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【長(zhǎng)海課堂】| 按低能耗標(biāo)準(zhǔn)建造實(shí)驗(yàn)室是否經(jīng)濟(jì)可行？

來(lái)源：長(zhǎng)?，F(xiàn)代瀏覽：- 發(fā)布日期：2018-12-18 16:32:23【大中小】

在設(shè)計(jì)節(jié)能型建筑時(shí)，常常要求采用“被動(dòng)式”建筑標(biāo)準(zhǔn)。但其中一些標(biāo)準(zhǔn)和邊界條件在實(shí)驗(yàn)室建筑設(shè)計(jì)中卻不能起到一定的作用。按照被動(dòng)式的低能耗標(biāo)準(zhǔn)建造實(shí)驗(yàn)室是否可行？對(duì)此給予了詳細(xì)解答。

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圖為能源消耗等級(jí)

實(shí)驗(yàn)室工作的特殊要求往往會(huì)使被動(dòng)式低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)甚至?xí)?lái)適得其反的作用。

將被動(dòng)式房屋建筑與實(shí)驗(yàn)室房屋建筑比較后，我們清楚地發(fā)現(xiàn)：貫徹被動(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)不一定能夠帶來(lái)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(shuō)：貫徹落實(shí)被動(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)的可行性存在很大的局限性。

科普時(shí)間到！

被動(dòng)式房屋建筑的概念通常是指：采取特殊的隔熱措施，僅通過(guò)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(wú)需采用傳統(tǒng)建筑技術(shù)的主動(dòng)式供熱方式為建筑物內(nèi)部供暖。

為了準(zhǔn)確地評(píng)估建筑物是否能夠滿足被動(dòng)式建筑要求，人們制定了達(dá)到被動(dòng)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(jì)工作的指導(dǎo)。

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▲被動(dòng)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(lái)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(shí)/年(kWh/m2a)和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(chǔ)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(guò)程中不可避免會(huì)出現(xiàn)能源損耗，減少了消費(fèi)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。

與住宅建筑相比較，實(shí)驗(yàn)室建筑有較高的室內(nèi)負(fù)荷，而在實(shí)驗(yàn)室工作期間有很高的換氣量。例如，室內(nèi)負(fù)荷共計(jì)80W/m2，其中實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室通風(fēng)換氣量為25m3/m2/h。按照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。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(jì)算。按照每年2500h計(jì)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(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)施、空調(diào)設(shè)備對(duì)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(jì)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(dòng)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。

會(huì)同疾控

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(shù)據(jù)。由此，假設(shè)的實(shí)驗(yàn)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(dòng)式住宅與實(shí)驗(yàn)室消耗的能源一次性比較）

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圖上表明：由于用途不同，實(shí)驗(yàn)室的低能源需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于被動(dòng)式低能耗住宅標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的能源需求。被動(dòng)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(shí)驗(yàn)室照明和通風(fēng)換氣的需要，而實(shí)驗(yàn)室中所有的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備都無(wú)法使用。

傳統(tǒng)建筑方式與被動(dòng)式低能耗建筑方式的比較

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

建筑物的外圍結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)驗(yàn)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(gè)具體的建筑設(shè)計(jì)熱學(xué)模擬清楚的指出：在實(shí)驗(yàn)室建筑中采用被動(dòng)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(guò)程中卻沒(méi)有經(jīng)濟(jì)意義。

通過(guò)貫徹落實(shí)2009標(biāo)準(zhǔn)把實(shí)驗(yàn)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%，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(shí)現(xiàn)這些節(jié)約所需的資金支出與相對(duì)提高了的能源效率卻不成比例。

所以，現(xiàn)行的被動(dòng)式低能耗住宅建筑標(biāo)準(zhǔn)不適用于能源需求更高的實(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)和投資方面的更高付出，尤其是從實(shí)驗(yàn)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。

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為了能夠建造真正節(jié)能的實(shí)驗(yàn)室，就需要考慮建筑物的特性、尤其是使用方面的特性：通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化而無(wú)法實(shí)現(xiàn)的特性。這里仍然需要像以前一樣：協(xié)調(diào)所有與項(xiàng)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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