng)式低能耗的建筑物可以把建筑物總體的采暖需求減少25%，降低所需的電力消耗：采暖減少10%，空調制冷減少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%、空調制冷減少2%。而實(shí)現這些節約所需的資金支出與相對提高了的能源效率卻不成比例。

　　現行的被動(dòng)式低能耗住宅建筑標準不適用于能源需求更高的實(shí)驗室建筑設計。從實(shí)驗室建筑規劃設計和投資方面的更高付出，尤其是從實(shí)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)濟的。為了能夠建造真正高效節能的實(shí)驗室，就必須考慮建筑物的特性、尤其是使用方面的特性：通過(guò)標準化而無(wú)法實(shí)現的特性。這里仍然需要像以前一樣：協(xié)調所有與項目相關(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。

　　被動(dòng)式住宅建筑的附加成本

　　按照被動(dòng)式住宅建筑標準建造外墻時(shí)會(huì )支出更多的費用。在沒(méi)有采用熱能回收再利用技術(shù)時(shí)這一附加費用就高達40歐元/m2，若采用了熱能回收再利用技術(shù)后這一附加費用可達45歐元，而被動(dòng)式低能耗建筑標準所節約的能源消耗僅為每年每平方米為35~64歐分。采用熱能回收再利用技術(shù)的投資回收期為70年，不采用的為114年，遠遠超過(guò)了實(shí)驗室建筑物的平均使用壽命25年。另外，在這種情況下整個(gè)空調制冷的需求量也提高了5%。