Instalación de laboratorio sostenible trabaja para hacer autos más limpios

Apr 21, 2023

MaryBeth DiDonna es editora de diseño de laboratorio y editora de eventos digitales para Lab Manager. Su trabajo para la sección de diseño de laboratorio de la publicación examina los desafíos que enfrentan los equipos de proyecto...

La Junta de Recursos del Aire de California (CARB) es responsable de proteger al público de los efectos nocivos de la contaminación del aire, así como de desarrollar programas y acciones para combatir el cambio climático. Fundada en 1967, CARB establece regulaciones estatales de calidad del aire que abordan todas las principales fuentes de contaminación del aire que forman smog y establece requisitos para automóviles y combustibles limpios. CARB está trabajando actualmente para ayudar a California a alcanzar su objetivo para 2030 de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero un 40 por ciento adicional por debajo de los niveles de 1990; el objetivo final del estado es reducir los gases de efecto invernadero un 80 por ciento por debajo de los niveles de 1990 para el año 2050. Los esfuerzos de CARB no se limitan solo al estado de California; por ejemplo, en 2015, los técnicos de CARB fueron responsables de exponer el uso de Volkswagen de dispositivos de desactivación en sus motores diésel de servicio ligero.

La nueva sede de CARB tardó una década en construirse, no solo para reemplazar su obsoleto Laboratorio Haagen-Smit en El Monte, sino también para consolidar las cinco instalaciones separadas de la organización bajo un mismo techo. Además, CARB quería desarrollar una "instalación de investigación notablemente sostenible" que estableciera un nuevo estándar para la reducción del consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero, mejorara el rendimiento y la eficiencia de las operaciones y ofreciera un lugar de trabajo saludable para los casi 500 empleados de la organización. Los tres nuevos tipos de laboratorios en la sede de Riverside (laboratorio de análisis de combustibles, laboratorio de química general y gases de efecto invernadero y laboratorio de análisis de aerosoles) se diseñaron con capacidades ampliadas para respaldar la transición de CARB a la tecnología de emisiones cero o casi cero. Con 402,000 pies cuadrados, es la instalación de energía neta cero más grande de los EE. UU., una hazaña especialmente notable en el clima semiárido de Riverside.

Por diseñar la instalación de investigación y pruebas de emisiones de vehículos más grande y avanzada del mundo, Lab Manager ha otorgado a ZGF el premio Excellence in Sustainability en los Design Excellence Awards 2022. ZGF se desempeñó como arquitecto de la sede central de CARB en el sur de California, campus Mary D. Nichols, en Riverside, CA.

La sede central de CARB requiere enormes cargas de energía para realizar pruebas de vehículos y de laboratorio, por lo que el equipo de diseño utilizó estrategias tanto activas como pasivas para reducir la demanda de energía y aumentar la producción de energía en el sitio. CARB es también la instalación de energía neta cero más grande de su tipo, que produce más energía de la que usa. La instalación supera los requisitos del Título 24 en un 30 por ciento y reduce los ahorros en costos de energía en un 75 por ciento, una reducción en el costo que conducirá a un 100 por ciento de recuperación del sistema de paneles solares en poco menos de 10 años. El resultado es la instalación de investigación y pruebas de emisiones de vehículos más grande y avanzada del mundo. El proyecto está diseñado para lograr LEED Platinum y cumple con todos los estándares de construcción CalGreen Tier 2.

El plan de diseño de la instalación se basó en tres conceptos clave, dice Gary Cabo, director de ZGF. "La primera es simplemente acomodar la función de su trabajo. Debido a que este proyecto consolidó las cinco ubicaciones anteriores de CARB bajo un mismo techo, se consideró ampliamente cómo centralizar cada departamento de investigación y reorganizarlos de manera que brinden suficiente espacio y conduzcan a una eficiencia flujos de trabajo", dice. "El segundo impulsor de diseño, que representa uno de los valores fundamentales de CARB, es proporcionar un entorno de trabajo más seguro. En las prácticas de prueba e investigación de CARB se utilizan combustibles y gases altamente inflamables de todo tipo, por lo que fue necesario crear espacios en capas y diseñar configuraciones de bancos que minimicen el riesgo". básico."

CARB aspiraba a crear una instalación que respaldara su producción continua de las soluciones innovadoras de aire limpio por las que son conocidos, tanto hoy como en los años venideros.

El tercer concepto impulsado por la misión es proporcionar una mayor transparencia. "Cada espacio de laboratorio cuenta con ventanas amplias que se extienden a lo largo, lo que permite que la luz natural fluya desde las ventanas que dan al exterior y líneas de visión claras tanto hacia afuera como hacia adentro desde las ventanas que dan al interior", dice Cabo. "Los beneficios de esta estrategia de diseño son triples: la luz natural brinda a los investigadores de CARB beneficios de bienestar biofílico y circadiano que se prestan a ciclos de sueño y vigilia más saludables y mejoran el estado de ánimo y la productividad; la mayor visibilidad contribuye a la seguridad porque se pueden detectar peligros o incidentes sin ingresar al espacio del laboratorio; y este nivel de transparencia pone la investigación de CARB en exhibición con fines educativos y para conectar a los empleados de todo el campus con la investigación".

La instalación CARB incorpora muchas estrategias específicas de reducción de energía para lograr el cero neto. Los enfriadores híbridos se utilizan junto con una temperatura elevada del agua fría de 57 °F para reducir el consumo de energía estimado de la instalación en aproximadamente un ocho por ciento. El monitoreo continuo del aire interior maximiza la eficiencia de la ventilación y la reducción de energía. El aire se humidifica sin usar vapor ni una fuente de calor adicional, lo que reduce el consumo de energía, y el sistema de enfriamiento de aire hidrónico usa menos aire para reducir los requisitos de energía y los costos operativos generales. Los sensores basados ​​en la ocupación integrados en las campanas extractoras del laboratorio de química reducen la demanda de energía.

Las iniciativas de iluminación natural incluyen tragaluces para aumentar la iluminación interior y persianas interiores motorizadas para reducir el deslumbramiento. Los interiores del edificio incorporan toda la iluminación LED, iluminación ambiental para tareas, control de aprovechamiento de la luz del día y sensores de ocupación duales de iluminación/HVAC. El sitio de estacionamiento utiliza LED de alta eficiencia y proporciona 118 puestos de carga EV con la capacidad de expandirse a un total de 149 puestos de estacionamiento EV. Las persianas exteriores integradas en las fachadas sureste y oeste reducen el calentamiento solar y el deslumbramiento.

"El clima seco y, a menudo, cálido de Riverside presentó una oportunidad única para que replanteáramos nuestra estrategia de enfriamiento y, a su vez, ahorráramos una cantidad significativa de energía", dice Paul Erickson, director de Affiliated Engineers, Inc., que fue el ingeniero MEP para el proyecto. "Las vigas frías planificadas para las áreas de oficinas usan agua fría más caliente, por lo que el proyecto siempre planeó un circuito secundario de agua fría de 57 °F. Sin embargo, al considerar la poca deshumidificación que se necesitaba durante todo el año para la oficina, el laboratorio y unidades de tratamiento de aire de prueba, que generalmente se logra con agua fría a 42 °F, determinamos que podíamos expandir la capacidad del circuito secundario para satisfacer una porción mucho mayor de las necesidades de enfriamiento del edificio".

"Los serpentines de precalentamiento se aumentaron un poco y se valvularon de manera que permitieran usar el agua helada a 57 °F durante el modo de enfriamiento", dice Erickson. "Los serpentines principales de agua enfriada (serpentines DX en las unidades DOAS de oficina) se utilizan cuando se requiere deshumidificación del aire exterior. Al adoptar este enfoque, la mayoría de los enfriadores se seleccionaron para producir 57 °F, que es más eficiente que para agua enfriada a 42 ° F. Además, al producir el agua enfriada más caliente, la cantidad de horas por año en las que esto fue posible directamente en la torre de enfriamiento (enfriador de líquido) en lugar de tener que operar los enfriadores aumentó del 18 por ciento del año al 61 por ciento".

Mantenerse dentro del presupuesto fue especialmente crucial para este proyecto, ya que fue pagado por el estado de California con dólares de los contribuyentes. "Más allá de diseñar un edificio de uso intensivo de energía para operar con energía neta cero, que fue un desafío monumental en sí mismo, el equipo también tuvo el desafío de alcanzar los objetivos del cliente y ofrecer una hermosa instalación de prueba vehicular y un lugar de trabajo de vanguardia mientras permanecía dentro de un presupuesto estricto", dice Shara Castillo, directora de ZGF. "El equipo de diseño se esforzó por diseñar un campus que satisficiera las diferentes necesidades, deseos y formas de trabajar de los empleados y que fuera respetuoso con sus culturas existentes al mismo tiempo que ofrecía un nuevo lugar de trabajo productivo, conectado y propicio para la colaboración e innovación entre departamentos. "

Diseñar el edificio de energía neta cero en el sitio más grande del país mientras se mantiene dentro de los requisitos de cronograma y presupuesto del Departamento de Servicios Generales y CARB es un logro especial para Castillo. "Estoy muy orgulloso de esto porque se nos encomendó diseñar un edificio de energía neta cero para el cual no existía un punto de referencia y para un cliente que quería asegurarse de que incluso con el equipo evolucionado y las prácticas de prueba en el futuro, la instalación todavía operan como energía neta cero. Diseñar este proyecto con capas de ambigüedad nos desafió a diseñar al revés para alcanzar el cero neto ", dice ella.

Los programas de prueba y las capacidades de investigación de CARB están en constante evolución, por lo que la sede de Riverside se diseñó para ofrecer las funciones más actualizadas sin dejar de ser lo suficientemente flexible como para cambiar en el futuro, si es necesario.

"Los objetivos de CARB priorizaron un diseño que no solo mejoraría y consolidaría sus instalaciones de prueba para satisfacer las necesidades de investigación en evolución, sino que se construye para adaptarse a futuras tecnologías de vehículos", dice Castillo. "Al priorizar estos elementos, CARB aspiraba a crear una instalación que respaldara su producción continua de las innovadoras soluciones de aire limpio por las que son conocidos, tanto hoy como en los años venideros".