Comprendre la certification LEED et son cadre de base

Le système de notation Leadership in Energy and Environmental Design (LEED), développé par le Green Building Council (USGBC), fournit un cadre pour des bâtiments verts sains, très efficaces et économiques. La certification LEED n'est pas une norme unique mais une série de systèmes de notation adaptés à différents types de projets, y compris les nouveaux bâtiments, les bâtiments existants, les aménagements intérieurs et le développement du quartier. Chaque système attribue des points dans plusieurs catégories de crédit : Emplacement et transport, Sites durables, Efficacité de l'eau, Énergie et Atmosphère, Matériaux et Ressources, Qualité de l'environnement intérieur, Innovation et Priorité régionale.

L'influence de LEED sur les choix de conception des systèmes auxiliaires est profonde parce que ces systèmes sous-tendent directement de nombreux crédits qui portent des valeurs ponctuelles importantes. Les systèmes auxiliaires – les systèmes mécaniques, électriques, de plomberie, de protection contre l'incendie et de transport qui soutiennent la structure primaire – doivent être conçus non seulement pour les performances fonctionnelles, mais aussi pour maximiser la note de durabilité du projet.

Stratégies d'efficacité énergétique pour les systèmes de CVC

Les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVAC) représentent généralement 30 à 50 % de la consommation énergétique d'un bâtiment commercial. En vertu de la norme LEED v4.1 et des dernières versions, la catégorie Énergie et atmosphère récompense les projets qui dépassent de façon substantielle les performances de référence de l'ASHRAE 90,1.

Chaudières et refroidisseurs à haut rendement

Pour les grands projets commerciaux, LEED encourage l'utilisation de refroidisseurs centrifuges à entraînement à vitesse variable (VSD) et de chaudières à condensation à taux de retournement élevé.Ces composants réduisent les déchets d'énergie à charge partielle, une inefficacité courante dans les systèmes traditionnels à vitesse constante.Les ingénieurs modélisent souvent plusieurs combinaisons d'équipements à l'aide d'un logiciel de simulation d'énergie pour identifier la configuration qui donne les plus hauts Performance énergétique Optimisation points (EPO).

Débit variable de réfrigérant (VRF) et pompes à chaleur géothermiques

Les projets LEED précisent fréquemment les systèmes VRF pour leur capacité à fournir simultanément le chauffage et le refroidissement dans différentes zones.Cette technologie élimine les grands conduits souvent nécessaires aux systèmes CVC, réduisant l'énergie du ventilateur et améliorant la qualité de l'air intérieur en minimisant la contamination croisée. Les pompes à chaleur géothermiques (pompes à chaleur au sol) tirent parti de températures stables du sol pour fournir des coefficients de performance élevés (COP) pour le chauffage et le refroidissement.

Ventilation contrôlée par la demande (DCV) et économisants

Le LEED met fortement l'accent sur la qualité de l'environnement intérieur, qui comprend la fourniture d'air frais adéquat. Cependant, le conditionnement de l'air extérieur est à forte intensité énergétique. La ventilation contrôlée par la demande grâce aux capteurs CO2 permet au système CVC de moduler l'apport d'air en fonction de l'occupation réelle.

Efficacité de l'eau dans les systèmes de plomberie et d'irrigation

La catégorie de l'efficacité hydrique est devenue de plus en plus stricte dans LEED v4.1. Les projets doivent démontrer une réduction de 20 % de l'utilisation de l'eau par rapport à une valeur de référence sans mesures d'efficacité, et des points supplémentaires sont disponibles pour des réductions de 25 %, 30 % et même 35 %.

Installations à faible écoulement et commandes de capteurs

La pratique courante consiste à spécifier les cabinets d'eau, les urinoirs, les robinets et les douches dont le débit est inférieur à la valeur de référence. Par exemple, l'utilisation de 1,28 gallons par toilette à chasse d'eau (gpf) au lieu des robinets de base de 1,6 gpf et de 0,5 gpm au lieu de 2,2 gpm peut permettre des économies substantielles. Les appareils à détecteurs réduisent davantage les déchets en éliminant les eaux de ruissellement du fonctionnement manuel. Ces appareils sont relativement peu coûteux mais contribuent directement aux points LEED.

Réutilisation des eaux de pluie et des eaux grises

Pour obtenir des réductions plus importantes de l'eau, les projets LEED intègrent souvent d'autres sources d'eau. Les systèmes de collecte des eaux de pluie[ collectent les eaux de ruissellement des toits et les stockent dans des citernes pour des utilisations non potables telles que l'irrigation ou le lavage des toilettes. La conception doit comprendre la filtration, la désinfection aux UV et une connexion de secours à l'approvisionnement municipal. Les systèmes de réutilisation des eaux grises[ collectent de l'eau légèrement utilisée des puits et des douches, les traitent et les réorientent vers les toilettes à chasse d'eau ou l'irrigation des terres.

Innovations dans les systèmes d'éclairage et d'électricité

L'éclairage est un autre système auxiliaire fortement influencé par LEED. Les catégories Qualité de l'environnement intérieur et Énergie et Atmosphère récompensent les conceptions qui maximisent la lumière du jour, utilisent des installations efficaces et intègrent des contrôles avancés.

Éclairage haute efficacité et adoption de LED

Le LEED exige que la densité de puissance lumineuse (LPD) reste en dessous des limites ASHRAE 90.1 . Spécifier les luminaires LED avec 100 lumens + par watt est maintenant l'approche standard . Luminaires LED linéaires[ avec occupation intégrée et capteurs de lumière du jour peuvent automatiquement baisser ou s'éteindre lorsque les espaces sont inoccupés ou lorsque la lumière naturelle est suffisante . Cela non seulement économise de l'énergie mais améliore également le confort visuel . Le design doit également traiter le contrôle de l'éblouissement, l'indice de rendu des couleurs (CRI), et la distribution de la lumière pour répondre aux critères de qualité de LEED .

Récolte de la lumière du jour et contrôles automatiques

Une stratégie clé du LEED consiste à orienter le bâtiment et ses systèmes de fenêtres pour maximiser la pénétration de la lumière du jour. Cependant, le système d'éclairage auxiliaire doit être conçu pour répondre à cette lumière du jour. Les commandes de récolte de lumière du jour[ utilisent les photocellules près des fenêtres ou des puits pour réduire proportionnellement les lumières électriques. Les zones de contrôle doivent s'aligner sur les zones de lumière du jour définies dans les calculs du crédit de lumière du jour LEED. Les capteurs d'occupation dans tous les espaces (y compris les bureaux privés, les salles de conférence et les toilettes) sont nécessaires pour gagner des points.

Infrastructure des véhicules électriques

Le système électrique auxiliaire doit accueillir la charge supplémentaire des chargeurs de niveau 2 ou 3. Les concepteurs doivent planifier la capacité des panneaux, l'acheminement des conduits et l'expansion future. Fournir des places de stationnement adaptées aux véhicules électriques peut gagner des points dans la catégorie Emplacement et Transport. Cette tendance conduit à l'incorporation de transformateurs plus grands, sous-panneaux dans les structures de stationnement et systèmes de gestion de la charge qui empêchent les pics de demande.

Enveloppe de construction et choix de fenestration

Bien que l'enveloppe du bâtiment ne soit pas toujours classée comme un « système auxiliaire », sa performance affecte directement le dimensionnement et le fonctionnement des systèmes CVC et d'éclairage. Le crédit d'énergie et d'atmosphère de LEED pour la performance de l'enveloppe favorise la conception de vitrages haute performance, d'isolation continue et de barrière d'air.

Coefficient de glaçage et de gain de chaleur solaire à haute performance

La spécification de double vitrage ou triple vitrage avec des revêtements bas e et des coefficients de gain de chaleur solaire faibles (SHGC) réduit les charges de refroidissement.Cela permet de réduire les refroidisseurs, de réduire les diffuseurs et de réduire le travail des conduits. Cependant, il faut aussi une coordination soigneuse car le gain solaire réduit peut affecter la récolte de lumière du jour et le confort thermique dans les zones périphériques. Le verre électrochromique qui teinte sur demande est une solution d'enveloppe high-tech qui peut être intégrée au système de gestion du bâtiment.

Systèmes de protection contre l'incendie et de transport

La catégorie Matériaux et ressources[ récompense l'utilisation de matériaux écologiques dans les tuyaux d'arrosage (p. ex., CPVC au lieu d'acier) et la spécification des ascenseurs à entraînements régénératifs qui récupèrent de l'énergie pendant le freinage. Les systèmes d'expédition de destination[ dans les ascenseurs réduisent les temps d'attente et la consommation d'énergie, contribuant au crédit Énergie et atmosphère.

Les systèmes de protection contre l'incendie doivent également être conçus pour réduire au minimum l'utilisation de l'eau. Les arroseurs d'incendie qui utilisent la technologie de la brume nécessitent moins d'eau que les systèmes de déluge conventionnels.

Processus de conception intégrée et collaboration

Le processus intégratif qui exige que l'équipe de conception procède à une analyse interdisciplinaire au début du projet, a un impact important sur la conception du système auxiliaire, car il oblige les architectes, les ingénieurs de la structure et les ingénieurs du MEP à collaborer à la modélisation énergétique préliminaire, à l'analyse du budget de l'eau et à des stratégies de conception passive. Par exemple, l'équipe pourrait étudier si une enveloppe de plus haute performance peut compenser le besoin d'un système de faisceaux réfrigérés, ou si un système de ventilation par déplacement peut réduire la hauteur du sol suffisamment pour économiser les coûts matériels.

Défis et compromis pour la certification LEED

Malgré les avantages, l'intégration des exigences du LEED dans la conception des systèmes auxiliaires présente plusieurs défis. Les primes d'achat sont une préoccupation commune.Les chaudières à haut rendement, les systèmes VRF, les champs géothermiques et les réservoirs de récolte d'eau de pluie entraînent des coûts initiaux plus élevés que les solutions de rechange classiques.

L'intégration de plusieurs systèmes avancés (p. ex., refroidisseurs de récupération de chaleur, eau chaude solaire et réutilisation des eaux grises) dans un seul système de gestion des bâtiments nécessite des contrôles et des mises en service sophistiqués. Les systèmes mal commandés peuvent entraîner une mauvaise performance, une insatisfaction des occupants et une perte de points LEED. LEED exige la mise en service fondamentale et améliorée des systèmes auxiliaires, ce qui augmente le coût du projet mais est essentiel pour assurer la réalisation des gains d'efficacité prévus.

]]]]]][FLT:]][FLT:]][FLT:][FLT:]][FLT:][FLT:][Frontails codes de plomberie désuets qui n'acceptent pas les systèmes de réutilisation des eaux grises ou les codes d'incendie qui exigent des systèmes de canalisations qui sont incompatibles avec les objectifs d'efficacité de l'eau.

Études de cas : Applications du monde réel de la conception de systèmes auxiliaires LEED-Driven

Le Centre Bullitt (Seattle, WA)

Ce projet de Living Building Challenge a permis d'atteindre le niveau de la surface de la rivière Leed Platinum et constitue un point d'honneur pour l'innovation du système auxiliaire. Son système de pompe à chaleur géothermique utilise 26 perçages, chacun de 300 pieds de profondeur, pour assurer le chauffage et le refroidissement.

L'Empire State Building Retrofit (New York, NY)

La tour emblématique a subi une rénovation complète du système LEED-EBOM, qui comprenait le remplacement du refroidisseur par des refroidisseurs VSD à haute efficacité, la ventilation à la demande et un système de gestion de bâtiment en ligne. Le système d'éclairage a été mis à niveau pour les LED avec des capteurs de lumière du jour et d'occupation. Ces améliorations auxiliaires ont réduit la consommation d'énergie du bâtiment de 38 % et ont obtenu une certification LEED Gold.

Tendances futures : Comment LEED continuera à façonner la conception du système auxiliaire

Les concepteurs de systèmes auxiliaires devront tenir compte de l'empreinte carbone du cycle de vie de l'équipement, y compris les fuites de réfrigérants (qui ont un fort potentiel de réchauffement climatique). Les réfrigérants à faible PRG[ dans les refroidisseurs et les pompes à chaleur deviendront des cibles de spécification standard. La flexibilité de la demande deviendra également importante, car les bâtiments sont de plus en plus appelés à participer aux programmes de réponse à la demande.

Une autre tendance émergente est l'intégration des énergies renouvelables sur place avec les systèmes auxiliaires.Les systèmes photovoltaïques intégrés au bâtiment (BIPV) peuvent alimenter les pompes à chaleur et les chauffe-eau, tandis que les systèmes de source au sol peuvent être dimensionnés pour fournir à la fois une capacité de charge de base et un rasage de pointe.

Enfin, les considérations liées au lien eau-énergie[ vont conduire à des conceptions plus intégrées. Par exemple, l'utilisation de capteurs solaires thermiques pour préchauffer l'eau avant qu'elle ne pénètre dans une chaudière à eau chaude domestique réduit l'utilisation d'eau et d'énergie. De même, l'intégration de la récolte d'eau de pluie avec des contrôleurs d'irrigation qui utilisent des données météorologiques peut optimiser la consommation d'eau extérieure.

Conclusion : L'influence permanente du LEED sur les systèmes auxiliaires

La certification LEED a fondamentalement modifié la façon dont les architectes et les ingénieurs abordent la conception des systèmes auxiliaires. En récompensant l'efficacité énergétique, la conservation de l'eau, la qualité de l'environnement intérieur et l'intégration novatrice, le système de notation a accéléré l'adoption de systèmes de CVC haute performance, de contrôles d'éclairage avancés, de technologies de réutilisation de l'eau et de plates-formes de gestion intelligente des bâtiments.

Pour les équipes de projet qui cherchent à naviguer dans le processus LEED, les ressources de l'USGBC en LEED fournissent des interprétations détaillées du crédit et des guides de référence. La norme ASHRAE 90.1 demeure la base de référence de l'énergie primaire, et la Green Business Certification Inc. supervise la certification du projet.Pour ceux qui cherchent à rester en avance sur les tendances, le Living Building Challenge offre un complément rigoureux à LEED.