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                    《張江科技評論》

                    開博時間:2019-06-06 14:03:00

                    《張江科技評論》是由上??茖W技術出版社與上海市張江高科技園區管理委員聯合創辦的一本科技評論類雜志。該刊報道評價國內外創新性科學技術的發展趨勢及其商業價值,介紹上海在建設全球領先科創中心進程中的制度成果、技術成果、創業成果,推動產學研密切協作,促進科技成果轉化,服務經濟轉型發展。

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                    可持續發展的未來實驗室設計

                    2019-12-27 12:23:00

                      未來實驗室是尊重環境的,是以人為本的。

                      提到創新的源頭,可能大多數人首先想到的是高校和科研機構的實驗室。2018年5月,美國嘉科集團在波士頓舉辦的實驗室行業標準會議上提出了“未來實驗室”的概念,并對其進行了定義:架構扁平化、各學科整合、聚焦科學研究、鼓勵創新的科學發現中心。簡言之,未來實驗室是尊重環境的,是以人為本的。

                      近年來,實驗室的可持續發展一直是熱門話題,通常一提起來大家就直接聯想到節能。事實上,可持續的真正涵義遠遠不止這一點。建筑、資源和人類健康之間的聯系是可持續設計的三大重點,這和大多數實驗室用戶的科學任務和企業目標是契合的,也是實驗室未來的發展趨勢。

                      嘉科集團旗下的嘉科全球建筑在過去20多年的實驗室建筑設計中,一直在研究如何使實驗室建筑更具可持續性,以及實驗室環境如何影響使用者。實驗室建筑的能耗比辦公樓高5~10倍,即使是少量的優化也意味著節省了大量的能源??茖W家創造的價值是無法估量的,即使是工作效率的稍稍提高也意味著創造了更多的社會價值。

                      可持續發展的實驗室也被稱為“高性能實驗室”,以強調其目標是使實驗室建筑更高效地發揮作用,這意味著設計思路從單純的節約到更注重優化。節約意味著減少我們需要的,是對使用者行為的改變,如通過夏天調高空調設定溫度和冬天調低空調設定溫度;優化意味著找到更有效的設計方法,使建筑冬暖夏涼。真正的高效建筑應該同時使用節約和優化兩種手段,對于實驗室建筑而言,確保這些設計方法不會損害到實驗環境和科研人員工作效率至關重要。

                      要使實驗室建筑更高效地發揮作用,需要考慮建造、使用和未來可能的改造過程中諸多因素,總結下來主要是3個方面:場地影響、資源利用和使用者因素。

                      ●場地影響

                      場地影響的因素十分廣泛,包括選址、園區設計、與廢棄物運輸和處理相關的交通以及基礎設施等。項目選址確定后,好的園區設計會顯著減少項目對周邊環境的影響。例如:如何減少廢水廢物排放到現有地下水源和污水系統,以減少對周邊自然水文的影響;如何減少園區不透水鋪地的面積,以減少雨水徑流;如何最大化在園區內處理廢水以及雨水徑流,以減少對周邊環境的壓力。實驗室產生的廢水廢物遠多于其他建筑類型,因此廢棄物管理至關重要,應對廢水廢氣積累進行建模和監控,盡量減少對周邊人群的影響。

                      ●資源利用

                      資源主要包括水、能源和材料。對資源的管理有很多不同的策略,但都歸結為3個主要概念:減少資源需求、更高效利用資源以及使用替代資源。

                      實驗室在工藝生產和維持潔凈空間過程中需要使用大量的水。我們在設計中采取的節水措施主要有兩個:一是盡可能使用節水設施和廢水處理系統;二是盡可能使用灰水。此外,高效玻璃器皿清洗系統、循環冷凍水系統等都會減少實驗室用水需求。

                      為減少實驗室建筑能源使用,我們通常從3個方面進行設計。首先是正確計算負荷,如室內溫度、濕度、光照水平、每個空間所需的換氣量等。其次是系統設計,通常設定的負荷越低,系統選擇自由度越高。最后是提高能源效率,計算出負荷并選擇最優系統后,應在場地內盡量使用可再生能源。

                      從環境角度講,最理想的材料其原材料無毒、儲量豐富、可更新,制作、運輸和安裝過程中消耗能源少,使用壽命長且易于維護,廢棄材料可重新回收利用。

                      ●使用者因素

                      除了場地和資源外,實驗室的可持續設計更需要關注建筑環境對科研人員的影響。影響建筑環境的因素很多,其中空氣質量、舒適度和視野尤為重要。對大部分科研企業來說,員工薪資和福利支出占到了企業成本近85%,員工健康和工作效率很小的提升會為企業帶來巨大的經濟效益。

                      科學家在努力探索世界運行的原理,以期得到更多在生物、物理、化學、環境等方面造福人類的信息。實驗室的可持續設計則重點研究實驗環境需要什么以及這種需求對周圍環境意味著什么,并使這二者達到平衡。我們認為,未來實驗室將做到:強調靈活性,滿足不同時期不同科研組群的使用要求;強調科學與藝術的結合,把實驗室建筑變成科學研究的展廳。我們希望在中國也能夠打造這樣標準的實驗室,讓中國的科研人員享受世界領先的科研環境。

                      基礎醫學公司實驗室項目

                      美國基礎醫學公司在基因組技術和癌癥生物學領域處于創新領袖地位,提供癌癥治療優化分析。實驗室設計使用開放工作環境,在保證安全性、功能性和靈活性的同時強調建筑美感。玻璃隔斷和多種會議空間供參觀和訪問交流。

                      阿斯利康公司在美國波士頓的研發實驗室

                      實驗室充分運用自然光并引入室外景觀,增加科研人員的愉悅感,同時全玻璃走廊可以時刻觀察實驗過程。實驗室頂部的綜合吊架和功能柱加強了實驗室的靈活性和高效性。

                      作者:孫芊,嘉科全球建筑(Jacobs Buildings & Infrastructure)中國區總經理,美國注冊建筑師,美國LEED綠色建筑認證高級專家 。

                      本文來自《張江科技評論》

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