Thiết kế và Xây dựng Phòng thử nghiệm ‘Xanh’

Các phòng thử nghiệm là những lò năng lượng nổi tiếng về tiêu thụ một lượng lớn tài nguyên thiên nhiên. Theo Phòng thử nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia, các phòng thử nghiệm thường tiêu thụ năng lượng trên mỗi foot vuông (Một foot vuông tương đương với 0,09290304 mét vuông) gấp 5 đến 10 lần so với các tòa nhà văn phòng.

Một số phòng thử nghiệm đặc biệt, chẳng hạn như phòng sạch và phòng thử nghiệm với khối lượng quy trình lớn, có thể tiêu thụ năng lượng gấp 100 lần so với năng lượng của một cơ cấu tổ chức hoặc thương mại có kích thước tương tự.

Trong bối cảnh này có một số lý do— nhiều phòng thử nghiệm chứa thiết bị hoặc quy trình thí nghiệm cần hoạt động 24 /24 giờ và một số phòng thử nghiệm này cũng cho phép nhân viên vận hành hoặc giám sát thiết bị tại bất kỳ thời gian nào trong ngày.

Thiết bị phòng thử nghiệm tiêu thụ năng lượng ở mức cao hơn nhiều so với thiết bị và thiết bị điện tử trong văn phòng và gia đình, đồng thời cũng có thể tạo ra mức nhiệt cao và cần hệ thống HVAC của phòng thử nghiệm làm tản nhiệt.

Dòng khí và điều hòa không khí phải tuân theo các tiêu chuẩn cụ thể, quản lý loại bỏ chất gây ô nhiễm và tiếp xúc với các hóa chất nguy hiểm. Có nghĩa là các phòng thử nghiệm tiêu thụ một lượng năng lượng đặc biệt cao – vì vậy, tác động đến môi trường lớn hơn, cũng như ngân sách hoạt động cao hơn.

Những gì làm nên một phòng thử nghiệm “xanh”

Với mong muốn tiết kiệm tiền và giảm thiểu tác động đến môi trường, do đó ngày càng nhiều phòng thử nghiệm tìm cách "trở nên xanh", bằng cách áp dụng các thiết bị và thực hành phòng thử nghiệm tiết kiệm năng lượng hơn.

Các nhà chuyên môn như Bộ Năng lượng, I2SL, My Green Lab và các trường đại học chỉ là một số đơn vị đã ban hành hướng dẫn và nghiên cứu về cách phát triển một cơ sở thí nghiệm bền vững hơn. Tuy nhiên, không có tiêu chuẩn, định nghĩa của bên thứ ba, hoặc bộ tiêu chí cụ thể cho những gì chính xác để cấu thành một phòng thử nghiệm xanh.

Kimberly Reddin, AIA, LEED AP, giám đốc về tính bền vững của Flad Architects, cho biết: “Khi tôi nghĩ về một‘ phòng thử nghiệm xanh”, tôi nghĩ đến định nghĩa của Liên hợp quốc về tính bền vững: Phòng thử nghiệm xanh là một phòng thử nghiệm hỗ trợ khoa học, sức khỏe và kinh tế - đó có phải là thành công của hôm nay, mà không làm giảm đi nguồn lực cho ngày mai? Chúng ta không biết chính xác ngày mai sẽ ra sao, vì vậy chúng ta cần phải linh hoạt khi thiết kế một phòng thử nghiệm xanh. Chúng ta cũng cần hợp tác cùng nhau nhằm đổi mới và sáng tạo với các giải pháp mà chúng ta đưa vào phòng thử nghiệm của mình hôm nay, để chúng tiếp tục xanh trong tương lai. Sử dụng một câu trích dẫn trong “các vòng kết nối bền vững” ... nghĩa là chúng ta không thừa kế đất đai từ tổ tiên, mà chúng ta đã vay mượn đất đai từ con cháu. Tôi nghĩ rằng chính tiền đề cơ bản đó là cơ sở cho khám phá khoa học.Tất nhiên, nó đang thay đổi với việc tập trung nhiều hơn vào ứng dụng, nhưng rất nhiều ứng dụng có tác động thực tế của rất nhiều nghiên cứu khoa học và kỹ thuật mà mất nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ để phát triển”.

Stuart Lewis, Kiến trúc sư, phó hiệu trưởng, nhà lập kế hoạch của Flad cho biết: “Tôi nghĩ rằng các nhà nghiên cứu, vì lý do đó, có xu hướng trở thành những người hướng tới tương lai. Đối với tôi, ý tưởng trở nên 'xanh' trong bối cảnh phòng thử nghiệm là điều chúng tôi đã làm từ lâu — bạn đang bảo vệ con người, bảo vệ môi trường và đó là nguyên tắc cốt lõi khi nói đến quản lý hoặc thiết kế phòng thử nghiệm. Thách thức đối với chúng ta là thực hiện những gì chúng ta đã làm — lấy tư duy mà chúng ta đã có — và tập trung vào xúc tiến công việc với những ý tưởng sáng tạo ngay từ bây giờ".

Phối hợp cho phòng thử nghiệm xanh

Lewis nói: “Mục tiêu chính của việc quản lý hoặc lập kế hoạch phòng thử nghiệm… là tạo ra một nơi để nghiên cứu hoặc chẩn đoán lành mạnh cho những người trong phòng thử nghiệm. Cơ bản là có sự phòng ngừa thích hợp; SOPs thích hợp; chúng được các chuyên gia kỹ thuật hỗ trợ và bảo vệ môi trường khỏi các hoạt động trong phòng thử nghiệm. Về cơ bản, đó là "xanh. Quá trình trao đổi với các nhà quản lý phòng thử nghiệm và các bên liên quan khác về những vấn để này đã mang lại kêt quả tốt đẹp. Nó cho phép chúng tôi đưa ra các vấn đề chức năng quan trọng khác xung quanh việc hỗ trợ các quy trình mà họ đặt ra trong phòng thử nghiệm — như tính linh hoạt trong tương lai thực sự khó đạt được các chỉ số, nhưng có thể có nhiều tác động trong việc giảm lãng phí, thời gian chết và năng lượng kém hiệu quả trong tương lai”.

Reddin cho biết thêm rằng nó giúp mọi người theo dõi, nếu người quản lý phòng thử nghiệm, thành viên nhóm thiết kế và các bên liên quan khác đưa ra định nghĩa của riêng họ về những gì tạo nên một phòng thử nghiệm xanh trong quá trình thiết kế.

Bà nói: “Khi chúng tôi thiết lập các mục tiêu, ưu tiên và định nghĩa của chúng tôi với khách hàng về phòng thử nghiệm xanh, điều đó mang lại cho chúng tôi hoạt động như một khuôn khổ cho việc ra quyết định. Khi chúng tôi chuyển qua dự án và đang phát triển dự án, nếu dự án bắt đầu đi lạc khỏi định nghĩa về phòng thử nghiệm xanh, hoặc tầm nhìn mà khách hàng đã đề ra, điều đó có nghĩa là công việc của chúng tôi với tư cách là nhóm thiết kế tạm dừng và ngồi lại với các bên liên quan của dự án và định hướng lại cho mọi người cho đến khi chúng tôi thống nhất ".

Lewis và Reddin nói rằng thiết kế phòng thử nghiệm xanh trong tương lai có cả tiềm năng và cạm bẫy. Ví dụ, công nghệ phòng thử nghiệm hiện đại cung cấp thông tin, có thể đo lường việc sử dụng năng lượng, hoặc giám sát không khí và phát hiện các chất gây ô nhiễm trong luồng không khí. Những người làm việc trong phòng thử nghiệm có thể dựa vào dữ liệu cần thiết đó để thay đổi năng lượng trong phòng thử nghiệm của họ.

Tuy nhiên, sự gia tăng của công nghệ phòng thử nghiệm tự động có thể đồng nghĩa với việc sẽ có ít người làm việc trong phòng thử nghiệm hơn trong tương lai. “Có thể từ 5 đến 10 năm trước, chúng tôi đã nghĩ “ Ồ, điều này thật tuyệt”. Các phòng thử nghiệm sẽ nhỏ hơn, mọi người sẽ không ở trong đó, thiết bị sẽ hoạt động, ”Lewis nói. “Nhưng những gì chúng tôi thực sự thấy là các phòng thử nghiệm không hề nhỏ hơn, chúng chỉ được trang bị thêm nhiều thiết bị.” Anh ấy tiếp tục, “Chúng ta cần tìm hiểu ý nghĩa của những công nghệ này là gì và tìm cách giảm thiểu và tận dụng chúng để đạt được những kết quả tích cực”.

Reddin tin rằng ESG là một chủ đề nóng trong thiết kế phòng thử nghiệm xanh. Tiêu chí ESG là một tập hợp các tiêu chuẩn về môi trường, xã hội và quản trị đối với hoạt động của một công ty được sử dụng để phân tích cách quản lý một công ty hoạt động. “Tôi nghĩ những gì chúng ta sẽ thấy là báo cáo của ESG sẽ tiếp tục có động lực. Tôi nghĩ sẽ không chỉ có các nhà đầu tư chú ý đến nó, mà chúng ta có thể thấy rằng chính phủ cũng đang chú ý đến nó nhiều hơn”,  bà nói. “Tôi nghĩ rằng chắc chắn nó sẽ phát huy toàn bộ ý tưởng về tính minh bạch và giúp nhân viên hiểu rõ về những gì công ty họ đang cố gắng làm và đánh giá cao ... điều đó thực sự có ý nghĩa rất lớn đối với một nhân viên đi làm tại một nơi phù hợp với năng lực của chính họ ".

Lewis cho biết, một chiến lược chiến thuật để đạt được một phòng thử nghiệm xanh liên quan đến việc tối ưu hóa việc sử dụng điện bên trong và tải nhiệt. Lewis nhận xét rằng một người bạn kỹ sư của ông ấy nói rằng “điều bền vững nhất mà một người quản lý phòng thử nghiệm có thể làm là thay thế tất cả các tủ đông lạnh của họ khi họ chuyển sang một phòng thử nghiệm mới. Các tủ đông hiện đại có hiệu quả cao về việc sử dụng điện và giảm tải nhiệt, làm giảm trực tiếp chi phí vận hành của phòng thử nghiệm”.

Một ví dụ khác, ông tiếp tục, sẽ cho người quản lý phòng thử nghiệm dẫn dắt nhóm thiết kế thông qua hình thức phòng ngừa mà phòng thử nghiệm đang sử dụng như tủ hút và giữ các tấm chắn luôn đóng thay vì mở khi có thể.

Reddin cho biết, có rất nhiều hình thức khác nhau để tiết kiệm chi phí lâu dài khi thiết kế một phòng thử nghiệm xanh. “Khi chúng tôi thiết kế các phòng thử nghiệm với tính bền vững, chúng tôi có xu hướng thấy cường độ sử dụng năng lượng dự đoán sẽ giảm từ 20 đến 40%”. Bà nói thêm rằng:“Thiết kế phòng thử nghiệm linh hoạt cũng góp phần vào tuổi thọ của phòng thử nghiệm, từ đó có thể tiết kiệm chi phí”.

Reddin nói: “Nếu bạn có thể xây dựng một phòng thử nghiệm linh hoạt nhằm kéo dài tuổi thọ và bạn không cần phải cải tạo hoặc xây dựng thêm trong tương lai, thì bạn đang thực sự tạo ra tác động khá lớn đến tính bền vững của phòng thử nghiệm đó”.

Marybeth Didonna

Đỗ Quyên dịch

Nguồn: Lab Manager- Hoa Kỳ