Zrównoważony rozwój w budowie laboratoriów Zrównoważone planowanie, budowa i użytkowanie

Bezpieczeństwo, higiena, efektywność energetyczna i ekologia – w budownictwie laboratoryjnym cele te często wydają się nie do pogodzenia. Nowy budynek badawczy w Wiedniu dowodzi jednak czegoś przeciwnego: od etapu projektowania aż po dobór materiałów konsekwentnie uwzględniano zasady zrównoważonego rozwoju.

Na ile laboratorium może być zrównoważone? To pytanie pojawia się nie tylko w trakcie bieżącej eksploatacji, ale już znacznie wcześniej: na etapie planowania nowego kompleksu laboratoryjnego. Już na tym etapie chodzi o określenie jasnych celów w zakresie zrównoważonego rozwoju. Jako narzędzia pomiarowe służą analizy cyklu życia (LCA) oraz kalkulacje kosztów cyklu życia (LCC). Narzędzia te pozwalają ocenić decyzje w perspektywie całego okresu użytkowania oraz zidentyfikować materiały i systemy techniczne, które są trwałe, energooszczędne i opłacalne – bez uszczerbku dla bezpieczeństwa, higieny czy wydajności.

Kolejną wytyczną w zakresie zrównoważonego budownictwa są certyfikaty zrównoważonego rozwoju. Od samego początku zapewniają one wiarygodne ramy oceny kryteriów ekologicznych, ekonomicznych i społecznych, zapewniają przejrzystość i porównywalność oraz służą zapewnieniu jakości w całym cyklu życia obiektu. Jak w praktyce może wyglądać zrównoważone budownictwo laboratoryjne, pokazuje projekt „Laboratorium przyszłości”, który powstał w Wiedniu w latach 2021–2026 (patrz tabela 1). To nowoczesne centrum laboratoryjne zostało ocenione zgodnie z certyfikacją TQB (Total Quality Building) Austriackiego Stowarzyszenia na rzecz Zrównoważonego Gospodarowania Nieruchomościami (ÖGNI) – systemem oceny zrównoważonego rozwoju i jakości, który w sposób całościowy uwzględnia kwestie energii, zdrowia, komfortu, efektywnego wykorzystania zasobów oraz kosztów cyklu życia. Należy ono do uznanych w Europie systemów całościowej oceny budynków i jest uważane za austriacki odpowiednik certyfikacji przyznawanej przez Niemieckie Stowarzyszenie Budownictwa Zrównoważonego (DGNB).

Tabela 1: Przegląd danych dotyczących projektu „Laboratorium przyszłości”

^{Uwaga: Wskaźniki energetyczne należy traktować jako wartości orientacyjne ze względu na złożone obwody systemowe oraz zróżnicowane profile użytkowania.}

Celowe wdrażanie działań na rzecz efektywności energetycznej i redukcji emisji CO₂

W ramach projektu budowlanego w Austrii postawiono na szczególnie ścisłą współpracę wszystkich zaangażowanych stron. Dzięki wczesnemu zaangażowaniu i koordynacji specjalistyczne branże – HKLS (ogrzewanie, klimatyzacja, wentylacja i instalacje sanitarne), fizyka budowli oraz architektura – w decydujący sposób przyczyniają się do realizacji zrównoważonej, a jednocześnie funkcjonalnej konstrukcji budynku. Precyzyjne obliczenia dotyczące efektywności energetycznej, izolacji, wymiany powietrza i właściwości termicznych pozwalają na optymalne dopasowanie materiałów i rozwiązań technicznych.

Odnawialne źródła energii stanowią uzupełnienie koncepcji energooszczędnej: na przykładzie wiedeńskiego „Laboratorium Przyszłości” energia geotermalna oraz instalacja fotowoltaiczna (PV) pokrywająca całą powierzchnię dachu zaspokajają część zapotrzebowania na energię. W miesiącach letnich instalacja fotowoltaiczna wspomaga pracę systemów wentylacyjnych oraz pomp tłoczących i rozdzielczych. Koncepcja budynku uwzględnia ponadto elementy zieleni i przestrzenie ogrodowe.

Szczególne wymagania dotyczące wykończenia wnętrz

W samym pomieszczeniu laboratoryjnym wysoce złożone systemy wentylacji nawiewnej, wywiewnej i filtracji muszą nie tylko spełniać rygorystyczne wymagania dotyczące bezpieczeństwa i higieny, ale także działać energooszczędnie i niezawodnie przez cały okres eksploatacji. W projekcie wiedeńskim projekt instalacji wentylacyjnej oparto na normie DIN 1946-7 (Instalacje wentylacyjne w laboratoriach), zakładającej przepływ powietrza zewnętrznego wynoszący 25 m³/h na metr kwadratowy powierzchni użytkowej. Tam, gdzie wentylacja nie jest w stanie w pełni pokryć obciążenia chłodniczego, zadanie to przejmują dodatkowo konwektory wentylacyjne (fancoile).

Wybór materiałów: między funkcjonalnością a ekologią

Wybór materiałów odbywa się w kontekście przepisów prawnych, norm, międzynarodowych standardów oraz wymagań specyficznych dla danego projektu. Meble i powierzchnie muszą być odporne na działanie rozpuszczalników i substancji chemicznych, nie zagrażając przy tym środowisku naturalnemu ani zdrowiu użytkowników. Wybór ten przebiega zazwyczaj w ramach wieloetapowego procesu.

W pierwszej kolejności dobierane są materiały spełniające rygorystyczne wymagania dotyczące pomieszczeń laboratoryjnych oraz przepisy higieniczne. W kolejnym etapie przeprowadzana jest ocena ekologiczna, obejmująca między innymi badanie pod kątem ewentualnych substancji szkodliwych. W razie potrzeby stosuje się równoważne alternatywy. Celem jest, aby wszystkie zastosowane materiały były nie tylko odporne na działanie chemikaliów i rozpuszczalników, ale także przyjazne dla środowiska i nieszkodliwe dla zdrowia – a także, w ujęciu ogólnym, jak najbardziej zrównoważone.

W ramach projektu „Laboratorium przyszłości” certyfikacja TQB systematycznie towarzyszyła procesowi doboru materiałów. Materiały, które nie spełniały kryteriów zrównoważonego rozwoju, zostały wykluczone. W przypadku niskoemisyjnych pokryć podłogowych, klejów i powłok bitumicznych przedłożono wymagane certyfikaty. Również na etapie realizacji projektu wybór materiałów był konsekwentny: gdy pierwotnie przewidziana farba ścienna przestała być wystarczająco dostępna, kierownictwo budowy zmieniło produkt. Zamiennik musiał spełniać zarówno wymagania ekologiczne, jak i dotyczące higieny, łatwości czyszczenia oraz trwałości materiału. Przed zastosowaniem nowa farba ścienna została ponadto oddzielnie zatwierdzona przez zleceniodawcę.

Elastyczność zapewniająca długotrwałe użytkowanie budynku

Istotną cechą zrównoważonych budynków laboratoryjnych jest ich zdolność do dostosowywania się do zmieniających się wymagań użytkowych. Koncepcja „Ballroom” stwarza ku temu odpowiednie warunki przestrzenne – została ona również wdrożona w nowym budynku laboratoryjnym w Wiedniu: wszystkie etapy procesu przebiegają zgodnie z jednolitą klasyfikacją, a pomieszczenia można elastycznie wyposażać w aparaturę i urządzenia w zależności od wymagań badawczych. Modułowa koncepcja budynku umożliwia ponadto przyszłe rozbudowy i dostosowania na potrzeby zespołów badawczo-rozwojowych, a dzięki swojej dużej elastyczności wspiera zrównoważone, oszczędzające zasoby użytkowanie budynku laboratoryjnego przez cały cykl życia.

Koszty: lepiej zaplanować, niż później płacić

Cyfrowe metody projektowania stanowią kolejne kluczowe czynniki napędzające zrównoważone projekty budowlane. Wszystkie dziedziny specjalistyczne – architektura, instalacje techniczne, elektrotechnika, projektowanie laboratoriów, statyka i fizyka budowli – są w tym procesie połączone w spójny model cyfrowy. Dzięki temu można na wczesnym etapie analizować i optymalizować ilości materiałów, zużycie energii oraz zależności techniczne. Błędy projektowe i kolizje można ograniczyć, zanim spowodują one dodatkowe koszty lub opóźnienia na placu budowy.

Ogólnie rzecz biorąc, budowa laboratoriów zgodnych z zasadami zrównoważonego rozwoju często odbywa się w warunkach ograniczonego budżetu i napiętych harmonogramów. Tym ważniejsze są analizy wariantów, przejrzyste procesy decyzyjne oraz ścisła współpraca między zleceniodawcami, projektantami, użytkownikami i producentami. Widać to było również w przypadku projektu w Wiedniu: przy napiętym harmonogramie wynoszącym zaledwie pięć lat i rygorystycznych wymaganiach farmaceutycznych koordynacja między wszystkimi specjalistycznymi dziedzinami wymagała najwyższej precyzji oraz gotowości wszystkich zaangażowanych stron do wspólnego wypracowania realnych kompromisów.

Podsumowanie

Regularne kontrole w trakcie budowy oraz ustrukturyzowane oddanie do użytku gwarantują, że wszystkie systemy działają wydajnie i zgodnie z planem. Jednak zrównoważony rozwój nie kończy się wraz z zakończeniem budowy: ciągłe monitorowanie zapewnia efektywność energetyczną i komfort użytkowników również podczas eksploatacji.

Zrównoważone projektowanie laboratoriów wymaga specjalistycznej wiedzy, współpracy, elastyczności oraz gotowości do wykraczania poza standardy. Pomimo ścisłych wytycznych ekonomicznych prawie zawsze istnieje realne rozwiązanie, jeśli wszystkie zaangażowane strony wspólnie pracują nad najlepszym możliwym wariantem. Laboratorium przyszłości pokazuje, że wymagania farmaceutyczne i cele zrównoważonego rozwoju nie wykluczają się wzajemnie. Warunkują się one nawzajem, o ile podejście projektowe od samego początku ma charakter integralny.