Das Konzept ist einfach: Menschen, die den Klimawandel und die Auswirkungen des Menschen auf die Umwelt untersuchen, sollten so wenig Ressourcen wie möglich verbrauchen und so wenig Kohlenstoff wie möglich ausstoßen. Die Umsetzung des Konzepts ist jedoch alles andere als einfach.
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Im neuen Laborgebäude des Smithsonian Environmental Research Centers (SERC) in Edgewater, Maryland, an der Chesapeake Bay, wurden 250 Geothermie-Brunnen und 1.020 Solarmodule benötigt, um anzufangen. Zusätzliche Technologie wurde eingebaut, um den Energiebedarf der 69.000 Quadratmeter großen Fläche zu reduzieren, und ein ganzes System musste aufgebaut werden, um das gesamte von 15 verschiedenen Laboreinheiten verbrauchte Wasser zu recyceln. Beim SERC Charles McC. Das Mathias-Labor wurde in diesem Herbst eröffnet und erreichte als erstes Smithsonian-Gebäude die LEED-Platin-Norm - die höchste Nachhaltigkeitsbewertung des US Green Building Council (USGBC).
Aber es war nicht einfach, grün zu werden. "Es ist tatsächlich eine bemerkenswerte Leistung", sagt Scot Horst, Chief Product Officer der USGBC, "speziell für ein Labor." Wissenschaftliche Forschungslabors sind große Energiefresser, die viermal mehr Strom verbrauchen können als die meisten anderen Gebäude. Die spezialisierte Ausstattung ist teilweise schuld. Begehbare Kühlschränke halten die Experimente auf der richtigen Temperatur. Spezialöfen trocknen Proben. Hochleistungsleuchten simulieren die Sonneneinstrahlung.
„Ein Labor stellt auch einzigartige Herausforderungen dar, weil es im Labor selbst so viel Luftaustausch gibt“, sagt Horst. Abzugshauben in jedem Laborraum entlüften kontinuierlich Luft, die auf Raumtemperatur erwärmt oder abgekühlt wurde. „Die Luft, die von der Motorhaube kommt, kann nicht umgewälzt werden.“ Das ist nur Energie, die aus dem Fenster geworfen wird.
Deshalb müssen „grüne“ Labors wie das Mathias-Labor von SERC (benannt nach dem ehemaligen US-Senator Charles "Mac" Mathias Jr., einem der führenden Befürworter des Chesapeake Bay-Programms) kreative Wege finden, um Energie zu sparen und den Verbrauch zu senken. Bewegungssensoren in jedem Labor verlangsamen die Lüfter an den Abzugshauben oder fahren sie hoch, je nachdem, ob das Labor belegt ist oder nicht. Der Schlüssel zur Erhaltung liegt jedoch darin, alle Teile zu integrieren, um jede mögliche Ressource wiederzuverwenden. Um den Energieverlust aus der Abluft zu verringern, erwärmt ein keramischer Wärmetauscher, der als Enthalpie bezeichnet wird, die Frischluft, die in das Gebäude eintritt, indem er Wärme mit Raumtemperaturluft austauscht, die durch das Abgassystem ausströmt.
Das neue Labor hat auch eine doppelte Aufgabe in Bezug auf sein geothermisches System. Wie bei allen geothermischen Systemen nutzt SERC die konstante Temperatur von 55 Grad unter der Erde, um das Gebäude im Sommer abzukühlen und im Winter zu heizen. In diesem Fall kühlt der Erdwärmekreislauf die Kühlboxen und Einsätze jedoch auch auf 55 Grad Fahrenheit vor, wodurch die Kompressoren den Rest viel leichter erledigen können.
Auf der Wasserseite wird alles, was in das Gebäude fließt, immer wieder verwendet. Wasser aus Waschbecken wird zur Wiederverwendung in Toiletten und im Feuerlöschsystem gefiltert. Die Umkehrosmoseanlage, die ultrareines Wasser für Experimente bereitstellt, wird ebenfalls in dieselbe „Grauwasseranlage“ eingespeist. In den meisten Labors ist dies einer der großen Wasserverschwender, mit denen andere Gebäude nicht umgehen müssen. Eine Umkehrosmoseanlage liefert etwa 30 Gallonen ultrareines Wasser pro 100 Gallonen Leitungswasser. Der Rest geht normalerweise im Abfluss verloren. Wenn das gesamte Wasser über die Toilette gespült wird, gelangt es zur Aufbereitung zu einer Abwasserbehandlungsanlage vor Ort. Sogar das wird wieder verwendet, um ein viereinhalb Hektar großes Feuchtgebiet zu ernähren, das Lebensraum für wild lebende Tiere bietet. Und natürlich hat auch das eine doppelte Lebensdauer als Regenwasserkontrollfunktion.
„Es sammelt nicht nur das gesamte Regenwasser aus dem Gebäude und anderen Teilen des Geländes“, sagt der leitende Architekt Howard Skoke von Ewing Cole für die Wissenschaftler und für die Bildung. “
„Auf dem gesamten Campus haben wir unseren Wasserverbrauch halbiert“, sagt Robert Gallagher, Executive Officer von SERC. "Früher lag unser durchschnittlicher Verbrauch zwischen 7.500 und 8.000 Gallonen pro Tag", sagte er. "Mit den Änderungen, die wir vorgenommen haben und der Effizienz, die wir eingesetzt haben, sind wir unter 4.000 Gallonen."
Insgesamt wird geschätzt, dass das neue Gebäude 37 Prozent weniger CO2 ausstößt und im Vergleich zu einem traditionell gebauten Labor 42 Prozent Energiekosten einspart. Wie hoch die endgültigen Zahlen auch sein mögen, die Effizienz des neuen Labors wird die des Labors, das es ersetzt, bei weitem übertreffen. Über ein Jahrzehnt lang waren die meisten Labors und Büros von SERC in alten FEMA-Anhängern untergebracht.
"Sie werden der Bundesregierung Geld sparen", sagte Senator Ben Cardin bei der Eröffnung. "Vierzig Prozent unseres Energieverbrauchs in Amerika stammen aus unseren Gebäuden", sagte Cardin. „[Smithsonian] zeigt, wie wir Energie sparen und als Energiesparnation wirtschaftlicher werden können. Sie zeigen, dass Amerika mit gutem Beispiel vorangeht, und Sie geben uns dieses Beispiel für die Art des Gebäudes, das Sie bauen. “
Das Smithsonian Environmental Research Center am Rhode River der Chesapeake Bay in der Contee Wharf Road 647 in Edgewater, Maryland, ist montags bis samstags von 9.00 bis 16.30 Uhr für Besucher geöffnet. Zu den Aktivitäten gehören Vorträge, Aktivitäten für Kinder sowie Kanu- und Naturausflüge. Ein Citizen Scientist-Programm lädt auch Freiwillige zur Teilnahme ein, um Smithsonian-Wissenschaftlern sowohl in den Labors als auch vor Ort zu helfen.
