Mekanik Sistemleri Leed Zero Enerji Sertifikalarını Desteklemek için Tasarlamak

Giriş: Net-Zero Enerji Binaları için Büyüyen Imperative

Küresel topluluk iklim değişikliği ile mücadele çabalarını yoğunlaştırırken, inşa edilen çevre – yaklaşık% 40 enerji ile ilgili karbon emisyonlarını temsil ediyor – 12 aylık bir süre boyunca artan bir şekilde, ABD Yeşil Bina Konseyi (USGBC) tarafından getirilen mekanik sistemler kullanılarak, bu başarıyı amaçlayan, güçlü bir tasarım ve 12 aylık bir süre boyunca güçlü bir şekilde tasarlanmış bir bina.

Net-zero enerjisi, geleneksel bir binaya güneş panelleri eklemekle ilgili değildir. Enerjinin nasıl tüketildiği, dağıtıldığı ve üretilen – binanın mekanik kalbiyle başlayarak: ısıtma, havalandırma, hava kontrolü (HVAC), tesisatı ve elektrik sistemleri. Mekanik tasarımı bina kabuğu, aydınlatma ve yenilenebilir enerji nesli ile dengeli, kendi kendine yeten bir ekosistem oluşturmak için sıkı bir şekilde entegre edilmelidir.

LEED Zero Enerji Sertifikasını Anlayın: Enerji Verimliliğinin Ötesinde

LEED Zero Enerji, LEED Zero Enerji sertifikasyonunu ilk elde etmeli ve sonra net-zero enerji performansına karşı ölçülmelidir:0)E)U)) LEED Zero (D) sertifikasını kazanmak için, LEED sertifikası (bir seviyede) ve sonra net-zero enerji performansı, yenilenebilir enerji kaynağına bağlı olmalıdır.

Bu sertifika operasyonel verimlilik ötesine geçer; gerçek performansın en az 12 ay içinde belgelenmesini gerektirir. Mekanik sistemler sadece verimlilik için değil aynı zamanda egzersiz için de tasarlanmalıdır.). ve [[Dönlenebilirlik).Her kilovat-saati pompalar, fanlar, kompresörler ve kontroller için de dikkate alınmalıdır ve bina bu taleple tanışmak için yeterli yenilenebilir enerji üretme yeteneğine sahip olmalıdır.

Net-Zero Enerji için Mekanik Sistem Tasarımının Temelleri

LEED Zero Enerji binası için mekanik sistem tasarımı, strateji hiyerarşisi tarafından yönlendirilir: 03. önce yükler önceden mevcut olan yükleri verimli bir şekilde karşılamaktadır ve sonunda yenilenebilirlerle dengeyi tedarik eder).

1. En Geliştirme Optimizasyonu ile Termal Yükler

En etkili kilowatt asla kullanılmamıştır. Yüksek performanslı bina zarfları - sürekli yalıtım, üçlü glazım pencereler, havalimanları ve termal mola detayları -% 50 veya daha fazla koda kıyasla yüksek çözünürlükte ekipman ile çalışmak gerekir.

2. UltraEfficient HVAC Ekipman ve Sistemleri-

Yükler azaltıldığında, mekanik sistem zirve verimliliğini kullanmalıdır. Birkaç gelişmiş HVAC teknolojileri özellikle net-zero binaları için iyi bir şekilde uygun:

• [FONT:0) Değişken Soğutma Akışı (VRF) sistemleri ) - Bu ısı bazlı sistemler, aynı anda ısı ve serin farklı bölgelere kıyasla, sıcaklık elde etmek için alanların ısıtılması için serinleyebilir. mevsimsel enerji verimliliği oranları (SEER) 10'un üzerinde 20 ve ısıtma performansı faktörü (HSPF) aşıyor, VRF sistemleri geleneksel çatı birimleri veya kazanım birimlerine kıyasla enerji tüketimini büyük ölçüde azaltır.
• [FONT:0) Hava Sistemleri (DOAS) Enerji Kurtarma (ERV) ile (Dönlendirme)[Dönlendirme: 1 ) - Ayrı havalandırma ısılama. DOAS, önceden hazırlanmış hava (örneğin, ısı / enerji tekerleği) taze hava koşulları karşılamak için, radiant paneller veya fan-parça birimleri mantıklı yüklerle başa çıksa da fan-parçacıklar rahatlık geliştirir ve fan enerjilerini azaltır.
• [FONT:0)Geoterm Heat Pumps [DFLT:1] – Yeraltı kaynaklı ısı pompaları, 4-6 COP'ı elde etmek için dünyanın stabil sıcaklığından faydalanır, iki ısıtma ve soğutma için son derece verimli hale getirir. yüksek performanslı bir zarfla çiftleştirildiğinde, jeotermal bir sistem minimum elektrik tüketimiyle neredeyse tüm ısı ihtiyaçlarını karşılayabilir.
• [FONT:0]Radiant Isıtma ve Soğutma[DÜT:1) - Zeminlerde gömülü Hidronik sistemler, tavanlar veya duvarlar enerjiyi verimli bir şekilde aktarmak için suyu kullanabilir. Çünkü su, havadan daha fazla enerji taşıyabilir, radiant sistemleri daha az pompalanmalı enerji gerektirir ve düşük sıcaklık ısı pompaları veya güneşli koleksiyonerler ile entegre edilebilir.

Bu teknolojilerin her biri, seçilen sistemin mümkün olan yıllık enerji verimliliği sağlamasını sağlamak için iklim, bina türü ve yolcu yoğunluğuna karşı dikkatli bir şekilde değerlendirilmelidir.

3. Akıllı Kontroller ve Yapı Otomasyon Sistemleri (BAS)

Netzero binası, performansı sürekli optimize eden akıllı kontroller olmadan hedefine ulaşamaz. Modern BAS şunları içermelidir:

• [FONT:0]Demand- kontrollü havalandırma[DÜDÜT:1) - Sensörler (CO2, occupancy, nem) gerçek zamanlı olarak hava akışını ayarlar, aşırıdan kaçın.
• [FONT:0]Zone- level temperature and ccupancy feedback[[[DÜT:1) – Akıllı termostatlar ve ccupancy sensörleri sistemin, önceden belirlenmiş alanlarda klimayı azaltmasına izin verir.
• [FONT:0) Tahmin edici algoritmaları[[[Dönetici: 1)) - Makine öğrenme modelleri hava desenlerini tahmin edebilir, güneş kazanır ve düşük talep süreleri kullanarak önceden ısınmış bölgelerin asırsız kalması için aşırılık kazanır.
• [FONT=0]Dönemli komisyonlama[Dönetici:0)[Dönetici:0)Sistem performansının gerçek zamanlı izleme (örneğin, fan hızı, ürper verimlilik, dük statik baskı) uyarıları tesisleri yöneticileri enerji kullanımını artırabilir.

Yenilenebilir enerji sistemi ile bu kontrollerin entegrasyonu kritiktir. Örneğin, bir BAS, güneş çıkışı en büyük olduğunda, güneş enerjisinin en büyük veya ısı depolamak için yoğun olmayan yükleri dökmek için programlanabilir.

4.Site Yenilenebilir Enerji Üretimi Üzerine Bütünleşme

Mekanik sistemler genellikle elektrik üretmezken, yerinde yenilenebilirlerle sorunsuz bir şekilde çalışmak için tasarlanmıştır. Anahtar düşünceler şunları içerir:

• [FONT:0)Elektrikli yük eşleştirmesi[[Dönetici:0) -- Yüksek verimli mekanik ekipman gün ışığı saatleri boyunca (Güneş PV üretildiği zaman) mümkün olan, minimiz batarya depolama ve ağ bağımlılığının nerede üretileceği konusunda tasarlanmıştır.
• [FONT=0) PV ile Jeotermal entegrasyon[Dönetici: 1) Geoterm ısı pompaları elektrik kullanıyor; ısı pompasının tüketimini gizlemek için PV serisini aşırılaştırmak ortak bir yaklaşımdır.
• [FONT:0) Yerli sıcak su için ısıtılır) - Güneş ısı toplayıcıları ile Pre- ısıtma suyu ısı pompa su ısıtıcısı veya elektrikli direnç sistemleri üzerindeki yükü azaltır.
• [FONT:0)Wind Türler[Dönemler[Dönemli yerlerde, küçük rüzgar türbinleri güneş ekleyebilir, ancak mekanik sistemler için dikkatli yapısal ve akustik analiz gerektirir.

LEED Zero Enerji sertifikasyonu için, yenilenebilir enerji, yerinde (veya katı kurallar altında yer alan bir topluluk güneş düzenlemesi ile) oluşturulmalıdır. Mekanik tasarımcılar, üretim sistemini sağlamak için doğru enerji tüketimi projeksiyonları sağlamalıdır.

Mekanik Sistemler için Kapsamlı Tasarım Stratejileri

Ekipmanı seçmek ötesinde, bir net-zero binadaki mekanik sistemlerin düzeni ve entegrasyonu, tüm stratejileri talep etmektedir. Aşağıda sertifikalı projelerde başarılı olan önemli yaklaşımlar vardır.

Tümleşik Enerji Modelleme

Erken aşama enerji modellemesi isteğe bağlı değildir - net-zero tasarımının arka kemiğidir.Aynı şekilde tasarlanmıştır:0)OpenStudio[D:1), [[Dönetici:2))) - ⁇ [DDDDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜye Olmayanlar İçin En İyi Şekilde Güçlendirici Binalar (En İyilik Analizi) Hangi parametrelerin (kıtıldatlı-towall oranı, yalıtım kalınlığı, ısıtılması, yüksek çözünürlükte) en iyi modelinin oluşturulması gerekir.

Flexability ve Scalability için tasarım

Netzero binaları statik değildir; gelecekteki teknoloji ilerlemelerine, ccupancyne ve iklim değişimlerine uyum sağlamaları gerekir. Mekanik sistemler akılda modülerlik ile tasarlanmalıdır:

• Chilledwater ve sıcak su dağıtım döngüleri, büyük re-piping olmadan yeni bölgelere uzatılabilir.
• Elektrikli panellerde tasarruf kapasitesi ve ek ısı pompaları veya ERV'ler için konduit.
• Binanın enerji yönetimi sistemi ile etkileşime girebilen gelecekteki batarya depolama veya elektrikli araç şarj altyapısı için hükümler.
• Daha gelişmiş BAS platformlarına yükselten kontrol ve sensörlere kolay erişim.

Komisyon ve Ölçme ve Not; Doğrulama (M&V)

LEED Zero Enerji en az bir yıl için belgelenmiş performans gerektirir. Güçlü bir komisyonlama (Cx) süreci - gelişmiş komisyonlama dahil - tüm sistemlerin amaçlandığı gibi çalıştığını belirtir.Uzgunluk bileşenleri (chillers, fanlar, pompalar, ısı pompaları) ayrı ayrı aydınlatma ve yükleme tesislerin bulut tabanlı bir enerji paneli aracılığıyla sürekli izlemesine izin verir.

Net-Zero Mekanik Tasarımda Zorluklar ve Tahminler

Açık faydalara rağmen, LEED Zero Enerji için mekanik sistemler tasarlayın, dikkatli bir mitigation gerektiren birkaç engel sunar.

Yüksek İlk Maliyetler ve Finansal Engeller

Yüksek verimsiz HVAC ekipmanları, jeotermal döngüler, gelişmiş kontroller ve geniş metreleme geleneksel sistemlere kıyasla% 10-20 oranında artış sağlayabilir. Ancak, yaşam döngüsü maliyet analizi genellikle 5-10 yıl boyunca geri ödeme dönemlerini dramatik olarak daha düşük ücretli faturalar nedeniyle ortaya çıkarır.2Enerji Tesisleri Vergilendirmesi[Döneticileri)

Disiplinlerarası İşbirliği Gereksinimleri

Tek bir disiplin tek başına net bir şekilde inşa edemez. Mekanik mühendisi, inşaat mühendisiyle (özellikle ağır jeotermal veya çatı birimleri) ve güneş panelinde bulunan mimar ile iletişim kesintilerine yol açabilir.

Occupant Davranış ve Plug Loads

Mekanik sistemler son derece verimli olmak için tasarlanabilir, ancak yolcular yüksek enerjili yük yük yükleri getirir (örneğin, kişisel buzdolabı, uzay ısıtıcıları, yüksek güç elektronikleri) veya enerji verimli ayarları kullanmaya başarısız olabilir, net-zero dengesi kesintiye uğrayabilir.

• Akıllı güç şeritleri ve ccupancy sensörleri ile yükleri sınırlayın.
• Enerji tasarrufu davranışları üzerinde kiracıları yetiştirmek.
• Yenilenebilir enerji sisteminde değişken yolcu davranışları için dikkate almak için bir tamponu ekleyin.
• Soğutma sistemini dirençli hale getirmek için tasarlayın - fiş yükleri beklenenden daha yüksek olsa bile rahatlık korumak için kullanılabilir.

Bazı netzero binaları, enerji bütçelerini ve cezaları limitleri aşan bir “pert sözleşme” kullanıyor.

İklim Performansı

Örneğin, hava kaynaklı ısı pompaları, beton ısı pompasının altında verim kaybetmesi, yedek ısı (genellikle elektrikli direniş) için uygun bir şekilde güvenli bir şekilde kullanılması durumunda, iklime özel hava pompası veya hibrit ısı pompalarında (örneğin, gaz yedeklemesi) daha güvenilirdir.

Vaka Çalışmaları: Net-Zero Mekanik Tasarım Örnekleri

Sertifikalı projelerde sınav, etkili stratejilere değerli bilgiler sağlar.

Bullitt Center (Seattle, Washington)

Genellikle dünyanın en yeşil ticari binasını çağırdı, Bullitt Center hayata geçirilen Living Building Challenge sertifikasyonu (enerjiye pozitif) ve çok sayıda mekanik yenilikleri içeren bir jeotermal ısı pompası: 26 delikli, radiant plakaları, yüksek performanslı bir pencere ve net bir 242-kW çatı yüzeyinin altında, otomatik pencerelere izin verildiğinde doğal havalandırma koşulları kullanır.

Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) Araştırma Desteği Tesisi (Golden, Colorado)

Bu 360,000sf ofis binası, hafif bir soğutma ile net-zero enerji elde etti: Transpired güneş koleksiyoncusları pre-air havalandırma havası, 1.6-MW park-lot güneş sistemi ve yüksek verimli bir hidronik sistemi. Mekanik tasarım doğal havalandırma ve gün ışığı vurgular, mekanik soğutma ihtiyacı.

Hudson Valley Clean Energy (Kingston, New York)

Daha küçük bir ticari bina (6.000 ft2) zemin kaynakları ısı pompalarını kullanan, bir ERV ve 30 kW çatı PV. Mekanik sistem tamamen izlendi ve bina 2010 yılından bu yana net-zero statüsünü korudu.

Bu örnekler, yerel iklime, bina yönlendirmesine ve yolcu ihtiyaçlarına özel tasarımların önemini vurgulamaktadır. Ayrıca net-zero'nun tek bir boyutlu formül değil, titiz, iteratif optimizasyon süreci olduğunu gösteriyorlar.

Sonuç: Mekanik Mühendisler için Yol İleri

LEED Zero Enerji sertifikasyonunu destekleyen mekanik sistemler hem bir sanat hem de bir bilimdir. Enerjiye verimli mekanik sistemlerden enerji optimize etmek, yenilenebilir enerji destekli sistemlere tüm bina ile uyum sağlayan temel yoksundur: Mekanik profesyoneller için temel taksitler:

• [FONT:0) agresif yük azaltımı ile başlayın[Dönetici:0) Yüksek performanslı bir zarf aracılığıyla.
• [FONT:0) ultra verimli HVAC teknolojileri [[Dönetici: · 1 ) seçin ve performanslarını enerji modelleme ile doğrulayın.
• [FONT:0) Akıllı kontroller [Dönetici:0] Gerçek zamanlı optimizasyon ve yük devretme etkinleştiren.
• [FONT:0) Yenilenebilir enerji tasarımcıları ile yakın koordineli olarak koordine edilir[Dönetici:0) Boyut nesil sistemlere doğru doğru şekilde bağlı olarak.
• [FONT:0) Komiserlik için plan, M&V ve yolcu katılımı sürekli performans sağlamak için.

Net-zero enerji kodları ve pazar talebinin artan benimsenmesi, daha verimli değil, gerçekten de yenidenjeneratif hale getirilmesi anlamına gelir. net-zero için mekanik sistemler tasarlamakta uzmanlık rekabetçi bir avantaj haline gelir.Bu ilkeleri kucaklayarak ve başarılı projelerden öğrenme yoluyla, mekanik mühendisler sadece verimli değil, gerçekten de yenidenjeneratif bir ortama geçiş yapabilir.For more for Building Technologies OfficeLEED Zero Energy programına bağlı olarak, uzaktan bir performansa sahip değildir.