リードゼロエネルギー目標を支えるプライマリシステムの役割

LEED Zero Energy認定の達成は、持続可能な建物のパフォーマンスの限界を表しています。この厳格な基準は、建物が12か月間消費するにつれて、再生可能エネルギー源から多くのエネルギーを生成する必要があります。設計戦略、占有行動、および材料の選択はすべてが貢献している間、ゼロエネルギービルディングの背骨は、その第一次システムにあります。これらは、エネルギーが使用、管理、および生成される方法を決定するコア機械的、電気的、および構造コンポーネントです。選択方法、およびエネルギーの統合方法を理解し、LEED は、これらのエネルギーを最適化し、これらのエネルギーを最適化するプロジェクトを最適化します。

米国グリーンビルディング協議会(USGBC)が管理するLEED Zero Energy認定は、既存のLEED評価システム上に構築されています。 これにより、最小2年間の連続エネルギー性能データが必要となり、純ゼロソースエネルギーの使用を実証しています。 つまり、プライマリシステムは、個々の効率性だけでなく、シームレスに連携して、オンサイトオンサイト再生発電を最小限に抑える必要があります。 この記事では、各重要なシステムに展開し、統合戦略の概要を概説し、実際のメリットと共通点を議論し、共通点を強調することを避けます。

建築設計における第一次システムについて

[プライマリシステムは、建物内の主要なエネルギー消費量とエネルギー生産成分です。 彼らは、環境を直接状態にしたり、再生可能エネルギーを生成したりする二次システム(プラグ負荷やエレベーターなど)とは異なります。 5つの主なカテゴリには、

  • [] ヒーティング、換気、エアコン(HVAC)[ - ほとんどの商業ビルで最大のエネルギー消費量。
  • ]Lighting - 一般的に2番目の最大の負荷が、制御と日光の影響を受けます。
  • []再生可能エネルギーシステム[] - オンサイト生成、最も一般的に太陽光発電(PV)配列。
  • エンベロープをビルドする - 壁、屋根、窓、断熱を含む、インテリアと外部間の物理的な分離器。
  • エネルギー貯蔵および管理[] - 電池、熱貯蔵および供給および要求のバランスのスマートな制御。

これらのシステムは独立しています。例えば、高性能な建物の封筒は、再生可能エネルギーシステムに必要な容量を削減するHVAC機器のサイジングとエネルギーの引くことを減らします。同様に、自動照明は占有センサーに縛られた制御は、内部熱増加を削減することによって冷却負荷を下げることができます。したがって、プライマリシステムインタラクションの包括的な理解は、LEED Zero Energyの成功にとって不可欠です。

リードゼロエネルギーを支える主主主システム

高パフォーマンスHVACシステム

HVACシステムは、典型的な商業ビルで、総ビルのエネルギー使用量の40%〜60%を表しています。 LEED Zero Energyプロジェクトでは、デザイナーはコード最小限の機器を超えて遠くに押し出さなければなりません。 オプションは次のとおりです。

  • [Geothermalヒートポンプ(GHPs):]]]]は、地球の安定した温度を使用して、性能の非常に高い係数(4.0〜6.0のCOP)で加熱および冷却を提供します。 GHPは、従来のエアソースヒートポンプと比較して30%〜60%の電力消費を削減します。
  • [] 可変冷却剤フロー(VRF)システム:[[] VRFは、冷却が必要な領域から熱を回復し、加熱を必要とする領域にそれをリダイレクトする、異なるゾーンで同時加熱および冷却を可能にします。 これは、全体的なコンプレッサーエネルギーを大幅に削減します。
  • []エネルギー回復換気装置(ERV):[]]]] ERVsは排気空気から予熱を捕捉し、新鮮な空気を注入し、換気空気を条件にエネルギーを消す。
  • 専用屋外エアシステム(DOAS):[]] 熱調節ループから換気空気を分離することで、各システムがピーク効率で動作させることができます。 ERVのDOASは、ゼロエネルギー設計の主力です。

制御戦略は等しく重要です。 需要制御換気(DCV)は、屋外条件が好ましいときにエコノマイザが自由な冷却をもたらす一方で、リアルタイムCO2レベルに基づいて屋外空気の取入口を調整します。 すべてのHVACコンポーネントは、継続的な最適化のための中央建物の自動化システム(BAS)に縛られるべきです。

高度な照明システム

照明負荷は、LEDの普及が広く普及していると劇的に低下しています。しかし、LEED Zero Energyの達成には、より効率的な備品が必要です。主な戦略は次のとおりです。

  • 日光収穫:]])十分な日光が利用できるとき、光ファイザーは、電気ライトを薄暗くまたは切る。 開プランのオフィスは、適切な日光制御で20%〜60%照明エネルギーを削減することができます。
  • [ 稼働率と空室センサー:[]] は、占有されていないスペースでオフに点灯します。 BASとの統合により、スケジューリングとゾーンレベルの制御が可能になります。
  • [タスク/アンビエント照明:[より低い周囲光レベル(例えば、30〜40フィートのカニドル)を提供し、ワークステーションでの調整タスク照明は、占有率の満足度を改善しながら、全体的なワット数を減らします。
  • 高効力Luminaires:[] ワットあたり150ルーメンを超える効力のある備品を選択すると、できるようになりました。 連続的な調光などの制御は、エネルギー使用をさらに削減します。

照明は冷却負荷にも影響します。 LEDは、電球や蛍光源よりも熱が少なく、HVACの需要を直接低下させます。 ゼロエネルギービルでは、照明システムは、HVAC戦略を補完する低電力、高制御可能なシステムとして設計されています。

再生可能エネルギーシステム

オンサイト再生発電は、LEED Zero Energyの要件です。最も一般的な選択肢は、屋上または地上に設置された太陽光発電(PV)配列です。ネットゼロメトリックを満たすために、再生可能エネルギーシステムは、年間総エネルギー消費量を相殺しなければなりません。重要な考慮事項は次のとおりです。

  • ]:]] のサイジング: 過去の気象データに基づいてPV配列の容量を計算し、エネルギーモデルの構築、および予想される効率の損失(シェーディング、インバータの効率、劣化)。 1,000平方フィートあたりの最小5〜10キロワットが典型的であるが、各プロジェクトは詳細な分析が必要です。
  • [オリエンテーションとチルト:[緯度収率が最大年産量と同等な傾き角度の南向きの配列。東/西向きは、朝と夕方のピークで建物のより良い負荷マッチングを提供できます。
  • ストレージとの統合:[]]] 電池ストレージは、建物の自己消費比率を改善するために、日中過剰生成を可能にします。 熱貯蔵(例えば、冷水タンク)も負荷をシフトすることができます。
  • 代替再生可能エネルギー:[]]風力発電機、家庭用熱湯用太陽熱、地熱交換は、サイトの状態が好ましいPVを補うか、または交換することができます。

USGBCは、プロジェクト境界内で、建物のフットプリントやオンサイト上に再生可能エネルギーが生成される必要がある。オフサイトの購入やオフセットは、LEED Zero Energy認定の対象外である。これにより、他のプライマリシステムに正確なPVサイジングと統合が重要である。

建物の封筒の性能

建物の封筒は熱利益および損失に対する防衛の最初のラインです。最も有効なHVACシステムは漏出を、十分に絶縁された封筒克服できません。LEED Zeroエネルギーのために、封筒は熱橋渡しおよび空気浸潤を最小にするために設計されなければなりません。主要素は下記のものを含んでいます:

  • 連続断熱材:]]構造フレームの外面に断熱材を設置することで、スタッドやジョイスによる熱橋がなくなります。 壁面とR-40〜R-40のR-値がゼロエネルギー設計で共通しています。
  • [高パフォーマンスウィンドウ:[トリプルグレーズ、アルゴンまたはクリプトンの充填を備えた低eコーティングされたウィンドウは、0.25 Btu / h・ft2・°F未満のU値を達成します。 シェーディングデバイス(外部ブラインド、オーバーハング)制御ソーラー熱ゲイン。
  • [気密構造:[]]]]送風機のドア テストは、75 Pa の 0.15 cfm/ft2 の下の漏出率を達成するべきである。 すべての浸透、接合箇所および転移を密封することは必須である。
  • []クールルーフとグリーンルーフ:[反射屋根は熱島効果を減らし、冷却負荷を下げます。 グリーン屋根は追加の断熱性と嵐水管理の利点を提供します。

最適化された封筒は、必要なHVAC容量を削減し、再生可能エネルギーシステムのサイズとコストを削減します。 この激しいサイクルは、費用対効果の高いゼロエネルギー設計の注目です。

エネルギー貯蔵および管理システム

高効率なプライマリシステムとオンサイト生成により、最終製品はエネルギー生産と消費の一時的な不一致を管理しています。 バッテリー、熱貯蔵、スマートコントロールは、毎日、季節ごとに1時間でネットゼロを達成するのに役立ちます。 例えば:

  • []リチウムイオン電池システム[は、夜間のピークや曇りの日の間に使用するために過剰な太陽エネルギーを格納します。
  • [] 冷水または氷貯蔵[は、冷却負荷をピーク時間オフにシフトし、需要の充電を減らし、周囲温度が低い(増加効率)で夜に冷却器が稼働できるようにします。