Роль первичного проектирования системы в достижении сертификации Leed

Проектирование первичной системы представляет собой крупнейший рычаг, который проектные группы имеют для достижения сертификации LEED. Механическая, электрическая и сантехническая (MEP) инфраструктура здания определяет большую часть его использования энергии, потребления воды и качества окружающей среды в помещении (IEQ). В то время как архитектура и выбор места закладывают основу для устойчивости, производительность первичных систем обеспечивает количественные результаты, которые поощряет рейтинговая система Лидерство в области энергетики и экологического проектирования (LEED).

В этой статье представлено техническое глубокое погружение в то, как конкретные стратегии проектирования систем соответствуют требованиям LEED v4 и v4.1, охватывающие энергетические характеристики, сохранение воды, качество воздуха в помещениях (IAQ) и интегрированные процессы, необходимые для обеспечения выполнения этих систем своих обещаний.

Картирование кредитов LEED для производительности первичной системы

Для эффективного проектирования LEED команды должны точно понимать, где и как первичные системы вносят свой вклад в баллы. Система рейтингов не является расплывчатым контрольным списком; это основанная на производительности структура с конкретными предпосылками и кредитами, которые напрямую связаны с дизайнерскими решениями MEP.

Энергия и атмосфера (EA)

Категория EA является наиболее тяжелой в LEED BD + C (Строительный дизайн и строительство). Основой этой категории является Предпосылка EA: Минимальная энергетическая производительность , которая требует, чтобы здание продемонстрировало 5% улучшение по сравнению с базовым уровнем ASHRAE 90.1-2010 (или 10% улучшение для v4.1. Первичные системы являются основными рычагами здесь. EA Credit: Оптимизация энергоэффективности проекты вознаграждения за превышение этого базового уровня, с баллами, присужденными за постепенные улучшения - до 14 или более баллов в зависимости от выбранного пути. Достижение 35-50% улучшение требует глубокой интеграции высокоэффективных стратегий HVAC, освещения и оболочки.

Другие критические кредиты EA включают:

Эффективность воды (WE)

Конструкция системы сантехники является единственным драйвером категории WE. WE Prerequisite: Indoor Water Use Reduction требует сокращения использования воды в помещениях на 20% по сравнению с расчетным исходным уровнем. WE Credit: Indoor Water Use Reduction присуждает до 6 баллов за сокращение на 50% и более. Это достигается за счет высокоэффективных приборов (WaterSense маркировка), датчиков управления и вакуумных дренажных систем.

WE Кредит: Использование воды в охлаждающей башне является критическим кредитом для зданий с центральными установками. Он требует оптимизации циклов концентрации с помощью контроллеров очистки воды и проводимости, непосредственно связывая конструкцию механической системы с водным бюджетом. Проекты также могут зарабатывать очки для Измерение воды и использование альтернативных источников воды (дождевая вода, серая вода, улавливание конденсата) для непотопляемых применений, таких как промывка туалета и орошение.

Качество окружающей среды в помещениях (EQ)

Системы HVAC являются основным инструментом для доставки IEQ. EQ Предпосылка: Минимальная производительность IAQ требует соблюдения ASHRAE 62.1-2010 (или 2016 для v4.1). Дизайнеры должны рассчитать требуемые показатели наружного воздуха на основе заполняемости и площади пола, используя Процедуру вентиляции.

EQ Credit: Enhanced IAQ Strategies вознаграждает использование усовершенствованной фильтрации (MERV 13 или выше), датчиков CO2 для контролируемой спросом вентиляции и систем входа.EQ Credit: Thermal Comfort требует проектирования для ASHRAE 55-2010, что напрямую влияет на то, как системы HVAC зонируются и контролируются. Обеспечение индивидуальных элементов управления комфортом для пассажиров в зонах периметра является ключевой стратегией проектирования для получения баллов в рамках EQ Credit: Interior Lighting и Контролируемость систем.

Проектирование высокопроизводительных систем HVAC для LEED

Система HVAC является единственным крупнейшим потребителем энергии в коммерческом здании, обычно на него приходится 30-60% общего использования.Выбор и проектирование правильного типа системы является критическим решением, которое влияет почти на каждую категорию LEED.

Архитектура и эффективность системы

Для достижения повышения производительности, требуемого для сертификации LEED, часто требуется переход от стандартных упакованных блоков крыши (RTU). Высокопроизводительные архитектуры систем включают:

Ключевые метрики и стандарты дизайна

Дизайнеры должны придерживаться определенных показателей производительности, чтобы обеспечить точки LEED.

Интеграция электрической и световой систем

Осветительные и электрические системы являются второй по величине энергетической нагрузкой в большинстве зданий. LEED v4.1 уделяет большое внимание снижению плотности световой мощности (LPD) и внедрению передовых средств управления.

Плотность и контроль мощности освещения

EA Credit: Optimize Energy Performance в значительной степени вознаграждает низкий LPD. Дизайнеры должны ориентироваться на LPD, который на 15-20% ниже базового уровня ASHRAE 90.1. Это достигается за счет указания высокоэффективных светодиодных светильников и уменьшения областей пересвета.

Стратегии управления одинаково важны для EQ Кредит: Внутреннее освещение и EA Кредит: Оптимизация энергоэффективности:

Возобновляемая энергия и измерение

На месте ВИЭ: Интеграция фотоэлектрических решеток или солнечных тепловых систем напрямую способствует Кредиту на возобновляемую энергию и Оптимизация кредита на энергоэффективность . Даже небольшой фотоэлектрический (PV) массив (например, 2-5% от общей стоимости энергии) может обеспечить значительный импульс для энергетической модели и внести вклад в точки инноваций.

Передовые показатели: Кредит EA: Расширенный уровень энергопотребления требует установки счетчиков, которые регистрируют использование энергии с 15-минутными интервалами и передают данные в центральную систему. Эти данные необходимы для постоянного ввода в эксплуатацию и выявления ухудшения производительности.

Проектирование сантехники и управление водными ресурсами

Достижение высокой эффективности использования воды требует перехода от стандартных технических характеристик к лучшим в своем классе спецификациям и альтернативным источникам воды.

Сокращение использования воды в помещениях

Базовый расчет в LEED предполагает скорость потока 1,6 г/с (галлонов на смыв) для туалетов и 2,5 г/с (галлонов в минуту) для кранов. Для достижения сокращения на 40% или 50% проектные группы должны указать:

Использование программы EPA WaterSense в качестве руководства по спецификациям является надежным способом обеспечения соответствия эффективности крепления требованиям LEED. Проекты, направленные на чистую нулевую воду, должны выходить за рамки креплений и обрабатывать и повторно использовать воду на месте.

Альтернативные источники воды

WE Credit: Альтернативные источники воды вознаграждает использование непотопляемой воды для промывки, орошения и грима охлаждающей вышки.

Интегрированный процесс проектирования

Сложность координации первичных систем для успеха LEED требует отхода от традиционного процесса линейного проектирования. Интегрированный процесс проектирования (IDP) объединяет всю команду проекта на ранней стадии для оптимизации здания целостно.

Правильное измерение через энергетическое моделирование

Одним из наиболее мощных результатов IDP является «правильная величина». Инвестируя в высокопроизводительную оболочку здания (повышенная изоляция, высокопроизводительное остекление, снижение утечки воздуха), пиковые нагрузки на отопление и охлаждение значительно снижаются. Это позволяет команде разработчиков HVAC указывать меньшие чиллеры, котлы и воздухообработчики. Меньшая система стоит меньше авансом и работает более эффективно, потому что она чаще приближается к своей оптимальной точке нагрузки.

Моделирование энергии является инструментом, который подтверждает этот компромисс. Модели должны запускаться итеративно во время проектирования, чтобы проверить влияние различных конфигураций системы, соотношения окна к стене и стратегий ориентации. Эти данные оправдывают выделение капитала для улучшения оболочки.

Ввод в эксплуатацию: проверка эффективности

Проектирование - это только половина битвы. Без надлежащего ввода в эксплуатацию основные системы здания могут не соответствовать их предполагаемой производительности на 20% или более. LEED требует Основное ввод в эксплуатацию (EA Prerequisite) , который включает в себя обзор проектно-строительных документов и посещение сайта. EA Credit: Enhanced Commissioning повышает это требование, привлекая комиссионный орган (CxA) с этапа предварительного проектирования.

Мониторинг на основе ввода в эксплуатацию (MBCx)

На шаг выше Enhanced Commissioning, MBCx использует данные системы управления зданием (BMS) для непрерывного анализа производительности. Программное обеспечение обнаружения и диагностики неисправностей (FDD) может идентифицировать застрявшие амортизаторы, неисправные клапаны или дрейф датчиков в режиме реального времени. Эта устойчивость производительности имеет важное значение для поддержания экономии энергии, смоделированной для сертификации LEED, и является ключевым компонентом инновационного кредита .

Преодоление общих проблем в дизайне MEP для LEED

Команды проекта часто сталкиваются с препятствиями при интеграции первичного проектирования системы с целями LEED. Понимание этих проблем и подготовка стратегий смягчения последствий имеет важное значение для плавной сертификации.

Стоимость первого и жизненного цикла

Наиболее значительным барьером часто является первая стоимость. Высокоэффективное оборудование (например, VRF, геотермальные, высокопроизводительные чиллеры) стоит дороже. Устранение является строгим Анализ стоимости жизненного цикла (LCCA) . Команды должны продемонстрировать, что дополнительные капитальные затраты окупаются за счет снижения счетов за энергию и воду в течение 5-10 лет. Скидки на коммунальные услуги и налоговые льготы могут значительно компенсировать эту стоимость. Например, Департамент Управления строительных технологий энергетики предоставляет ресурсы для расчета экономической эффективности различных мер по энергоэффективности.

Сложность координации

Высокопроизводительные системы часто требуют более тесной интеграции между сделками. Система DOAS требует координации с органами управления впускным, выпускным и рекуперационным колесом свежего воздуха. Сложные последовательности управления должны быть задокументированы в Основе проектирования и тщательно протестированы во время ввода в эксплуатацию. Отсутствие ясности в этих последовательностях является основной причиной пробелов в производительности здания.

Обеспечение устойчивости к производительности

Даже хорошо спроектированное и сданное в эксплуатацию здание может со временем ухудшаться. Фильтры засоряются, датчики дрейфуют, а экономайзеры засоряются. Для борьбы с этим проектные команды должны указать высококачественное оборудование с надежной диагностикой. Подметры и сильная BMS не являются обязательными - это инструменты, необходимые операторам для поддержания здания на его спроектированном уровне LEED.

Будущая защита с помощью LEED v4.1 и декарбонизации

По мере того, как строительная отрасль движется к декарбонизации, роль первичных систем расширяется. LEED v4.1 вводит кредиты, которые непосредственно измеряют и вознаграждают сокращение выбросов парниковых газов и согласование сетей.

Электрификация и гибкость нагрузки

Для достижения агрессивных целей в области углерода здания переходят от отопления на основе сжигания (котлы на природном газе) к электрическим тепловым насосам. Эта электрификация смещает основное внимание конструкции системы на электрическую инфраструктуру и способность здания реагировать на сигналы сети. Интеграция хранения тепловой энергии (хранилище льда или резервуары с горячей водой) позволяет системе HVAC переносить свою нагрузку на непиковые часы, снижая затраты на коммунальные услуги и поддерживая стабильность сети. Это соответствует требованиям к кредиту Реакция спроса .

Углеродный учет

Будущие версии LEED, вероятно, будут уделять еще больше внимания воплощенному углероду оборудования, в дополнение к операционному углероду. Определение хладагентов с низким ПГП, выбор оборудования с длительным сроком службы и проектирование систем, которые могут быть легко модернизированы, - это стратегии, которые будут приносить дивиденды в будущих сертификатах. Руководство USGBC LEED v4.1 BD + C - это живой документ, который продолжает подталкивать рынок к более высокой производительности.

Заключение

Первичная конструкция системы является двигателем сертификации LEED. Механические, электрические и сантехнические системы являются местом, где смягчаются самые большие воздействия на окружающую среду и где реализуется наиболее значительная экономия эксплуатационных расходов. Достижение сертификации требует выхода за рамки стандартной практики для охвата интегрированного процесса проектирования, который оптимизирует энергию, воду и качество окружающей среды в помещении одновременно.

Используя передовые системные архитектуры, такие как DOAS, VRF и геотермальные, определяя низкое LPD освещение и высокоэффективные светильники, и обязуясь строго вводить в эксплуатацию, проектные команды могут надежно достичь высоких результатов по нескольким кредитным категориям LEED.По мере развития отрасли в направлении нулевых операций и полной декарбонизации стратегический дизайн этих основных систем останется самым мощным инструментом для обеспечения устойчивых, высокопроизводительных зданий.