LEED认证的建筑给水排水规划对策

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世博中心是有史以来第一个申请美国leed金级的世博会大型永久建筑。世博中心的给水排水设计倡导“健康、高效、自然”的绿色建筑理念[1],摒弃“过度、冗长、复杂”的“商业化绿色”倾向,体现“Lessismore”的真谛。

1LEED认证

LEED(LeadershipinEnergy&EnvironmentalDesignBuildingRatingSystem)由美国绿色建筑委员会(U.S.GreenBuildingCouncil)编制,是目前世界上较具权威性和实践性的绿色建筑评估体系。针对不同的建筑类型,LEED有着不同的评估体系。例如,LEED-NC为新建建筑体系,LEED-ND为可持续发展社区体系,LEED-CS为新建建筑核心和外观体系等。根据项目特征,世博中心选用LEED-NCVersion2.2评估体系。LEED-NCVersion2.2(GreenBuildingRatingSystemforNewConstruction&MajorRenovations)包括可持续发展建筑场地(SustainableSites)、节水(WaterEfficiency)、能源与环境(Energy&Atmosphere)、材料与资源(Materials&Resources)、室内环境质量(IndoorEnvironmentalQuality)和创新设计方法(Innovation&DesignProcess)六个方面,每个方面都由“评分先决条件”和“评分条件”两部分组成。每个项目必须先符合“评分先决条件”的要求,才能依照“评分条件”逐项进行认证的定量分析和积分评定,并根据总分情况决定是否达到LEED认证要求。LEED-NCVersion2.2总分69分,分Platinum白金级(52~69分)、Gold金级(39~51分)、Silver银级(33~38分)和Certified认证级(26~32分)四个等级。表1为LEED-NCVersion2.2与给水排水设计有关的主要评分条件,在主要评分条件中,与节水有关9项,与节能有关3项。

2节水评分条件

2.1评分条件SS6.1(SSCredit6.1)

(1)内容。雨水设计:流量控制(StormwaterDesign:QuantityControl)。

(2)目的。通过减少不透水地面面积、增加地面渗透量和控制雨水径流量,以限制对自然水体的破坏。

(3)要求。情形1:现有不透水地面面积不大于50%;要求:实施雨水管理计划,以防止基地内开发后的峰值径流速度和径流量超过开发前的1~2年重现期、24小时设计降雨径流速度和径流量。情形2:现有不透水地面面积大于50%;要求:实施雨水管理计划,使基地内2年重现期、24小时设计降雨径流量减少25%。

(4)关键。LEED推荐采用“雨水最佳管理方式”(BMPs),通过植被浅沟、植被缓冲带、生物滞留、土壤渗滤、人工湿地、生态塘、生物岛、屋顶绿化和雨水花园等“健康、高效、自然”的生态途径控制雨水径流量,是目前欧美、日本、澳大利亚等国家广泛推崇的可持续雨水综合管理技术。

(5)世博中心采用的策略。策略1,采用低于周边地面5cm的下凹绿地,使雨水自然入渗。策略2,除绿地以外的所有室外地面均采用透水混凝土铺装,世博中心室外透水地面面积比达100%。策略3,屋面雨水收集回用,通过雨水储存设施调蓄、滞留,以便有效控制雨水径流量。

2.2评分条件SS6.2(SSCredit6.2)

(1)内容。雨水设计:水质控制(StormwaterDesign:QualityControl)。

(2)目的。通过减少不透水地面面积、增加地面渗透量、消除污染源和从雨水径流中分离出污染物,以减少或消除水体污染。

(3)要求。要求1,实施雨水管理计划,减少不透水地面面积,促进地面渗透,采用“雨水最佳管理方式”截留和处理90%年平均降雨量中的冲刷物。要求2,基于现有的监测报告,采用“雨水最佳管理方式”使基地开发后的年均降雨量中的总悬浮固体(TSS)减少80%。

(4)关键。关键1,LEED推荐采用“雨水最佳管理方式”。关键2,根据LEEDReferenceGuide(2007年第3版),美国降雨区分成湿润区、半干旱区和干旱区三类。湿润区:年降雨量不少于40in(1016mm),截留和处理90%年平均降雨量中的污染物相当于每场雨截留和处理1in(25.4mm)雨量;半干旱区:年降雨量20~40in(508~1016mm),截留和处理90%年平均降雨量中的污染物相当于每场雨截留和处理0.75in(19.1mm)雨量;干旱区:年降雨量少于20in(0.5m),截留和处理90%年平均降雨量中的污染物相当于每场雨截留和处理0.5in(12.7mm)雨量。上海地区的年平均降雨量约为1150mm,与美国的湿润区较接近,故当单场降雨量少于25.4mm时,雨水径流中的污染物应全部就地分离或处理;当单场降雨量多于25.4mm时,雨水径流中少于25.4mm降雨量中的污染物应就地分离或处理。

(5)世博中心采用的策略。策略1,采用低于周边地面5cm的下凹绿地,通过自然、生态途径控制雨水质量。策略2,通过雨水储存设施,回收、处理约45mm降雨深度的屋面雨水。相关计算可见文献[2]。

2.3评分条件WE1.1(WECredit1.1)、WE1.2(WECredit1.2)

(1)内容。控制景观用水:减少50%用水量(WaterEfficientLandscaping:Reduceby50%);控制景观用水:不使用饮用水或不需灌溉(WaterEfficientLandscaping:NoPotableWaterUseorNoIrrigation)。

(2)目的。减少或限制饮用水、其他地表水或地下水用于项目场地洒水或景观用水。

(3)要求。要求1,选择合适的植物种类,例如采用本土植物以减少灌溉用水。要求2,提高灌溉效率,例如采用可根据气候情况控制的灌溉设备。要求3,使用收集的雨水。要求4,使用回收的废水。要求5,使用市政部门提供的中水。

(4)关键。关键1,即使不使用饮用水,景观用水量也必须减少50%。关键2,灌溉用水量按7月份的数据计算。

(5)世博中心采用的策略。在世博中心中,景观用水主要采用收集、回用的雨水,并采用灌溉效率为0.9的自动控制的滴灌系统。

(6)问题。由于国内尚缺乏相关参数,世博中心项目只能参照LEEDReferenceGuide(2007年第3版)中美国标准计算,与上海的实际情况存在一定误差。应特别注意的是目前上海允许利用河水作为植物灌溉用水,按照LEED认证的评分要求是无法得分的。

2.4评分条件WE2(WECredit2)

(1)内容。创新废水处理技术(InnovativeWastewaterTechnologies)。

(2)目的。减少废水排放量和饮用水使用量,增加对地下含水层的补水量。

(3)要求。情形1,通过使用节水型卫生器具(大便器、小便器)或不使用饮用水(收集的雨水、回收的废水或市政部门提供的中水),使得用于卫生器具冲洗的饮用水使用量减少50%。情形2,基地内50%的废水达到三级处理标准,处理后的水必须就地入渗或回用。

(4)关键。关键1,此处的减少饮用水使用量仅指卫生器具冲洗用水,即冲厕用水,而非盥洗用水。关键2,无水小便器虽然能节水,但会增加尿液处理药品的使用,增大房间通风量和换气次数,并不是一种理想的节水技术。

(5)世博中心采用的策略。在世博中心中,冲厕用水不使用饮用水,全部采用收集、回用的雨水和废水。

(6)问题。美国卫生器具的生活用水定额、配置标准和使用习惯与我们国家有较大差别,在计算时需作相应说明和修正。

2.5评分条件WE3.1(WECredit3.1)、WE3.2(WECredit3.2)

(1)内容。减少用水量:减少20%(WaterUseReduction:20%Reduction);减少用水量:减少30%(WaterUseReduction:30%Reduction)。

(2)目的。在建筑物中最大程度地节水,以减轻市政供水与排水的压力。

(3)要求。在卫生器具性能满足“1992年能源政策法案(美国)”要求的基础上,进一步采取措施,使总用水量比计算标准减少20%~30%。

(4)关键。关键1,计算是基于使用对象的数量,而非卫生器具数量。关键2,男、女使用对象的卫生器具使用频率是不同的。关键3,卫生器具仅指大便器、小便器、盥洗水嘴、淋浴器和厨房洗涤盆。

(5)世博中心采用的策略。在世博中心中,冲厕用水不使用饮用水,全部采用收集、回用的雨水和废水,能满足减少用水量30%的要求。

(6)问题。“1992年能源政策法案(美国)”与我国《节水型生活用水器具》的规定不同,而且,LEED2009较LEED-NCVersion2.2又作了修订,使用时应特别注意。

2.6评分条件ID1.3(IDCredit1.3)、ID1.4(IDCredit1.4)

(1)内容。创新设计方法:不使用饮用水冲厕(InnovationInDesign:nopotablewateruseforbuildingsewageconveyance);创新设计方法:减少40%用水量(InnovationInDesign:wateruse40%reduction)。

(2)世博中心采用的策略。采取健康、高效的办法,使节水效率高于WE评分点的要求。

3能源与环境评分条件

3.1评分条件EA1(EACredit1)

(1)内容。最优化的能源利用(OptimizeEnergyPerformance)。

(2)目的。在“评分先决条件”要求的建筑能效基准基础上,进一步提高能源利用效率。

(3)要求。基于ASHRAE/IESNA90.1—2004规定的基准建筑模型,做全建筑能耗模拟分析。

(4)关键。涉及给水排水的主要有水泵和热水系统。

(5)世博中心采用的策略。策略1,根据LEED的推荐指标,对电机效率进行规定。策略2,采用蓄热太阳能热水系统。

(6)问题。LEED对电机效率的要求明显高于国内一般厂家所能提供的产品性能指标,国产水泵效率普遍偏低。

3.2评分条件EA2(EACredit2)

(1)内容。就地可再生能源利用(On-SiteRenewableEnergy)。

(2)目的。促进就地可再生能源的利用,减少石化类能源的使用。

(3)要求。通过就地可再生能源的利用,以降低全建筑能耗。

(4)关键。可再生能源系统必须就地产生电能或热能。

(5)世博中心采用的策略。采用蓄热太阳能热水系统。

(6)问题。LEED不认可土壤源热泵为可再生能源系统。根据目前掌握的资料,土壤源热泵热水系统效率较低,会引起全建筑能耗的增加,建议慎用。

3.3评分条件EA5(EACredit5)

(1)内容。测量和复核(Measurement&Verification)。

(2)目的。方便建筑运行能耗的实时监测。

(3)世博中心采用的策略。对给水排水的主要用电设备和热水系统进行实时监测。

4结论

根据LEED-NCVersion2.2预评估结果,世博中心与节水有关的9项评分条件均得分;与节能有关3项评分条件,给水排水设计对得分有帮助。作为目前中国已获得和正在申请美国LEED金级的新建建筑中体量最大的公共建筑,世博中心的给水排水设计在实践“健康、高效、自然”的绿色建筑理念方面做了些尝试,还有许多值得去学习和思考的问题,需要在后续的项目运行过程中作进一步探索和总结。