Влияние сертификации Leed на выбор дизайна вспомогательных систем
Понимание сертификации LEED и ее основных рамок
Система рейтинга «Лидерство в области энергетики и экологического проектирования» (LEED), разработанная Советом по экологическому строительству США (USGBC), обеспечивает основу для здоровых, высокоэффективных и экономичных зеленых зданий. Сертификация LEED - это не единый стандарт, а набор рейтинговых систем, адаптированных к различным типам проектов, включая новое строительство, существующие здания, внутренние отделки и развитие районов. Каждая система награждает баллы по нескольким кредитным категориям: местоположение и транспорт, устойчивые объекты, эффективность использования воды, энергия и атмосфера, материалы и ресурсы, качество окружающей среды в помещениях, инновации и региональный приоритет. Общие баллы определяют уровень сертификации: Сертифицированный (40-49), Серебряный (50-59), Золотой (60-79) и Платиновый (80 +).
Влияние LEED на выбор вспомогательных систем глубоко, потому что эти системы непосредственно лежат в основе многих кредитов, которые несут значительные точечные значения. Вспомогательные системы - механические, электрические, сантехнические, противопожарные и конвейерные системы, которые поддерживают основную структуру здания - должны быть разработаны не только для функциональных характеристик, но и для максимизации оценки устойчивости проекта. Этот двойной мандат изменил то, как инженеры определяют оборудование, настраивают распределительные сети и интегрируют интеллектуальные элементы управления.
Стратегии энергоэффективности систем HVAC
Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) обычно составляют от 30% до 50% энергопотребления коммерческого здания. В соответствии с LEED v4.1 и последними версиями категория «Энергия и атмосфера» вознаграждает проекты, которые превышают базовые показатели ASHRAE 90.1 с существенным отрывом. Для достижения этого требуется тщательный выбор вспомогательного оборудования HVAC и подходов к проектированию.
Высокоэффективные чиллеры и котлы
Для крупных коммерческих проектов LEED поощряет использование центробежных чиллеров с приводами с переменной скоростью (VSD) и конденсирующими котлами с высокими коэффициентами выключения. Эти компоненты уменьшают энергетические отходы с частичной нагрузкой, общую неэффективность в традиционных системах с постоянной скоростью. Инженеры часто моделируют несколько комбинаций оборудования с использованием программного обеспечения для моделирования энергии для определения конфигурации, которая дает самые высокие точки Оптимизация энергоэффективности (EPO). Например, сопряжение чиллера с водяным охлаждением с охлаждающей башней, которая использует вентиляторы с переменной частотой, может достичь более низкого рейтинга кВт / тонна, чем альтернативы с воздушным охлаждением.
Переменный поток хладагента (VRF) и геотермальные тепловые насосы
Проекты LEED часто определяют системы VRF для их способности обеспечивать одновременное отопление и охлаждение в различных зонах. Эта технология устраняет большие воздуховодные работы, часто требуемые в системах HVAC, уменьшая энергию вентилятора и улучшая качество воздуха в помещении за счет минимизации перекрестного загрязнения. Геотермальные тепловые насосы (наземные тепловые насосы) используют стабильные температуры земли для обеспечения высоких коэффициентов производительности (COP) для отопления и охлаждения. В то время как первоначальная стоимость установки выше, долгосрочная экономия энергии и кредиты LEED в категории «Энергия и атмосфера» часто оправдывают инвестиции. Проекты, которые включают геотермальные, могут заработать образцовые точки производительности, если они превышают порог экономии энергии более чем стандартное требование.
Вентиляция, контролируемая спросом (DCV) и экономайзеры
LEED уделяет большое внимание качеству окружающей среды в помещениях, которое включает в себя обеспечение достаточного количества свежего воздуха. Однако кондиционирование наружного воздуха является энергоемким. Использование датчиков CO2 с контролируемым спросом позволяет системе HVAC модулировать потребление воздуха на основе фактической заполняемости. Это снижает нагрузку на нагревательные и охлаждающие катушки, экономя энергию без ущерба для качества воздуха. Аналогичным образом, экономайзеры на воздушной и водной стороне могут быть интегрированы для использования наружного воздуха для свободного охлаждения, когда позволяют условия. Эти стратегии помогают заработать очки как в категориях «Энергия и атмосфера», так и в категориях «Качество окружающей среды в помещениях».
Эффективность воды в системах сантехники и ирригации
Категория эффективности использования воды становится все более жесткой в LEED v4.1. Проекты должны продемонстрировать 20%-ное сокращение использования воды по сравнению с исходным уровнем без мер эффективности, а дополнительные баллы доступны для 25%, 30% и даже 35%-го сокращения.
Низкотекущие смеси и сенсорные элементы управления
Уточнение водяных шкафов, писсуаров, кранов и душевых кранов с расходом ниже базовой линии является стандартной практикой. Например, использование 1,28 галлонов на смывной (gpf) туалеты вместо базовой 1,6 гпф, и 0,5 гпм краны вместо 2,2 гпм, может дать существенную экономию. Сенсор-активированные светильники дополнительно уменьшить отходы за счет устранения стока от ручной работы. Эти светильники являются относительно недорогими, но вносят непосредственный вклад в точки LEED. Дизайнеры также должны рассмотреть систему водоснабжения - циркулирующие петли горячей воды с насосами спроса минимизировать потери воды в ожидании горячей воды на отдаленных светильниках.
Дождевая вода и повторное использование серы
Для достижения более глубокого сокращения воды проекты LEED часто включают альтернативные источники воды. Системы сбора дождевой воды собирают стоки с крыш и хранят их в цистернах для непотенциальных целей, таких как орошение или очистка туалетов. Конструкция должна включать фильтрацию, УФ-дезинфекцию и резервное подключение к муниципальному снабжению. Системы повторного использования серы Системы повторного использования серы, обрабатывают ее и перенаправляют на смывные туалеты или орошение озеленения. Эти вспомогательные системы требуют тщательной интеграции с водопроводной сетью здания и часто включают инфраструктуру двойного трубопровода. Они особенно ценны в регионах с дефицитом воды или высокими показателями воды, и они могут заработать кредиты на инновации, если стратегия повторного использования выше и за пределами стандартных требований.
Инновации в области освещения и электрических систем
Освещение - еще одна вспомогательная система, на которую сильно влияет LEED. Категории качества окружающей среды и энергии в помещении и атмосферы вознаграждают проекты, которые максимизируют дневной свет, используют эффективные светильники и включают в себя расширенные элементы управления.
Высокоэффективное освещение и светодиодное принятие
LEED требует, чтобы плотность мощности освещения (LPD) оставалась ниже пределов ASHRAE 90.1. Определение светодиодных светильников со 100 + люменами на ватт теперь является стандартным подходом. Светодиодные светильники со встроенной заполняемостью и датчиками дневного света могут автоматически тускнеть или выключаться, когда пространства не заняты или когда естественного света достаточно. Это не только экономит энергию, но и улучшает визуальный комфорт. Дизайн также должен учитывать контроль бликов, индекс цветопередачи (CRI) и распределение света для удовлетворения критериев качества LEED.
Дневной сбор и автоматическое управление
Ключевая стратегия LEED заключается в ориентации здания и его оконных систем для максимизации проникновения дневного света. Однако вспомогательная система освещения должна быть спроектирована так, чтобы реагировать на дневной свет. Управление дневного света использует фотоэлементы рядом с окнами или световыми люками для пропорционального затемнения электрических огней. Зоны управления должны соответствовать зонам дневного света, определенным в расчетах LEED дневного света. Датчики заполняемости во всех помещениях (включая частные офисы, конференц-залы и туалеты) необходимы для получения баллов. Панели управления освещением, которые позволяют ручное переопределение для отдельных пассажиров, также способствуют удовлетворению пассажиров, что косвенно вознаграждается интегративным кредитом процесса LEED.
Инфраструктура электротранспорта
LEED v4.1 ввел кредиты для зарядных станций электромобилей. Вспомогательная электрическая система должна вмещать дополнительную нагрузку от зарядных устройств уровня 2 или уровня 3. Дизайнерам необходимо планировать емкость панели, маршрутизацию трубопроводов и будущее расширение. Предоставление парковочных мест с поддержкой электромобилей может заработать очки в категории «Местоположение и транспорт». Эта тенденция приводит к включению более крупных трансформаторов, подпанелей в парковочных конструкциях и систем управления нагрузкой, которые предотвращают пиковые всплески спроса.
Выбор контура и фенастрации
Хотя оболочка здания не всегда классифицируется как «вспомогательная система», ее производительность напрямую влияет на размер и работу систем HVAC и освещения. LEED Energy and Atmosphere credit для производительности оболочки поощряет высокопроизводительное остекление, непрерывную изоляцию и конструкцию воздушного барьера. Вспомогательные системы должны быть гармонизированы с оболочкой для достижения оптимальной общей производительности.
Высокопроизводительный коэффициент застекления и солнечного тепла
Указание двойного или тройного остекления с низкими слоями и низкими коэффициентами усиления солнечного тепла (SHGC) снижает охлаждающие нагрузки. Это позволяет использовать меньшие чиллеры, меньше диффузоров и меньше воздуховодов. Однако это также требует тщательной координации, поскольку снижение солнечного усиления может повлиять на сбор дневного света и тепловой комфорт в зонах периметра. Электрохромное стекло , которое оттенки по требованию, является высокотехнологичным решением для оболочек, которое может быть интегрировано с системой управления зданием. Он зарабатывает инновационные кредиты и уменьшает потребность в жалюзи, упрощая вспомогательные системы затенения.
Системы противопожарной защиты и конвеерации
LEED также касается систем противопожарной защиты и лифтов, хотя и менее непосредственно. Например, категория Материалы и ресурсы поощряет использование экологически предпочтительных материалов в трубах пожаротушения (например, CPVC вместо стали) и спецификация лифтов с регенеративными приводами, которые восстанавливают энергию во время торможения. Системы диспетчеризации определения местоположения в лифтах сокращают время ожидания и потребление энергии, способствуя кредитованию энергии и атмосферы.
Системы противопожарной защиты также должны быть разработаны для минимизации использования воды. Пожарные спринклеры , которые используют технологию тумана, требуют меньше воды, чем обычные системы потопа. Хотя экономия воды невелика по сравнению с сантехническими приборами, они могут способствовать категории эффективности использования воды, если проект достигает общего порога сокращения.
Интегрированный процесс проектирования и сотрудничества
LEED v4.1 ввел обязательный Интегративный процесс кредит, который требует от проектной команды участвовать в междисциплинарном анализе на ранних этапах проекта. Это оказывает значительное влияние на проектирование вспомогательных систем, поскольку заставляет архитекторов, инженеров-строителей и инженеров-членов Европарламента сотрудничать в предварительном моделировании энергии, анализе бюджета воды и пассивных стратегиях проектирования. Например, команда может исследовать, может ли более высокая производительность оболочки компенсировать потребность в системе охлажденного пучка или система вентиляции смещения может уменьшить высоту пола до пола достаточно, чтобы сэкономить материальные затраты. Этот итеративный процесс часто приводит к более инновационным и эффективным конфигурациям вспомогательных систем, чем это было бы в изолированном подходе к проектированию.
Проблемы и торговые отношения при получении сертификации LEED
Несмотря на преимущества, интеграция требований LEED в проектирование вспомогательных систем представляет несколько проблем. Премии первой стоимости являются общей проблемой. Высокоэффективные котлы, системы VRF, геотермальные поля и резервуары для сбора дождевой воды несут более высокие первоначальные затраты по сравнению с обычными альтернативами. Для обоснования этих инвестиций владельцам зданий необходим тщательный анализ стоимости жизненного цикла. USGBC предоставляет ресурсы для расчета сроков окупаемости, но финансовая осуществимость зависит от местных тарифов на коммунальные услуги, доступных стимулов и цели сертификации проекта.
Системная сложность является еще одним препятствием. Интеграция нескольких передовых систем (например, охладители рекуперации тепла, солнечная горячая вода и повторное использование серой воды) в единую систему управления зданием требует сложных средств управления и ввода в эксплуатацию. Неправильное ввод в эксплуатацию систем может привести к плохой производительности, неудовлетворенности жильцов и потере точек LEED. LEED требует фундаментального и улучшенного ввода в эксплуатацию вспомогательных систем, что увеличивает стоимость проекта, но имеет решающее значение для обеспечения реализации проектной эффективности.
Соответствие кодам и местные правила также влияют на выбор. В некоторых юрисдикциях устаревшие коды сантехники, которые не принимают системы повторного использования серы, или коды пожаров, которые предписывают системы водопровода, которые противоречат целям эффективности использования воды. Проектные команды должны ориентироваться в этих ограничениях активно, часто путем проведения отклонений кода или выбора альтернативных стратегий, которые все еще соответствуют пороговым значениям LEED.
Тематические исследования: реальные мировые применения LEED-управляемого вспомогательного проектирования систем
Центр Буллитта (Seattle, WA)
Этот проект Living Building Challenge достиг LEED Platinum и является знаковым для инноваций в области вспомогательных систем. Его геотермальная система теплового насоса использует 26 скважин, каждая глубиной 300 футов, для обеспечения отопления и охлаждения. Система сбора дождевой воды с цистерной 56 000 галлонов поставляет всю питьевую и непотопляемую воду. Электрическая система включает в себя солнечную батарею 242 кВт и систему хранения аккумуляторов. Вспомогательные системы были разработаны совместно с архитекторами для достижения нулевой энергии и воды, демонстрируя, что LEED и Living Building Challenge могут сосуществовать.
Empire State Building Retrofit (Нью-Йорк, Нью-Йорк)
Знаменитая башня прошла комплексную модернизацию LEED-EBOM, которая включала замену чиллера высокоэффективными чиллерами VSD, контролируемую спросом вентиляцию и систему управления зданием на основе Интернета. Система освещения была модернизирована до светодиодов с датчиками затемнения дневного света и заполняемости. Эти вспомогательные обновления системы сократили энергопотребление здания на 38% и заработали проект сертификации LEED Gold. Тематическое исследование показывает, что LEED может привести к значительным обновлениям даже в существующих зданиях.
Будущие тенденции: как LEED будет продолжать формировать дизайн вспомогательных систем
Ожидается, что предстоящий LEED v5 будет уделять еще больше внимания устойчивости к изменению климата, воплощенному углероду и здоровью. Вспомогательные разработчики системы должны будут учитывать углеродный след оборудования на протяжении всего жизненного цикла, включая утечки хладагентов (которые имеют высокий потенциал глобального потепления). Хладагенты с низким ПГП в чиллерах и тепловых насосах станут стандартными целевыми показателями спецификации. Гибкость спроса также станет важной, поскольку здания все чаще призываются к участию в программах реагирования на спрос. HVAC и системы освещения должны быть способны снижать нагрузку на сигналы сетки без ущерба для комфорта пассажиров.
Еще одна новая тенденция - интеграция на месте возобновляемых источников энергии с вспомогательными системами. Строительная интегрированная фотоэлектрическая энергия (BIPV) может питать тепловые насосы и водонагреватели, в то время как системы наземного источника могут быть рассчитаны на обеспечение как базовой нагрузки, так и пикового бритья. На проектирование распределительных систем, таких как микросети постоянного тока для освещения и электроники, также будет влиять интерес LEED к снижению потерь передачи и обеспечению местной генерации.
Наконец, соображения о взаимосвязи между водой и энергией будут способствовать более интегрированным проектам. Например, использование солнечных тепловых коллекторов для предварительного нагрева воды до того, как она попадет в бытовой котел горячей воды, снижает использование воды и энергии. Аналогичным образом, интеграция сбора дождевой воды с ирригационными контроллерами, которые используют данные о погоде, может оптимизировать потребление воды на открытом воздухе. Целостная структура LEED будет продолжать раздвигать границы того, что могут достичь вспомогательные системы, делая их не только вспомогательными компонентами, но и активными участниками устойчивости здания.
Вывод: Непреходящее влияние LEED на вспомогательные системы
Сертификация LEED коренным образом изменила подход архитекторов и инженеров к проектированию вспомогательных систем. Благодаря поощрению энергоэффективности, экономии воды, качества окружающей среды в помещениях и инновационной интеграции, рейтинговая система ускорила внедрение высокоэффективных HVAC, передовых систем управления освещением, технологий повторного использования воды и платформ управления интеллектуальными зданиями. В то время как такие проблемы, как первоначальная стоимость, сложность и нормативные препятствия, остаются, долгосрочные выгоды, включая более низкие эксплуатационные расходы, более здоровые жители и снижение воздействия на окружающую среду, делают проекты, ориентированные на LEED, разумными инвестициями. По мере развития рейтинговой системы для решения проблемы изменения климата и социальной справедливости, вспомогательные системы, которые поддерживают здания, станут еще более сложными, гибкими и устойчивыми.
Для проектных команд, стремящихся ориентироваться в процессе LEED, ресурсы LEED USGBC предоставляют подробные интерпретации кредитов и справочные руководства. Стандарт ASHRAE 90.1 остается основным базовым уровнем энергии, а Green Business Certification Inc. осуществляет надзор за сертификацией проектов. Для тех, кто хочет оставаться впереди тенденций, Living Building Challenge Международного института живого будущего предлагает строгое дополнение к LEED. В конечном счете, влияние LEED на дизайн вспомогательных систем заключается не только в набрании очков - речь идет о создании зданий, которые лучше работают как для их жителей, так и для планеты.