Nachhaltige Laboreinrichtung arbeitet daran, sauberere Autos herzustellen

Apr 21, 2023

MaryBeth DiDonna ist Redakteurin für Labordesign und Redakteurin für digitale Veranstaltungen für Lab Manager. Ihre Arbeit für den Abschnitt „Labordesign“ der Publikation untersucht die Herausforderungen, denen Projektteams gegenüberstehen ...

Das California Air Resources Board (CARB) ist dafür verantwortlich, die Öffentlichkeit vor den schädlichen Auswirkungen der Luftverschmutzung zu schützen und Programme und Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels zu entwickeln. CARB wurde 1967 gegründet und legt staatliche Luftqualitätsvorschriften fest, die alle wichtigen Quellen smogbildender Luftverschmutzung berücksichtigen, und legt Anforderungen für saubere Autos und Kraftstoffe fest. CARB arbeitet derzeit daran, Kalifornien dabei zu helfen, sein Ziel bis 2030 zu erreichen, die Treibhausgasemissionen um weitere 40 Prozent unter das Niveau von 1990 zu senken; Das ultimative Ziel des Staates besteht darin, die Treibhausgase bis zum Jahr 2050 um 80 Prozent unter das Niveau von 1990 zu senken. Die Bemühungen von CARB beschränken sich nicht nur auf den Bundesstaat Kalifornien – beispielsweise waren CARB-Techniker im Jahr 2015 dafür verantwortlich, den Einsatz von Abschalteinrichtungen durch Volkswagen aufzudecken leichte Dieselmotoren.

Die Entwicklung des neuen Hauptsitzes von CARB dauerte ein Jahrzehnt – nicht nur, um das veraltete Haagen-Smit-Labor in El Monte zu ersetzen, sondern auch, um die fünf separaten Einrichtungen der Organisation unter einem Dach zu konsolidieren. Darüber hinaus wollte CARB eine „bemerkenswert nachhaltige Forschungseinrichtung“ entwickeln, die einen neuen Standard für die Reduzierung des Energieverbrauchs und der Treibhausgasemissionen setzt, die Leistung und Effizienz des Betriebs verbessert und den fast 500 Mitarbeitern des Unternehmens einen gesunden Arbeitsplatz bietet. Die drei neuen Labortypen in der Riverside-Zentrale (Kraftstoffanalyselabor, Labor für allgemeine Chemie und Treibhausgase sowie Aerosolanalyselabor) wurden mit erweiterten Kapazitäten konzipiert, um den Übergang von CARB zu einer emissionsfreien oder nahezu emissionsfreien Technologie zu unterstützen. Mit 402.000 Quadratfuß ist es die größte Zero Net Energy-Anlage in den USA – eine besonders bemerkenswerte Leistung im halbtrockenen Klima von Riverside.

Für die Gestaltung der größten und fortschrittlichsten Prüf- und Forschungseinrichtung für Fahrzeugemissionen der Welt hat Lab Manager ZGF bei den Design Excellence Awards 2022 mit dem Preis „Excellence in Sustainability“ ausgezeichnet. ZGF fungierte als Architekt für den CARB-Hauptsitz in Südkalifornien, Mary D. Nichols Campus, in Riverside, Kalifornien.

Die CARB-Zentrale benötigt enorme Energielasten, um Fahrzeug- und Labortests durchzuführen. Daher nutzte das Designteam sowohl aktive als auch passive Strategien, um den Energiebedarf zu senken und gleichzeitig die Energieproduktion vor Ort zu steigern. CARB ist außerdem die größte echte Netto-Null-Energie-Anlage ihrer Art und produziert mehr Energie, als sie verbraucht. Die Anlage übertrifft die Anforderungen von Titel 24 um 30 Prozent und senkt die Energiekosteneinsparungen um 75 Prozent – ​​eine Kostensenkung, die dazu führen wird, dass sich das Solaranlagensystem in etwas weniger als 10 Jahren zu 100 Prozent amortisiert. Das Ergebnis ist die weltweit größte und modernste Prüf- und Forschungseinrichtung für Fahrzeugemissionen. Das Projekt soll LEED-Platin erreichen und alle CalGreen Tier 2-Gebäudestandards erfüllen.

Der Entwurfsplan für die Anlage basierte auf drei Schlüsselkonzepten, sagt Gary Cabo, Direktor bei ZGF. „Die erste besteht darin, einfach die Funktion ihrer Arbeit unterzubringen. Da dieses Projekt die fünf bisherigen CARB-Standorte unter einem Dach konsolidierte, wurde ausführlich darüber nachgedacht, wie jede Forschungsabteilung zentralisiert und auf eine Weise neu organisiert werden kann, die ausreichend Platz bietet und der Effizienz zuträglich ist.“ Arbeitsabläufe", sagt er. „Der zweite Designfaktor, der einen der Kernwerte von CARB darstellt, ist die Schaffung einer sichereren Arbeitsumgebung. In den Test- und Forschungspraktiken von CARB werden leicht entflammbare Kraftstoffe und Gase aller Art verwendet, daher war es wichtig, Räume zu schichten und Tischkonfigurationen zu entwerfen, die das Risiko minimieren.“ essentiell."

CARB wollte eine Anlage schaffen, die die kontinuierliche Produktion der innovativen Lösungen für saubere Luft, für die das Unternehmen bekannt ist, unterstützen würde – sowohl heute als auch in den kommenden Jahren.

Das dritte missionsorientierte Konzept sorgt für mehr Transparenz. „Jeder Laborraum verfügt über weitläufige Fenster, die sich über die gesamte Länge erstrecken, sodass natürliches Licht durch die nach außen gerichteten Fenster einströmen kann und durch die nach innen gerichteten Fenster klare Sichtlinien sowohl nach außen als auch nach innen bestehen“, sagt Cabo. „Die Vorteile dieser Designstrategie sind dreifach: Natürliches Licht bietet CARB-Forschern zirkadiane und biophile Wellness-Vorteile, die zu gesünderen Schlaf-Wach-Rhythmen und verbesserter Stimmung und Produktivität führen; erhöhte Sichtbarkeit trägt zur Sicherheit bei, da Gefahren oder Vorfälle erkannt werden können.“ ohne den Laborraum zu betreten; und diese hohe Transparenz macht die Forschung von CARB zu Bildungszwecken sichtbar und um Mitarbeiter auf dem gesamten Campus mit der Forschung zu verbinden.“

Die CARB-Anlage umfasst viele spezifische Strategien zur Energiereduzierung, um Netto-Null zu erreichen. Hybridkühler werden in Verbindung mit einer erhöhten Kaltwassertemperatur von 57 °F verwendet, um den geschätzten Energieverbrauch der Anlage um etwa acht Prozent zu senken. Die kontinuierliche Überwachung der Raumluft maximiert die Lüftungseffizienz und die Energieeinsparung. Die Luft wird ohne den Einsatz von Dampf oder einer zusätzlichen Wärmequelle befeuchtet, was den Energieverbrauch senkt, und das hydronische Luftkühlungssystem verbraucht weniger Luft, um den Energiebedarf und die Gesamtbetriebskosten zu senken. Anwesenheitsbasierte Sensoren, die in die Abzugshauben des Chemielabors integriert sind, reduzieren den Energiebedarf.

Zu den Tageslichtinitiativen gehören Oberlichter zur Erhöhung der Tageslichteinstrahlung im Innenbereich und motorisierte Innenjalousien zur Reduzierung der Blendung. Die Innenräume des Gebäudes sind vollständig mit LED-Beleuchtung, Arbeitsumgebungsbeleuchtung, Tageslichtnutzungssteuerung und zwei Beleuchtungs-/HVAC-Anwesenheitssensoren ausgestattet. Der Parkplatz nutzt hocheffiziente LEDs und bietet 118 Ladestationen für Elektrofahrzeuge mit der Möglichkeit, auf insgesamt 149 Parkstationen für Elektrofahrzeuge zu erweitern. In die Südost- und Westfassade integrierte Außenlamellen reduzieren Sonnenaufheizung und Blendung.

„Das trockene und oft heiße Klima von Riverside bot uns eine einzigartige Gelegenheit, unsere Kühlstrategie zu überdenken und dadurch eine erhebliche Menge Energie einzusparen“, sagt Paul Erickson, Direktor bei Affiliated Engineers, Inc., dem MEP-Ingenieur für das Projekt Projekt. „Die für die Bürobereiche geplanten Kühlbalken verwenden ein wärmeres Kaltwasser, daher war im Projekt immer ein sekundärer Kühlwasserkreislauf mit 57 °F geplant. Wenn man jedoch bedenkt, wie wenig Entfeuchtung das ganze Jahr über für Büro, Labor usw. erforderlich war Beim Testen von Lüftungsgeräten, die normalerweise mit 42 °F kaltem Wasser durchgeführt werden, kamen wir zu dem Schluss, dass wir die Kapazität des Sekundärkreislaufs erweitern könnten, um einen viel größeren Teil des Kühlbedarfs des Gebäudes zu decken.“

„Die Vorheizschlangen wurden etwas vergrößert und mit Ventilen versehen, um die Verwendung des 57 °F warmen gekühlten Wassers im Kühlmodus zu ermöglichen“, sagt Erickson. „Die Hauptkühlwasserschlangen (DX-Schlangen in den Büro-DOAS-Einheiten) werden dann verwendet, wenn eine Entfeuchtung der Außenluft erforderlich ist. Bei diesem Ansatz wurden die meisten Kältemaschinen für die Erzeugung von 57 °F ausgewählt, was effizienter ist.“ als für gekühltes Wasser mit einer Temperatur von 42 °F. Darüber hinaus stieg bei der Erzeugung des wärmeren gekühlten Wassers die Anzahl der Stunden pro Jahr, in denen dies direkt am Kühlturm (Flüssigkeitskühler) möglich war, anstatt die Kältemaschinen betreiben zu müssen, von 18 Prozent Jahr auf 61 Prozent.

Die Einhaltung des Budgets war bei diesem Projekt besonders wichtig, da es vom Staat Kalifornien aus Steuergeldern finanziert wurde. „Neben dem Entwurf eines energieintensiven Gebäudes für den Betrieb mit Netto-Null-Energie, was an sich schon eine enorme Herausforderung darstellte, stand das Team auch vor der Herausforderung, die Ziele des Kunden zu erreichen und eine schöne, hochmoderne Fahrzeugtestanlage und einen Arbeitsplatz zu liefern und dabei innerhalb eines… strenges Budget“, sagt Shara Castillo, Direktorin bei ZGF. „Das Designteam war bestrebt, einen Campus zu entwerfen, der den unterschiedlichen Bedürfnissen, Wünschen und Arbeitsweisen der Mitarbeiter gerecht wird und der ihre bestehenden Kulturen respektiert und gleichzeitig einen neuen, vernetzten, produktiven Arbeitsplatz bietet, der abteilungsübergreifende Zusammenarbeit und Innovation fördert.“ "

Für Castillo ist es eine besondere Leistung, das größte Netto-Nullenergie-Gebäude des Landes vor Ort zu entwerfen und dabei die Zeitplan- und Budgetanforderungen des Department of General Services und des CARB einzuhalten. „Darauf bin ich besonders stolz, weil wir mit der Planung eines Netto-Nullenergiegebäudes beauftragt wurden, für das es noch keine Benchmarks gab, und für einen Kunden, der sicherstellen wollte, dass die Anlage dies auch mit der weiterentwickelten Ausrüstung und Testpraktiken in der Zukunft tun würde „Wir arbeiten immer noch mit Netto-Null-Energie. Die Gestaltung dieses Projekts mit mehreren Ebenen der Mehrdeutigkeit hat uns herausgefordert, rückwärts zu entwerfen, um Netto-Null zu erreichen“, sagt sie.

Die Testprogramme und Forschungskapazitäten von CARB entwickeln sich ständig weiter. Daher wurde der Hauptsitz in Riverside so konzipiert, dass er die aktuellsten Funktionen bietet und gleichzeitig flexibel genug ist, um bei Bedarf in der Zukunft Änderungen vornehmen zu können.

„Die Ziele von CARB legten Wert auf ein Design, das nicht nur die Testeinrichtungen modernisieren und konsolidieren würde, um den sich entwickelnden Forschungsanforderungen gerecht zu werden, sondern auch so gebaut ist, dass es zukünftige Fahrzeugtechnologien berücksichtigt“, sagt Castillo. „Durch die Priorisierung dieser Elemente wollte CARB eine Anlage schaffen, die die kontinuierliche Produktion der innovativen Lösungen für saubere Luft, für die das Unternehmen bekannt ist, unterstützen würde – sowohl heute als auch in den kommenden Jahren.“