提到創(chuàng )新的源頭，可能大多數人首先想到的是高校和科研機構的實(shí)驗室。2018年5月，美國嘉科集團在波士頓舉辦的實(shí)驗室行業(yè)標準會(huì )議上提出了“未來(lái)實(shí)驗室”的概念，并對其進(jìn)行了定義：架構扁平化、各學(xué)科整合、聚焦科學(xué)研究、鼓勵創(chuàng )新的科學(xué)發(fā)現中心。簡(jiǎn)言之，未來(lái)實(shí)驗室是尊重環(huán)境的，是以人為本的。

近年來(lái)，實(shí)驗室的可持續發(fā)展一直是熱門(mén)話(huà)題，通常一提起來(lái)大家就直接聯(lián)想到節能。事實(shí)上，可持續的真正涵義遠遠不止這一點(diǎn)。建筑、資源和人類(lèi)健康之間的聯(lián)系是可持續設計的三大重點(diǎn)，這和大多數實(shí)驗室用戶(hù)的科學(xué)任務(wù)和企業(yè)目標是契合的，也是實(shí)驗室未來(lái)的發(fā)展趨勢。

實(shí)驗室建筑的能耗比辦公樓高5～10倍，即使是少量的優(yōu)化也意味著(zhù)節省了大量的能源?？茖W(xué)家創(chuàng )造的價(jià)值是無(wú)法估量的，即使是工作效率的稍稍提高也意味著(zhù)創(chuàng )造了更多的社會(huì )價(jià)值。

可持續發(fā)展的實(shí)驗室也被稱(chēng)為“高性能實(shí)驗室”，以強調其目標是使實(shí)驗室建筑更高效地發(fā)揮作用，這意味著(zhù)設計思路從單純的節約到更注重優(yōu)化。節約意味著(zhù)減少我們需要的，是對使用者行為的改變，如通過(guò)夏天調高空調設定溫度和冬天調低空調設定溫度；優(yōu)化意味著(zhù)找到更有效的設計方法，使建筑冬暖夏涼。真正的高效建筑應該同時(shí)使用節約和優(yōu)化兩種手段，對于實(shí)驗室建筑而言，確保這些設計方法不會(huì )損害到實(shí)驗環(huán)境和科研人員工作效率至關(guān)重要。

要使實(shí)驗室建筑更高效地發(fā)揮作用，需要考慮建造、使用和未來(lái)可能的改造過(guò)程中諸多因素，總結下來(lái)主要是3個(gè)方面：場(chǎng)地影響、資源利用和使用者因素。

●場(chǎng)地影響

場(chǎng)地影響的因素十分廣泛，包括選址、園區設計、與廢棄物運輸和處理相關(guān)的交通以及基礎設施等。項目選址確定后，好的園區設計會(huì )顯著(zhù)減少項目對周邊環(huán)境的影響。例如：如何減少廢水廢物排放到現有地下水源和污水系統，以減少對周邊自然水文的影響；如何減少園區不透水鋪地的面積，以減少雨水徑流；如何最大化在園區內處理廢水以及雨水徑流，以減少對周邊環(huán)境的壓力。實(shí)驗室產(chǎn)生的廢水廢物遠多于其他建筑類(lèi)型，因此廢棄物管理至關(guān)重要，應對廢水廢氣積累進(jìn)行建模和監控，盡量減少對周邊人群的影響。

●資源利用

資源主要包括水、能源和材料。對資源的管理有很多不同的策略，但都歸結為3個(gè)主要概念：減少資源需求、更高效利用資源以及使用替代資源。

實(shí)驗室在工藝生產(chǎn)和維持潔凈空間過(guò)程中需要使用大量的水。我們在設計中采取的節水措施主要有兩個(gè)：一是盡可能使用節水設施和廢水處理系統；二是盡可能使用灰水。此外，高效玻璃器皿清洗系統、循環(huán)冷凍水系統等都會(huì )減少實(shí)驗室用水需求。

為減少實(shí)驗室建筑能源使用，我們通常從3個(gè)方面進(jìn)行設計。首先是正確計算負荷，如室內溫度、濕度、光照水平、每個(gè)空間所需的換氣量等。其次是系統設計，通常設定的負荷越低，系統選擇自由度越高。最后是提高能源效率，計算出負荷并選擇最優(yōu)系統后，應在場(chǎng)地內盡量使用可再生能源。

從環(huán)境角度講，最理想的材料其原材料無(wú)毒、儲量豐富、可更新，制作、運輸和安裝過(guò)程中消耗能源少，使用壽命長(cháng)且易于維護，廢棄材料可重新回收利用。

●使用者因素

除了場(chǎng)地和資源外，實(shí)驗室的可持續設計更需要關(guān)注建筑環(huán)境對科研人員的影響。影響建筑環(huán)境的因素很多，其中空氣質(zhì)量、舒適度和視野尤為重要。對大部分科研企業(yè)來(lái)說(shuō)，員工薪資和福利支出占到了企業(yè)成本近85%，員工健康和工作效率很小的提升會(huì )為企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益。

科學(xué)家在努力探索世界運行的原理，以期得到更多在生物、物理、化學(xué)、環(huán)境等方面造福人類(lèi)的信息。實(shí)驗室的可持續設計則重點(diǎn)研究實(shí)驗環(huán)境需要什么以及這種需求對周?chē)h(huán)境意味著(zhù)什么，并使這二者達到平衡。我們認為，未來(lái)實(shí)驗室將做到：強調靈活性，滿(mǎn)足不同時(shí)期不同科研組群的使用要求；強調科學(xué)與藝術(shù)的結合，把實(shí)驗室建筑變成科學(xué)研究的展廳。我們希望在中國也能夠打造這樣標準的實(shí)驗室，讓中國的科研人員享受世界領(lǐng)先的科研環(huán)境。