I laboratori di ingegneria sono fondamentali per l'innovazione nella ricerca e nello sviluppo, ma sono rinomati per consumare enormi quantità di energia – spesso 4-5 volte più per piede quadrato rispetto agli edifici o alle aule standard per uffici. Questa intensità deriva da requisiti di ventilazione esigenti, carichi di apparecchiature elevati e protocolli di sicurezza rigorosi.

Comprendere l'uso dell'energia nei laboratori di ingegneria

La diagnosi precisa dei modelli di consumo energetico costituisce il fondamento di qualsiasi strategia di riduzione. Nella maggior parte dei laboratori di ingegneria, i sistemi HVAC rappresentano circa il 50-60 per cento dell'uso totale dell'energia, guidato da elevati tassi di cambio dell'aria necessari per i fumi di scarico, il calore e le sostanze tossiche. Il consumo rimanente è distribuito tra le attrezzature specializzate (come i forni, le macchine CNC, i compressori e i microscopi elettroni), l'illuminazione e i carichi di corrente).

Oltre alla semplice misurazione, la comprensione dell'interazione tra progettazione di laboratorio, modelli di utilizzo e programmi operativi è fondamentale. Molti laboratori mantengono operazioni continue anche quando non occupate, e le attrezzature spesso funziona in modalità standby disegno energia idle. Dissecting flussi di energia in categorie controllabili—ventilazione, carichi di processo, illuminazione e sistemi ausiliari—i ingegneri possono dare priorità agli aggiornamenti e cambiamenti comportamentali che danno risultati immediati.

Strategie per la riduzione del consumo energetico

Ottimizzare i sistemi di illuminazione

L'illuminazione, mentre in genere una frazione più piccola dell'uso di energia da laboratorio (10–15 per cento), offre un basso impatto sui risparmi. L'aggiornamento da apparecchi fluorescenti o incandescenza a fonti LED ad alta efficienza può ridurre il consumo energetico di illuminazione del 50-75 per cento. Le lampade a LED generano anche meno calore, che riduce il peso sui sistemi di raffreddamento, un vantaggio sinergico nei laboratori di disponibilità climatizzati.

Aggiornare i sistemi di ventilazione e di HVAC

Inoltre, il sistema di controllo dell'aria è stato sostituito da un sistema di controllo dell'aria a bassa temperatura (VAV) senza che il sistema di controllo dell'aria venga sostituito da un sistema di controllo dell'aria di controllo dell'aria (conseguenza di controllo) o di controllo dell'aria in fase di riduzione del flusso di calore.

Gestione delle attrezzature intelligenti di implementazione

L'impiego di sistemi di calcolo ad alte prestazioni, che consentono di ottimizzare la gestione delle etichette, consente di ridurre gli sprechi senza ostacolare la ricerca.

Migliorare la busta e l'isolamento dell'edificio

Mentre spesso si affacciano in retrofit di laboratorio, la busta di costruzione svolge un ruolo vitale nell'efficienza termica. Migliorare l'isolamento in pareti, tetti e pavimenti riduce i carichi di riscaldamento e raffreddamento, mentre la sigillatura dell'aria impedisce l'infiltrazione incontrollata.

Energia rinnovabile e generazione on-site

I sistemi di riduzione del consumo sono solo la metà della battaglia; la generazione di energia pulita in loco può neutralizzare l'impronta di carbonio rimanente del laboratorio. Gli array solari a tetto o a terra (PV) sono sempre più sostenibili a causa dei costi del pannello in calo e degli incentivi fiscali disponibili.

Migliori Pratiche aggiuntive

  • Condurre controlli energetici regolari:[[] Pianificare audit completi ogni uno o tre anni per identificare nuove opportunità, verificare le prestazioni delle misure installate, e regolare le strategie come tecnologia e occupazione evolvere.
  • Istruire e coinvolgere gli occupanti del laboratorio:[ Promuovere una cultura della conservazione dell'energia attraverso la formazione obbligatoria, la segnaletica e gli incentivi.Gli studenti e i ricercatori che capiscono il legame tra le loro azioni e i costi energetici sono più probabili adottare comportamenti efficienti.
  • Certificazioni di laboratorio verde di prudenza:[] Programmi come LEED per i laboratori, My Green Lab, o lo strumento di benchmarking Labs21 forniscono strutture per il miglioramento e il riconoscimento dei risultati.
  • Istituire il monitoraggio delle prestazioni e il feedback:[[] Sistemi di automazione degli edifici con dashboard che visualizzano l'uso in tempo reale dell'energia.Le allerte automatizzate possono contrassegnare punte anormali, mentre i rapporti mensili consentono il confronto con i benchmark e i periodi precedenti.
  • Ottimizzare la gestione del cappuccio del vapore:[[] Chiudere le sacchi del cappuccio del vapore quando non in uso, e considerare l'installazione di chiusure di sash automatiche o controlli VAV su cappe per ridurre il flusso di scarico.
  • Integrate lab design per l'efficienza:[ In nuova costruzione, incorporare piani open floor e corridoi di utilità condivisi per ridurre il volume condizionato.
  • Aerazione controllata dalla domanda:[] Utilizzare sensori per l'occupazione, CO2, composti organici volatili (VOC), e la temperatura per modulare i tassi di ventilazione in tempo reale, assicurando sicurezza evitando la troppo-ventilazione.
  • Ridurre i carichi della spina:[[]] Incoraggia le politiche di riduzione dell'alimentazione per monitor, caricabatterie e altre elettroniche personali. Fornire stazioni di ricarica centralizzate e la condivisione delle apparecchiature per minimizzare il numero di dispositivi.
  • Attuazione di una politica di approvvigionamento verde:[[]] Priorizzare gli acquisti di attrezzature e elettrodomestici da laboratorio ad alta efficienza energetica, e considerare il costo del ciclo di vita (compresa l'energia) piuttosto che il prezzo solo dell'adesivo.
  • Benchmark e risultati delle azioni:[[] Partecipare a programmi di benchmarking nazionali o istituzionali per confrontare le prestazioni energetiche contro i laboratori di peer.

Conclusioni

Ridurre il consumo energetico nelle strutture di laboratorio ingegneristico è un'impresa multiforme che combina gli aggiornamenti tecnici, i cambiamenti operativi e i cambiamenti culturali. Le strategie qui delineate, che vanno dall'illuminazione e le ottimizzazioni HVAC alla gestione delle attrezzature, alle rinnovabili e all'impegno occupante, offrono una roadmap per ottenere riduzioni significative sia nell'uso dell'energia che nei costi operativi.