在設(shè)計(jì)節(jié)能建筑時(shí)，往往需要“被動(dòng)”建筑標(biāo)準(zhǔn)。然而，一些標(biāo)準(zhǔn)和邊界條件在實(shí)驗(yàn)室建筑設(shè)計(jì)中不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。按照被動(dòng)低能耗標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室是否經(jīng)濟(jì)?本文對(duì)此給出了詳細(xì)的答案。

　　實(shí)驗(yàn)室工作的特殊要求往往使被動(dòng)式低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)難以實(shí)施，同時(shí)也提高了建筑成本。被動(dòng)式建筑的保溫標(biāo)準(zhǔn)甚至?xí)m得其反。與實(shí)驗(yàn)室建筑相比，被動(dòng)式建筑清楚地發(fā)現(xiàn)，實(shí)施被動(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)不一定能帶來(lái)高節(jié)能效果，但也能滿足節(jié)能特性值的要求，無(wú)需采取其他措施。也就是說(shuō)，實(shí)施被動(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)的可行性有很大的局限性。

　　科普時(shí)間到了!

　　被動(dòng)式住宅建筑的概念通常是指采取特殊的高效隔熱措施，只有通過(guò)加熱或冷卻新鮮氣流才能在室內(nèi)形成舒適的溫度環(huán)境(如圖2所示)的建筑。在這類建筑中，建筑內(nèi)部采暖不需要采用傳統(tǒng)建筑技術(shù)的主動(dòng)供暖方式。

　　為了準(zhǔn)確評(píng)估建筑是否能滿足被動(dòng)建筑的要求，人們制定了滿足被動(dòng)建筑的要求、具體目標(biāo)和限制，并作為建筑設(shè)計(jì)工作的指導(dǎo)。

　　以上標(biāo)準(zhǔn)是在住宅建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上延伸而來(lái)的，描述了室內(nèi)涼爽的溫帶氣候環(huán)境:每平方米供熱需求為15kW小時(shí)/年(kWh/m2a)大一次性能源需求為120kWh/m2a。需要注意的是，一次性能源是從自然能源載體或自然資源中獲得的能源。

　　為了使用、儲(chǔ)存和運(yùn)輸這種一次性能源，我們必須首先將其轉(zhuǎn)化為二次能源，如熱能。在能源轉(zhuǎn)換過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)能源損失，減少了消費(fèi)者實(shí)際使用的能源。直接使用一次性能源的可能性很低，意義不大。

　　為了比較不同類型的一次性能源，比如比較不同特性的一次性能源，不同類型的能源載體有一次性能源系數(shù)。利用這個(gè)權(quán)重因素可以得到佳的能源需求，即主動(dòng)住宅建筑標(biāo)準(zhǔn)中大的120kW/(m2)a)。

　　與住宅建筑相比，實(shí)驗(yàn)室建筑室內(nèi)負(fù)荷較高，實(shí)驗(yàn)室工作期間通風(fēng)量較高。例如，室內(nèi)負(fù)荷為80W/m2，其中實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備消耗量為55W/m2、照明15W/m2、人員10W/m2。再加上通風(fēng)，通常實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)量為25m3/m2/m2h。按15W/m2的室內(nèi)照明量計(jì)算，每年2500小時(shí)消耗的總電力為37.5kWh/m2a?？紤]到一次性能源系數(shù)2.6，所需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能。通風(fēng)消耗的電能可按25W/m2左右計(jì)算。根據(jù)每年2500h的計(jì)算，通風(fēng)每年消耗約62.5的電能kWh/m2a;一次性能源轉(zhuǎn)換為163kWh/m2a。

　　這樣，僅照明和通風(fēng)所需的一次性能源就高達(dá)260.5kWh/m2a。假設(shè)其他電氣設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)施、空調(diào)設(shè)備對(duì)電能的需求為38.5kWh/m2a(約100kWh/m2a一次性能源)，一次性能總量為360.5kWh/m2a。該值是被動(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的三倍;雖然假設(shè)這里已經(jīng)完全采用了集中供暖，但它不會(huì)消耗任何形式的一次性能源。

　　在實(shí)踐中，通常假設(shè)被動(dòng)式建筑的供暖需求為20kWh/m2a。為了使比較和估計(jì)更接近現(xiàn)實(shí)，也可以采用這些數(shù)據(jù)。因此，假設(shè)實(shí)驗(yàn)室建筑所需的總能耗高達(dá)380.5kWh/m2a(見圖3)。

　　由于用途不同，實(shí)驗(yàn)室的低能源需求遠(yuǎn)高于被動(dòng)低能耗住宅標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的能源需求。被動(dòng)低能耗住宅標(biāo)準(zhǔn)允許的高一次性能源需求120kWh/m2a僅滿足實(shí)驗(yàn)室照明和通風(fēng)的需要，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所有實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備均不能使用。

　　“被動(dòng)式”隔熱規(guī)定幾乎沒(méi)有優(yōu)勢(shì)

　　建筑的外圍結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)驗(yàn)室建筑的加熱和制冷效果也有不同于住宅建筑的強(qiáng)烈影響。許多具體的建筑設(shè)計(jì)熱模擬清楚地指出，雖然實(shí)驗(yàn)室建筑中采用被動(dòng)建筑標(biāo)準(zhǔn)的保溫方法具有一定的意義，但在建筑過(guò)程中沒(méi)有經(jīng)濟(jì)意義。

　　通過(guò)實(shí)施Enev2009標(biāo)準(zhǔn)，將實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成被動(dòng)低能耗建筑，建筑整體供暖需求可降低25%，所需供暖電力需求可降低10%，空調(diào)制冷可降低1%。如果輔助使用高效熱能回收WRG，整體供暖需求甚至可以減少43%。所需供暖電力需求減少28%、空調(diào)制冷減少2%。然而，實(shí)現(xiàn)這些節(jié)約所需的資金支出與相對(duì)提高的能源效率不成比例。

　　因此，目前的被動(dòng)低能耗住宅建筑標(biāo)準(zhǔn)不適用于能源需求較高的實(shí)驗(yàn)室建筑設(shè)計(jì)。從實(shí)驗(yàn)室建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)和投資的更高努力，特別是從典型的實(shí)驗(yàn)室建筑使用壽命的角度來(lái)看，是不夠經(jīng)濟(jì)的。為了建設(shè)一個(gè)真正高效、節(jié)能的實(shí)驗(yàn)室，我們必須考慮建筑的特點(diǎn)，特別是使用的特點(diǎn)：通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)法實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。這里仍然需要協(xié)調(diào)與項(xiàng)目相關(guān)的所有需求和可能性，并在能源效率、成本效益、功能和舒適性方面進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)。