Un laboratoire moyen consomme jusqu'à dix fois plus d'énergie qu'un immeuble de bureaux moyen. Toutefois, l'augmentation des coûts de la consommation d'énergie et les préoccupations croissantes concernant l'impact sur l'environnement conduisent à une prise de conscience accrue des choix durables en matière de laboratoires. La bonne nouvelle : De nombreux chercheurs ont réussi à rénover leur laboratoire pour en faire un laboratoire écologiquement durable.
L'approche de la recherche sur la durabilité et de l'utilisation de l'énergie verte est la même pour un laboratoire que pour n'importe quel autre endroit : Réduire la consommation et les dépenses d'énergie.
Même une légère réduction de la consommation d'énergie dans un laboratoire peut avoir un impact plus important sur la durabilité environnementale que la réduction d'un petit consommateur d'énergie verte.
De plus en plus d'études montrent que les propriétaires de laboratoires qui mettent en œuvre des caractéristiques durables clés dans leurs installations actives peuvent améliorer leurs résultats tout en ayant un impact positif sur l'environnement.
Voici quelques considérations essentielles pour la conception d'un laboratoire durable.
Pourquoi créer un laboratoire durable ?
Des exemples récents ont montré que la construction d'un laboratoire durable permet d'économiser de l'énergie, ce qui se traduit par des économies sur le plan financier, aujourd'hui et à long terme. En conséquence, de plus en plus de laboratoires ont commencé à mettre en œuvre des méthodes d'énergie durable lors de rénovations ou de nouvelles constructions.
Cependant, les avantages ne se limitent pas à une simple réduction des coûts énergétiques. La conception de laboratoires durables modifie la façon dont les laboratoires sont construits, conçus et utilisés pour une meilleure consommation d'énergie verte.
Voici quelques-uns des principaux avantages d'une conception de laboratoire durable et d'une exploitation de l'énergie verte :
- Par définition, un laboratoire durable doit consommer moins d'énergie que les laboratoires traditionnels non durables.
- Un plan adéquat permettra une meilleure utilisation de l'espace physique, une réduction de la consommation d'énergie, un taux de renouvellement de la qualité de l'air plus faible et des systèmes de refroidissement de l'air permettant une ventilation plus efficace du laboratoire. Cela signifie des taux de renouvellement d'air plus faibles, nécessitant moins d'unités de traitement de l'air et de ventilateurs d'extraction, ce qui permet de réduire les coûts d'exploitation.
- Une bonne conception prend en compte les besoins à long terme et offre une plus grande flexibilité opérationnelle sans qu'il soit nécessaire de construire pour des changements ponctuels. Cela signifie des mises à niveau plus rapides et des économies d'énergie verte à long terme.
- Les laboratoires durables peuvent également avoir de faibles coûts de fonctionnement en incorporant des équipements de laboratoire économes en énergie et en mettant en œuvre une consolidation de l'espace qui n'a jamais été envisagée. Lorsque l'espace et les systèmes du laboratoire sont regroupés, la qualité de l'air intérieur est améliorée, ce qui réduit les besoins de redondance en matière de contrôle de l'air.
- En donnant accès à des pratiques de laboratoire durables et en réduisant la consommation d'énergie, les responsables de laboratoire peuvent responsabiliser le personnel et améliorer la fidélisation du personnel dans l'ensemble de l'entreprise qui utilise l'installation.
10 façons de concevoir un laboratoire durable
Approche holistique de la conception de laboratoires durables
Les laboratoires durables ne se limitent pas à la conservation de l'énergie ou de l'eau, ni à la conception physique du laboratoire. Les processus de durabilité sont le moteur des efforts fructueux et durables au sein du laboratoire. L'architecture, les systèmes de construction et les fonctions internes entrent tous en jeu.
Une approche holistique nécessite une collaboration entre ingénieurs, chercheurs, gestionnaires de bâtiments, architectes et scientifiques dès le départ. Les ingénieurs de laboratoire s'engagent à suivre un projet dès la phase de conception d'un laboratoire durable, en veillant à ce que les éléments de construction qui utilisent des qualités durables soient réalisés pour maximiser leur potentiel.
En travaillant ensemble, il est possible de créer un laboratoire qui atteigne à la fois les objectifs d'efficacité énergétique et de durabilité, tout en protégeant les objectifs et les priorités de l'entreprise et de son personnel.
Employer les critères de l'EPA pour la conception durable
Les normes nationales de l'EPA relatives aux laboratoires durables sont conçues pour améliorer les performances environnementales d'un laboratoire nouveau ou existant. Le respect de ces normes permet de réduire les émissions, de mettre en œuvre des technologies nouvelles et efficaces et de rationaliser l'utilisation de l'eau et de l'énergie dans les nouveaux systèmes de conception de laboratoires durables.
Commencer par se concentrer sur les normes nationales de durabilité permet de récupérer et d'incorporer des ressources renouvelables tout au long de la durée de vie du produit.
Il aborde également les programmes de formation, les cours et les réunions régulières afin de rester à la pointe de la technologie et de créer de nouvelles initiatives en matière de conception et d'économie d'énergie.
Minimiser les charges pour créer une conception durable dans les laboratoires
Une autre pratique des méthodes de conception de laboratoires durables consiste à regrouper les zones d'une installation qui consomment une quantité similaire d'énergie. La minimisation des charges favorise la bonne utilisation de l'espace, de sorte qu'un laboratoire peut être séparé des zones qui n'ont pas les mêmes besoins énergétiques.
La réduction des charges est également un excellent moyen de réduire la quantité d'air extérieur utilisée pour la ventilation. Comme l'air fourni aux laboratoires est exposé aux contaminants à l'intérieur des laboratoires, l'air ne peut pas être renvoyé vers un système central de traitement de l'air comme dans le cas d'une installation CVC typique. Cela signifie que le volume d'air ventilé dans les laboratoires est plus élevé que dans les autres installations.
La bonne entreprise de CVC comprendra les différentes classifications de l'air dans chaque laboratoire et la manière d'utiliser efficacement l'air extérieur tout en protégeant la qualité de l'air. Les laboratoires dépendent de l'air de retour provenant d'un système CVC qui est ensuite canalisé dans l'air du laboratoire. L'air fourni aux laboratoires est épuisé, car il a été utilisé deux fois dans les laboratoires.
Une charge interne précise est essentielle pour réduire la consommation d'énergie. Les laboratoires doivent être conçus pour fonctionner avec les équipements de laboratoire à haut rendement énergétique des utilisateurs, qui consomment moins d'énergie. Un autre moyen de réduire la charge est de créer un processus de conception qui atténue le changement climatique. Minimiser les charges pour maximiser la durabilité et créer un impact positif sur le changement climatique.
Énergie passive et systèmes d'éclairage dans la conception durable
Tirer parti des systèmes énergétiques passifs. La lumière naturelle est un excellent exemple de l'exploitation des systèmes passifs d'un laboratoire. Les ingénieurs peuvent identifier la lumière naturelle, les systèmes de récupération de la lumière du jour et les outils qui permettent aux travailleurs de bénéficier de la lumière naturelle. Le chauffage solaire passif pour l'hiver et la ventilation naturelle par des parpaings tirent également parti des systèmes passifs.
Les équipes de conception doivent préparer les chercheurs à utiliser des systèmes passifs dans les laboratoires. Cela peut conduire à une utilisation appropriée des composants passifs intégrés dans les spécifications d'installation.
Systèmes CVC et autres optimisations de systèmes
Les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) des laboratoires et les équipements générateurs de chaleur ne se limitent pas au contrôle de la température. C'est un élément essentiel de la consommation d'énergie, de l'efficacité du chauffage et de la protection de la qualité de l'air. Les hottes et les équipements de la chaîne du froid sont ceux qui consomment le plus d'énergie dans les laboratoires. Des systèmes CVC plus efficaces peuvent également contribuer à réduire la consommation d'énergie.
Conseil : évaluez le nombre de hottes nécessaires à l'utilisation du laboratoire. Les hottes inutiles peuvent avoir un impact négatif sur le développement durable, car leur utilisation n'est pas toujours bien contrôlée. La consolidation du nombre de hottes dans un laboratoire, combinée au maintien de leur fermeture lorsqu'elles ne sont pas utilisées, est bénéfique à la création d'un environnement de laboratoire durable.
Outre la réduction du nombre de hottes utilisées, d'autres approches peuvent être utilisées pour réduire la consommation d'énergie :
- Systèmes de ventilation à volume d'air variable
- Fonctionnement en milieu occupé et inoccupé
- Ouvertures réduites des châssis
- Systèmes CVC efficaces
- Utilisation de hottes à faible débit
D'autres systèmes CVC abaissent la température en faisant circuler de l'eau plutôt que de l'air et permettent de réaliser des économies d'énergie encore plus importantes.
Technologie des énergies renouvelables pour une conception durable
La technologie des énergies renouvelables - telles que les éoliennes, les systèmes de panneaux, les biocarburants et la biomasse - est devenue de plus en plus populaire en raison de l'intérêt mondialement reconnu pour le développement durable. Les éoliennes peuvent convertir l'énergie solaire et éolienne en électricité. Les systèmes de biomasse créent une agriculture renouvelable, réduisant ainsi la dépendance à l'égard des combustibles fossiles.
Les systèmes d'énergie renouvelable peuvent prospérer dans des installations conçues selon une approche holistique. Ces systèmes renouvelables devraient constituer la dernière étape de la création d'un laboratoire durable. Le fournisseur d'électricité du laboratoire peut également offrir des incitations qui compensent le coût élevé de l'installation de systèmes d'énergie renouvelable.
Recherche et analyse des coûts
Après avoir élaboré des concepts préliminaires, les ingénieurs peuvent utiliser la technologie de simulation des bâtiments pour effectuer une analyse des coûts du cycle de vie du laboratoire. Ces processus d'analyse comprennent la dynamique des fluides numérique, la simulation de l'exploitation de la lumière du jour, la dynamique thermique et la modélisation de l'information sur le bâtiment.
Les outils de conception peuvent aider les ingénieurs et les architectes à développer les points forts des systèmes du laboratoire, en leur fournissant l'équipement adéquat pour les besoins quotidiens tout en planifiant la croissance future. L'analyse du coût de la vie aide également les responsables de laboratoire à prendre les bonnes décisions en matière de financement.
Assurer la flexibilité de la conception
La flexibilité des infrastructures est essentielle dans la conception des laboratoires. La vitesse à laquelle la technologie progresse exige que la durée de vie d'un laboratoire soit considérablement améliorée après dix ans d'utilisation. L'absence de flexibilité empêche les chercheurs d'utiliser les nouvelles avancées technologiques tout en les confinant à l'infrastructure technologique qu'ils sont actuellement obligés d'utiliser.
Les concepteurs de laboratoires peuvent créer un espace qui garantit qu'un laboratoire durable est construit pour durer dès le départ. De nouveaux équipements peuvent être ajoutés plus rapidement que dans le cas d'une rénovation complète.
Conception globale de la Commission
La mise en service complète fournit une confirmation documentée que les systèmes d'un laboratoire fonctionnent comme prévu. Il s'agit de la meilleure méthode d'assurance qualité qu'une installation puisse fournir. La mise en service peut s'appliquer aux installations existantes comme aux nouvelles. La mise en service par une tierce partie évalue un laboratoire durable afin de répondre aux exigences de performance du système actuel et de développer un nouvel ensemble de critères pour l'installation.
Repenser la rénovation et la conception durable
Il y a deux façons principales de rénover un laboratoire. La première consiste à moderniser les infrastructures existantes en les dotant d'équipements plus efficaces sur le plan énergétique. La seconde consiste à réutiliser les bâtiments existants avec des systèmes nouveaux et durables. Ce type de réutilisation permet d'apporter des améliorations, notamment une nouvelle isolation.
Le deuxième type de rénovation est plus respectueux de l'environnement que la création d'une installation entièrement nouvelle, mais il nécessite une excellente planification dès le départ. Le défi consiste à utiliser l'installation existante de manière nouvelle et durable.
Congélateurs à haut rendement énergétique de Stirling Ultracold
La conception d'un laboratoire optimisé doit également prendre en compte l'équipement de stockage du froid. Stirling Ultracold est un pionnier dans le domaine des congélateurs ultra-basse température (ULT) à haut rendement énergétique, utilisés pour réaliser l'initiative de développement durable de votre laboratoire sans compromis en matière de stockage, de conception ou de performance.
Lorsque l'on considère l'impact environnemental des congélateurs basse température à haut rendement énergétique, nos systèmes offrent des solutions durables sans aucun compromis en termes de performance et de fiabilité. Nos systèmes :
- Utilise moins d'un tiers de l'énergie électrique de la technologie de congélation ULT standard à compresseur.
- Rejettent moins d'un tiers de la chaleur des modèles standard à compresseur, ce qui réduit la consommation d'énergie des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) des bâtiments.
- Éliminez progressivement les réfrigérants HFC à fort potentiel de réchauffement planétaire en utilisant les modèles Stirling ULT qui utilisent un réfrigérant à base d'hydrocarbures naturels à 100 %.
- Utiliser des agents isolants respectueux de l'environnement, en utilisant moins de matières premières que jamais.
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