在设计节能建筑时，往往需要“被动”建筑标准。然而，一些标准和边界条件在实验室建筑设计中不能发挥应有的作用。按照被动低能耗标准建设实验室是否经济?本文对此给出了详细的答案。

　　实验室工作的特殊要求往往使被动式低能耗建筑标准难以实施，同时也提高了建筑成本。被动式建筑的保温标准甚至会适得其反。与实验室建筑相比，被动式建筑清楚地发现，实施被动式建筑标准不一定能带来高节能效果，但也能满足节能特性值的要求，无需采取其他措施。也就是说，实施被动式建筑标准的可行性有很大的局限性。

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　　被动式住宅建筑的概念通常是指采取特殊的高效隔热措施，只有通过加热或冷却新鲜气流才能在室内形成舒适的温度环境(如图2所示)的建筑。在这类建筑中，建筑内部采暖不需要采用传统建筑技术的主动供暖方式。

　　为了准确评估建筑是否能满足被动建筑的要求，人们制定了满足被动建筑的要求、具体目标和限制，并作为建筑设计工作的指导。

　　以上标准是在住宅建筑技术标准的基础上延伸而来的，描述了室内凉爽的温带气候环境:每平方米供热需求为15kW小时/年(kWh/m2a)大一次性能源需求为120kWh/m2a。需要注意的是，一次性能源是从自然能源载体或自然资源中获得的能源。

　　为了使用、储存和运输这种一次性能源，我们必须首先将其转化为二次能源，如热能。在能源转换过程中，不可避免地会出现能源损失，减少了消费者实际使用的能源。直接使用一次性能源的可能性很低，意义不大。

　　为了比较不同类型的一次性能源，比如比较不同特性的一次性能源，不同类型的能源载体有一次性能源系数。利用这个权重因素可以得到佳的能源需求，即主动住宅建筑标准中大的120kW/(m2)a)。

　　与住宅建筑相比，实验室建筑室内负荷较高，实验室工作期间通风量较高。例如，室内负荷为80W/m2，其中实验室仪器设备消耗量为55W/m2、照明15W/m2、人员10W/m2。再加上通风，通常实验室通风量为25m3/m2/m2h。按15W/m2的室内照明量计算，每年2500小时消耗的总电力为37.5kWh/m2a。考虑到一次性能源系数2.6，所需一次性能源总量约为97.5kWh/m2a。

　　此外，通风换气的机械设备也需要消耗一定的电能。通风消耗的电能可按25W/m2左右计算。根据每年2500h的计算，通风每年消耗约62.5的电能kWh/m2a;一次性能源转换为163kWh/m2a。

　　这样，仅照明和通风所需的一次性能源就高达260.5kWh/m2a。假设其他电气设备、实验室仪器设施、空调设备对电能的需求为38.5kWh/m2a(约100kWh/m2a一次性能源)，一次性能总量为360.5kWh/m2a。该值是被动式建筑标准规定值的三倍;虽然假设这里已经完全采用了集中供暖，但它不会消耗任何形式的一次性能源。

　　在实践中，通常假设被动式建筑的供暖需求为20kWh/m2a。为了使比较和估计更接近现实，也可以采用这些数据。因此，假设实验室建筑所需的总能耗高达380.5kWh/m2a(见图3)。

　　由于用途不同，实验室的低能源需求远高于被动低能耗住宅标准规定的能源需求。被动低能耗住宅标准允许的高一次性能源需求120kWh/m2a仅满足实验室照明和通风的需要，实验室内所有实验仪器设备均不能使用。

　　“被动式”隔热规定几乎没有优势

　　建筑的外围结构对实验室建筑的加热和制冷效果也有不同于住宅建筑的强烈影响。许多具体的建筑设计热模拟清楚地指出，虽然实验室建筑中采用被动建筑标准的保温方法具有一定的意义，但在建筑过程中没有经济意义。

　　通过实施Enev2009标准，将实验室建设成被动低能耗建筑，建筑整体供暖需求可降低25%，所需供暖电力需求可降低10%，空调制冷可降低1%。如果辅助使用高效热能回收WRG，整体供暖需求甚至可以减少43%。所需供暖电力需求减少28%、空调制冷减少2%。然而，实现这些节约所需的资金支出与相对提高的能源效率不成比例。

　　因此，目前的被动低能耗住宅建筑标准不适用于能源需求较高的实验室建筑设计。从实验室建筑规划设计和投资的更高努力，特别是从典型的实验室建筑使用寿命的角度来看，是不够经济的。为了建设一个真正高效、节能的实验室，我们必须考虑建筑的特点，特别是使用的特点：通过标准化无法实现的特点。这里仍然需要协调与项目相关的所有需求和可能性，并在能源效率、成本效益、功能和舒适性方面进行综合协调。