Роль первинних систем у підтримці LEED Zero Energy Цілі

Ачхієві сертифікати Zero Energy є видовищем стабільної продуктивності будівлі. Цей строгий стандарт вимагає будівель, щоб виробляти стільки енергії з відновлюваних джерел, як вони споживають протягом 12 місяців. Хоча стратегії дизайну, неухлива поведінка, і матеріальні вибіри всіх сприяють, задній глухий рівень будь-якого нульового енергобудування лежить в її первинних системах. Це основні механічні, електричні, структурні компоненти, які диктують, як енергія використовується, керовані і генеруються. Розуміння, як вибрати, розмір, інтегрувати і оптимізувати ці системи є важливим для проектних команд, спрямованих на LEED Zero Energy.

Сертифікат LEED Zero Energy, який вводиться до складу Ради з питань зеленої будівлі США (USGBC), побудованих на існуючій системі рейтингів LEED. Він вимагає мінімум двох років даних безперервної енергії, демонструючи використання енергії джерела чистого джерела. Це означає, що первинні системи не повинні бути ефективні індивідуально, але також працювати разом з безшовно, щоб мінімізувати навантаження і максимізувати на місці відновлюваного покоління. Ця стаття розширюється на кожній критичній первинній системі, визначає стратегії інтеграції, обговорює переваги реального світу, і висвітлює загальні підводні камені, щоб уникнути.

Розуміння первинних систем в дизайні будівель

Примарні системи є основними енергозберігаючі та енергозберігаючі компоненти в будівлі. Вони відрізняються від вторинних систем (наприклад, заглушень або ліфтів), в яких вони безпосередньо залежать від навколишнього середовища або генерують відновлювану енергію. До п'яти ключових категорій відносяться:

  • Вентиляція, кондиціонування повітря (HVAC) – найбільший споживач енергії в більшості комерційних будівель.
  • – як правило, другий за величиною навантаження, але високо вплив на контроль і денне освітлення.
  • Ренові енергосистеми – на місці покоління, найбільш поширені фотоелектричні (PV) масиви.
  • Будівельна конверт – фізичний сепаратор між інтер'єром і зовнішнім виглядом, включаючи стіни, дахи, вікна та утеплення.
  • Енергетика зберігання та управління] – акумулятори, термосховища та смарт-контрольи, що балансує та попит.

Ці системи є взаємозалежністю. Наприклад, високопродуктивний будівельний конверт зменшує шумоізоляцію та енергозберігаючі пристрої HVAC, що в свою чергу знижує необхідну потужність відновлюваної енергії системи. Аналогічно автоматизовані елементи освітлення, пов'язані з датчиками окупності, можуть знизити навантаження охолодження шляхом зменшення внутрішнього теплообміну. Тому holistic розуміння первинних системних взаємодій є критичним для успіху LEED Zero Energy.

Основні системи підтримки LEED Zero Energy

Системи HVAC

Системи HVAC представляють 40% до 60% загального використання енергії в типових комерційних будівлях. Для проектів LEED Zero Energy дизайнери повинні відштовхуватися далеко за межами обладнання для код-мінімумум. Варіанти включають:

  • Геотермальні теплові насоси (GHP): Ці системи використовують стабільну температуру землі для забезпечення опалення та охолодження з надзвичайно високими коефіцієнтами продуктивності (COP 4.0–6.0). GHP зменшують споживання електроенергії на 30%-60% порівняно з традиційними тепловими насосами.
  • ]Системи охолодження холодоагенту (VRF): VRF дозволяє одночасно нагрівати і охолодження в різних зонах, відновлювати тепло від зон, які потребують охолодження і перенаправлення його на ділянки, які потребують опалення. Це значно знижує загальну потужність компресора.
  • Енергетичний відновлення Вентилятори (ERVs):] ERVs захоплення тепла і вологи від вихлопних повітря до передумови, що входять до складу свіжого повітря, що зітхається енергією, необхідної для умовного вентиляційного повітря.
  • Dedicated Outdoor Air Systems (DOAS): Сепараторний вентиляційний повітря з термокондиціональної петлі дозволяє кожному функціонувати при піковій ефективності. DOAS з ERV є степлером нульово-енергетичних конструкцій.

Стратегія управління однаково важливі. Деманд керована вентиляція (DCV) регулює надходження повітря на основі рівнях реального часу CO2, а економайзери приносять в вільний охолодження при умові зовнішнього освітлення сприятливі. Всі компоненти HVAC повинні бути прив'язані до системи автоматизації центрального будинку (BAS) для безперервної оптимізації.

Системи освітлення

Освітлення навантаження різко скидали з поширеним прийняттям світлодіодів. Однак, досягнення LEED Zero Energy вимагає більш ефективного кріплення. Ключові стратегії включають:

  • Дивоваріння: Фотосенсори дім або вимкнені електричне підсвічування при достатньому денному освітленні. Відкрито планові офіси можуть зменшити енергію освітлення на 20%-60% при належному денному освітленні.
  • Окупність та датчики вакансій: Дані датчики відключають вогні в неокупованих просторах. Інтеграція з BAS дозволяє проводити монтаж та контроль рівня зони.
  • Task/Ambient Lighting: Забезпечення низьких рівнів світла навколишнього середовища (наприклад, 30–40 фут-свічок) з регульованим освітленням задач на робочій станції зменшує загальну потужність при підвищенні життєздатності.
  • Високоефективність Люмініри: Вибір світильників з ефективністю понад 150 люменів на Вт тепер лютий. Контроль таких як безперервне знебарвлення, що додатково зменшує споживання енергії.

Освітлення також впливає на охолодження навантаження. Світлодіоди виробляють менше тепла, ніж вжарювання або флуоресцентні джерела, безпосередньо знижуючи попит HVAC. У нульово-енергетичних будівлях система освітлення розрахована як низькопотужна, високо керована система, яка доповнює стратегію HVAC.

Системи відновлюваної енергетики

На місці відновлюваного покоління є обов'язковим для LEED Zero Energy. Найпоширеніший вибір є дах або наземні сонячні фотоелектричні (PV) масиви. Для задоволення чистозерної метрики, система відновлюваної енергії повинна згасати загальний річний вихідний споживання енергії. Важливі висновки включають:

  • Sizing: Потужність фотовиробництва повинна бути розрахована на основі історичних погодних даних, побудови енергетичних моделей та очікуваних втрат ефективності (покладання, підвищення ефективності інвертора, деградація). Типово, мінімум 5–10 кВт на 1000 квадратних футів, але кожен проект вимагає детального аналізу.
  • Orientation and Tilt: Південно-Сплавні масиви під кутом нахилу, що дорівнює широтості, максимальному щорічному виробництві. Східні орієнтації можуть забезпечити краще навантаження, що відповідає за будинки з ранковими та вечірніми піками.
  • Інтеграція з зберіганням:] Зберігання акумулятора дозволяє отримувати надлишок покоління протягом дня, щоб використовуватися вночі, покращуючи самовитратне співвідношення будівлі. Термальне зберігання (наприклад, охолоджені резервуари води) може також перенести навантаження.
  • Альтернативні відновки: Вітрові турбіни, сонячна теплова для внутрішньої гарячої води, або геотермальний обмін може доповнювати або замінити ПВ, де умови сайту вигідні.

У USGBC необхідно, щоб відновлювана енергія була створена на будівельному видоці або на місці в рамках проекту. Викупівля або офсети не мають права на сертифікацію Zero Energy. Це робить точний PV-знімання та інтеграцію з іншими основними системами критично.

Будівництво конверт Продуктивність

Конверт будівлі - це перша лінія захисту від наростання тепла і втрати. Навіть найбільш ефективна система HVAC не може подолати витік, слабо ізольований конверт. Для LEED Zero Energy конверт повинен бути розроблений для мінімізації термічного гальмування і проникнення. Ключові елементи включають:

  • Континуозне Ізоляція:] Встановлення ізоляції на зовнішній вигляд конструкції каркаса усуває теплові мости через шпильки і joists. R-values R-20 до R-40 для стін і R-40 до R-60 для дахів поширені в нульово-енергетичних конструкціях.
  • Високопрофільна Windows: Трикутний, низько-е покриття вікна з аргоном або krypton заповнюється до U-значення нижче 0.25 Btu/h·ft2·°F. Штангенциркулі пристрої (зовнішні жалюзі, навислі) контроль над сонячним нагрівачем.
  • Аналізи дверцята ударунку повинні досягти витоків нижче 0,15 цм/фт2 у 75 Pa. Ущільнення всіх проколів, швів, переходів є важливим.
  • Cool Roofs and Green Roofs: Відображення покрівлі зменшує ефект теплового острова і знижує охолоджувальні навантаження. Зелені дахи забезпечують додаткову теплоізоляцію та переваги управління буровими водами.

Оптимізований конверт зменшує необхідну потужність HVAC, яка в свою чергу знижує розмір і вартість відновлюваної енергії системи. Цей virtuous цикл є залою економічно вигідного нульового енергетичного дизайну.

Системи зберігання енергії та управління

З високоефективними первинними системами та на місці покоління, кінцевий шматок управління часовим невідповідністю між виробництвом енергії та споживанням енергії. Баттерії, теплове зберігання та смарт-контрольи допомагають досягти чистого золоту на час, щодня та сезонних засадах. Наприклад:

  • зберігати надлишок сонячної енергії для використання в вечірніх піках або хмарних днях.
  • Chilled water або льодовий накопичувач зміщує охолоджувальні навантаження на відключені години, знижуючи витрати попиту і дозволяючи охолоджувачу працювати вночі, коли температура навколишнього середовища нижче (знижувальній ефективності).