LEED認證的建筑給水排水規劃對策

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世博中心是有史以來第一個申請美國leed金級的世博會大型永久建筑。世博中心的給水排水設計倡導“健康、高效、自然”的綠色建筑理念[1],摒棄“過度、冗長、復雜”的“商業化綠色”傾向,體現“Lessismore”的真諦。

1LEED認證

LEED(LeadershipinEnergy&EnvironmentalDesignBuildingRatingSystem)由美國綠色建筑委員會(U.S.GreenBuildingCouncil)編制,是目前世界上較具權威性和實踐性的綠色建筑評估體系。針對不同的建筑類型,LEED有著不同的評估體系。例如,LEED-NC為新建建筑體系,LEED-ND為可持續發展社區體系,LEED-CS為新建建筑核心和外觀體系等。根據項目特征,世博中心選用LEED-NCVersion2.2評估體系。LEED-NCVersion2.2(GreenBuildingRatingSystemforNewConstruction&MajorRenovations)包括可持續發展建筑場地(SustainableSites)、節水(WaterEfficiency)、能源與環境(Energy&Atmosphere)、材料與資源(Materials&Resources)、室內環境質量(IndoorEnvironmentalQuality)和創新設計方法(Innovation&DesignProcess)六個方面,每個方面都由“評分先決條件”和“評分條件”兩部分組成。每個項目必須先符合“評分先決條件”的要求,才能依照“評分條件”逐項進行認證的定量分析和積分評定,并根據總分情況決定是否達到LEED認證要求。LEED-NCVersion2.2總分69分,分Platinum白金級(52~69分)、Gold金級(39~51分)、Silver銀級(33~38分)和Certified認證級(26~32分)四個等級。表1為LEED-NCVersion2.2與給水排水設計有關的主要評分條件,在主要評分條件中,與節水有關9項,與節能有關3項。

2節水評分條件

2.1評分條件SS6.1(SSCredit6.1)

(1)內容。雨水設計:流量控制(StormwaterDesign:QuantityControl)。

(2)目的。通過減少不透水地面面積、增加地面滲透量和控制雨水徑流量,以限制對自然水體的破壞。

(3)要求。情形1:現有不透水地面面積不大于50%;要求:實施雨水管理計劃,以防止基地內開發后的峰值徑流速度和徑流量超過開發前的1~2年重現期、24小時設計降雨徑流速度和徑流量。情形2:現有不透水地面面積大于50%;要求:實施雨水管理計劃,使基地內2年重現期、24小時設計降雨徑流量減少25%。

(4)關鍵。LEED推薦采用“雨水最佳管理方式”(BMPs),通過植被淺溝、植被緩沖帶、生物滯留、土壤滲濾、人工濕地、生態塘、生物島、屋頂綠化和雨水花園等“健康、高效、自然”的生態途徑控制雨水徑流量,是目前歐美、日本、澳大利亞等國家廣泛推崇的可持續雨水綜合管理技術。

(5)世博中心采用的策略。策略1,采用低于周邊地面5cm的下凹綠地,使雨水自然入滲。策略2,除綠地以外的所有室外地面均采用透水混凝土鋪裝,世博中心室外透水地面面積比達100%。策略3,屋面雨水收集回用,通過雨水儲存設施調蓄、滯留,以便有效控制雨水徑流量。

2.2評分條件SS6.2(SSCredit6.2)

(1)內容。雨水設計:水質控制(StormwaterDesign:QualityControl)。

(2)目的。通過減少不透水地面面積、增加地面滲透量、消除污染源和從雨水徑流中分離出污染物,以減少或消除水體污染。

(3)要求。要求1,實施雨水管理計劃,減少不透水地面面積,促進地面滲透,采用“雨水最佳管理方式”截留和處理90%年平均降雨量中的沖刷物。要求2,基于現有的監測報告,采用“雨水最佳管理方式”使基地開發后的年均降雨量中的總懸浮固體(TSS)減少80%。

(4)關鍵。關鍵1,LEED推薦采用“雨水最佳管理方式”。關鍵2,根據LEEDReferenceGuide(2007年第3版),美國降雨區分成濕潤區、半干旱區和干旱區三類。濕潤區:年降雨量不少于40in(1016mm),截留和處理90%年平均降雨量中的污染物相當于每場雨截留和處理1in(25.4mm)雨量;半干旱區:年降雨量20~40in(508~1016mm),截留和處理90%年平均降雨量中的污染物相當于每場雨截留和處理0.75in(19.1mm)雨量;干旱區:年降雨量少于20in(0.5m),截留和處理90%年平均降雨量中的污染物相當于每場雨截留和處理0.5in(12.7mm)雨量。上海地區的年平均降雨量約為1150mm,與美國的濕潤區較接近,故當單場降雨量少于25.4mm時,雨水徑流中的污染物應全部就地分離或處理;當單場降雨量多于25.4mm時,雨水徑流中少于25.4mm降雨量中的污染物應就地分離或處理。

(5)世博中心采用的策略。策略1,采用低于周邊地面5cm的下凹綠地,通過自然、生態途徑控制雨水質量。策略2,通過雨水儲存設施,回收、處理約45mm降雨深度的屋面雨水。相關計算可見文獻[2]。

2.3評分條件WE1.1(WECredit1.1)、WE1.2(WECredit1.2)

(1)內容。控制景觀用水:減少50%用水量(WaterEfficientLandscaping:Reduceby50%);控制景觀用水:不使用飲用水或不需灌溉(WaterEfficientLandscaping:NoPotableWaterUseorNoIrrigation)。

(2)目的。減少或限制飲用水、其他地表水或地下水用于項目場地灑水或景觀用水。

(3)要求。要求1,選擇合適的植物種類,例如采用本土植物以減少灌溉用水。要求2,提高灌溉效率,例如采用可根據氣候情況控制的灌溉設備。要求3,使用收集的雨水。要求4,使用回收的廢水。要求5,使用市政部門提供的中水。

(4)關鍵。關鍵1,即使不使用飲用水,景觀用水量也必須減少50%。關鍵2,灌溉用水量按7月份的數據計算。

(5)世博中心采用的策略。在世博中心中,景觀用水主要采用收集、回用的雨水,并采用灌溉效率為0.9的自動控制的滴灌系統。

(6)問題。由于國內尚缺乏相關參數,世博中心項目只能參照LEEDReferenceGuide(2007年第3版)中美國標準計算,與上海的實際情況存在一定誤差。應特別注意的是目前上海允許利用河水作為植物灌溉用水,按照LEED認證的評分要求是無法得分的。

2.4評分條件WE2(WECredit2)

(1)內容。創新廢水處理技術(InnovativeWastewaterTechnologies)。

(2)目的。減少廢水排放量和飲用水使用量,增加對地下含水層的補水量。

(3)要求。情形1,通過使用節水型衛生器具(大便器、小便器)或不使用飲用水(收集的雨水、回收的廢水或市政部門提供的中水),使得用于衛生器具沖洗的飲用水使用量減少50%。情形2,基地內50%的廢水達到三級處理標準,處理后的水必須就地入滲或回用。

(4)關鍵。關鍵1,此處的減少飲用水使用量僅指衛生器具沖洗用水,即沖廁用水,而非盥洗用水。關鍵2,無水小便器雖然能節水,但會增加尿液處理藥品的使用,增大房間通風量和換氣次數,并不是一種理想的節水技術。

(5)世博中心采用的策略。在世博中心中,沖廁用水不使用飲用水,全部采用收集、回用的雨水和廢水。

(6)問題。美國衛生器具的生活用水定額、配置標準和使用習慣與我們國家有較大差別,在計算時需作相應說明和修正。

2.5評分條件WE3.1(WECredit3.1)、WE3.2(WECredit3.2)

(1)內容。減少用水量:減少20%(WaterUseReduction:20%Reduction);減少用水量:減少30%(WaterUseReduction:30%Reduction)。

(2)目的。在建筑物中最大程度地節水,以減輕市政供水與排水的壓力。

(3)要求。在衛生器具性能滿足“1992年能源政策法案(美國)”要求的基礎上,進一步采取措施,使總用水量比計算標準減少20%~30%。

(4)關鍵。關鍵1,計算是基于使用對象的數量,而非衛生器具數量。關鍵2,男、女使用對象的衛生器具使用頻率是不同的。關鍵3,衛生器具僅指大便器、小便器、盥洗水嘴、淋浴器和廚房洗滌盆。

(5)世博中心采用的策略。在世博中心中,沖廁用水不使用飲用水,全部采用收集、回用的雨水和廢水,能滿足減少用水量30%的要求。

(6)問題。“1992年能源政策法案(美國)”與我國《節水型生活用水器具》的規定不同,而且,LEED2009較LEED-NCVersion2.2又作了修訂,使用時應特別注意。

2.6評分條件ID1.3(IDCredit1.3)、ID1.4(IDCredit1.4)

(1)內容。創新設計方法:不使用飲用水沖廁(InnovationInDesign:nopotablewateruseforbuildingsewageconveyance);創新設計方法:減少40%用水量(InnovationInDesign:wateruse40%reduction)。

(2)世博中心采用的策略。采取健康、高效的辦法,使節水效率高于WE評分點的要求。

3能源與環境評分條件

3.1評分條件EA1(EACredit1)

(1)內容。最優化的能源利用(OptimizeEnergyPerformance)。

(2)目的。在“評分先決條件”要求的建筑能效基準基礎上,進一步提高能源利用效率。

(3)要求。基于ASHRAE/IESNA90.1—2004規定的基準建筑模型,做全建筑能耗模擬分析。

(4)關鍵。涉及給水排水的主要有水泵和熱水系統。

(5)世博中心采用的策略。策略1,根據LEED的推薦指標,對電機效率進行規定。策略2,采用蓄熱太陽能熱水系統。

(6)問題。LEED對電機效率的要求明顯高于國內一般廠家所能提供的產品性能指標,國產水泵效率普遍偏低。

3.2評分條件EA2(EACredit2)

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

(2)目的。促進就地可再生能源的利用,減少石化類能源的使用。

(3)要求。通過就地可再生能源的利用,以降低全建筑能耗。

(4)關鍵。可再生能源系統必須就地產生電能或熱能。

(5)世博中心采用的策略。采用蓄熱太陽能熱水系統。

(6)問題。LEED不認可土壤源熱泵為可再生能源系統。根據目前掌握的資料,土壤源熱泵熱水系統效率較低,會引起全建筑能耗的增加,建議慎用。

3.3評分條件EA5(EACredit5)

(1)內容。測量和復核(Measurement&Verification)。

(2)目的。方便建筑運行能耗的實時監測。

(3)世博中心采用的策略。對給水排水的主要用電設備和熱水系統進行實時監測。

4結論

根據LEED-NCVersion2.2預評估結果,世博中心與節水有關的9項評分條件均得分;與節能有關3項評分條件,給水排水設計對得分有幫助。作為目前中國已獲得和正在申請美國LEED金級的新建建筑中體量最大的公共建筑,世博中心的給水排水設計在實踐“健康、高效、自然”的綠色建筑理念方面做了些嘗試,還有許多值得去學習和思考的問題,需要在后續的項目運行過程中作進一步探索和總結。