LEED認(rèn)證對(duì)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求淺析

上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司 現(xiàn)代都市建筑設(shè)計(jì)院 王 力

0 引言

自2005年起，有越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)項(xiàng)目申請(qǐng)了美國(guó)的LEED認(rèn)證（LEED為“LEADERSHIP IN ENERGY AND ENVIRONMENTAL DESIGN”的縮寫(xiě)，即“綠色能源與環(huán)境設(shè)計(jì)先鋒獎(jiǎng)”）。由于美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的不同，且其內(nèi)容不盡完善，部分認(rèn)證要求仍需消化摸索。

LEED評(píng)價(jià)體系對(duì)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求集中于“EA”（為“Energy and Atmosphere”的縮寫(xiě)，即“能源與環(huán)境”）、“EQ”（為“Indoor Environmental Quality”的縮寫(xiě)，即“室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量”）兩部分，包括3項(xiàng)必須滿足的先決條件（“Prerequisite”，下文簡(jiǎn)寫(xiě)為“P”）和7項(xiàng)得分條件（“Credit”，下文簡(jiǎn)寫(xiě)為“C”）。

目前最新版的LEED認(rèn)證指南[1]所引用的ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)主要有ANSI/ASHRAE 62.1-2007（Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality，可接受室內(nèi)空氣質(zhì)量的通風(fēng)）[2]，ANSI/ASHRAE 55-2004（Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy，適合人體的室內(nèi)熱環(huán)境條件）[3]，ANSI/ASHRAE 90.1-2007 （Energy Standard for Buildings ExceptLow-Rise Residential Buildings，除低層住宅建筑外建筑物用能量標(biāo)準(zhǔn)）[4]。

1 簡(jiǎn)介

LEED認(rèn)證對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，可以概括為設(shè)計(jì)指標(biāo)、能耗、控制、環(huán)保、衛(wèi)生這幾個(gè)方面，對(duì)應(yīng)的條款為：

1）設(shè)計(jì)指標(biāo)：新風(fēng)（EQ P1及EQ C2）、溫濕度（EQ C7）；

2）能耗：設(shè)備效率、保溫等（EA P2及EA C1）；

3）控制：新風(fēng)監(jiān)測(cè)（EQ C1）、溫度控制（EQ C6）；

4）環(huán)保：制冷劑（EA P3及EA C4）；

5）衛(wèi)生：過(guò)濾器、通風(fēng)（EQ C5）。

2 設(shè)計(jì)指標(biāo)

2.1 新風(fēng)

EQ P1（先決條件）要求設(shè)計(jì)新風(fēng)量達(dá)到ASHRAE 62.1-2007的最低要求，EQ C2中規(guī)定，若設(shè)計(jì)新風(fēng)量超出ASHRAE 62.1-2007最低要求的30%，便可得1分。在提交的申請(qǐng)文件中，需計(jì)算出ASHRAE 62.1-2007規(guī)定的每個(gè)房間的最小新風(fēng)量，與實(shí)際設(shè)計(jì)新風(fēng)量進(jìn)行比較。

ASHRAE 62.1-2007的最小新風(fēng)量計(jì)算有兩個(gè)特點(diǎn)：1）新風(fēng)量不僅與人員有關(guān)，也與房間面積有關(guān)；2）基于通風(fēng)效率的、分層面的修正，將新風(fēng)量分為三個(gè)層面，系統(tǒng)、房間、呼吸區(qū)（房間內(nèi)距地75至1800mm、距墻大于600mm的空間）。

計(jì)算過(guò)程可概括為算出呼吸區(qū)所需新風(fēng)量后（人數(shù)×人均新風(fēng)量+面積×單位面積新風(fēng)量），再將其逐次修正至房間及系統(tǒng)的新風(fēng)量。由呼吸區(qū)至房間的修正采用“房間空氣分布效率”（Zone Air Distribution Effectiveness），即實(shí)際到達(dá)呼吸區(qū)的新風(fēng)量與送入房間的新風(fēng)量之比，與送風(fēng)溫度及送回風(fēng)方式有關(guān)；由房間至系統(tǒng)的修正采用“系統(tǒng)通風(fēng)效率”（System Ventilation Efficiency），即各房間的新風(fēng)量之和與系統(tǒng)總新風(fēng)量之比，與房間的新風(fēng)比有關(guān)，新風(fēng)比越大，漏風(fēng)量及不平衡率越大，系統(tǒng)通風(fēng)效率越低。

若滿足EQ C2的要求，對(duì)于辦公區(qū)域，人員密度按8-10m2/人考慮，則設(shè)計(jì)新風(fēng)量按30-36m3/h/人可滿足要求；對(duì)于商業(yè)及餐飲區(qū)域，人員密度按3m2/人考慮，設(shè)計(jì)新風(fēng)量按25m3/h/人可滿足要求。

由此可見(jiàn)，ASHRAE 62.1-2007的最低新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)有所差異，但是是可以接受的。

2.2 溫濕度

EQ C7中規(guī)定，若設(shè)計(jì)溫濕度滿足ASHRAE55-2004中要求，便可得1分。

ASHRAE 55-2004中，熱舒適度與空氣溫度、相對(duì)濕度、空氣流速、平均輻射溫度、衣服熱阻、新陳代謝率這六個(gè)因素有關(guān)，將其反映為“PMV”（即為“Predicted Mean Vote”，“預(yù)期平均評(píng)價(jià)”）及“PPD”（即為“Predicted Percentage of Dissatisfied”，“預(yù)期不滿意百分率”）這兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，當(dāng)PMV在-0.5至0.5之間，PPD小于10時(shí)可認(rèn)為達(dá)到人員舒適性要求。

在提交的申請(qǐng)文件中，需要對(duì)PMV及PPD進(jìn)行計(jì)算。設(shè)定衣服熱阻、新陳代謝率等四個(gè)參數(shù)，通過(guò)調(diào)整溫度、相對(duì)濕度，使其滿足要求。一般來(lái)說(shuō)，夏季時(shí)溫度低于25℃，相對(duì)濕度低于65%，冬季時(shí)溫度高于20℃，相對(duì)濕度高于35%即可滿足要求。

對(duì)于辦公區(qū)域，國(guó)內(nèi)常規(guī)采用的溫濕度設(shè)計(jì)參數(shù)即可滿足要求，而對(duì)于商業(yè)及餐飲區(qū)域，建議根據(jù)室外溫濕度、室內(nèi)散濕量等校核冬季送風(fēng)是否需設(shè)加濕。對(duì)于健身房等房間，要求可能會(huì)更高。

3 能耗

3.1 能耗費(fèi)用模擬

EA P2（先決條件）要求按照ASHRAE 90.1-2007附錄G中規(guī)定利用軟件模擬實(shí)際模型及基準(zhǔn)模型的能耗費(fèi)用，對(duì)于新建建筑，實(shí)際模型相對(duì)于基準(zhǔn)模型的能耗費(fèi)用節(jié)省率應(yīng)不小于10%；EA C1規(guī)定了不同能耗費(fèi)用節(jié)省率下的得分?jǐn)?shù)值，是LEED所有條款中可得分值最高的，也是工作量最大的。

相對(duì)于國(guó)內(nèi)綠色建筑，LEED對(duì)模擬的規(guī)定更詳細(xì)，但也有其不合理之處。1）例如，對(duì)于層數(shù)大于4層，空調(diào)面積大于2300m2以上的建筑，若實(shí)際設(shè)計(jì)中空調(diào)熱源消耗電能，例如VRV系統(tǒng)，電蓄熱鍋爐系統(tǒng)，空氣源熱泵系統(tǒng)等，則基準(zhǔn)模型中空調(diào)熱源設(shè)為直接電加熱（即COP為1），這對(duì)實(shí)際模型的節(jié)費(fèi)率較有利。而實(shí)際運(yùn)行中，相對(duì)于鍋爐或市政供熱系統(tǒng)，上述系統(tǒng)未必更節(jié)能。2）在強(qiáng)調(diào)能耗費(fèi)用的同時(shí)，并未對(duì)初投資成本及投資回收期作出限制。這些可能會(huì)誤導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)的選擇。

3.2 強(qiáng)制性要求

EA P2（先決條件）要求空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合ASHRAE 90.1-2007中Section 6.4的強(qiáng)制性要求，包括設(shè)備效率等方面。以制冷量大于300RT的離心式冷水機(jī)組為例，其在ARI工況下的COP值應(yīng)不低于6.1，IPLV值應(yīng)不低于6.4，根據(jù)其同時(shí)提供的修正公式，對(duì)應(yīng)于冷凍水7℃/12℃、冷卻水32℃/37℃的設(shè)計(jì)工況下的COP及IPLV的限值分別為5.61及5.9。

4 控制

4.1 新風(fēng)量監(jiān)測(cè)

EQ C1中規(guī)定，安裝新風(fēng)量測(cè)量裝置或CO2濃度傳感器，當(dāng)其測(cè)量值與設(shè)定值偏差10%時(shí)，通過(guò)樓宇自控系統(tǒng)向物業(yè)發(fā)出信號(hào)，或者通過(guò)聲光報(bào)警裝置向用戶發(fā)出信號(hào)。對(duì)于人員密度低于3.7m2/人的房間（如辦公），安裝新風(fēng)量測(cè)量裝置，測(cè)量精度為±15%內(nèi)；對(duì)于人員密度高于3.7m2/人的房間（如商業(yè)、餐飲），安裝CO2濃度傳感器，其安裝高度為距地0.6m至1.8m間。滿足此項(xiàng)可得1分。

如采用全空氣系統(tǒng)，則CO2濃度傳感器可安裝于回風(fēng)管上，也可安裝于室內(nèi)；如采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)系統(tǒng)，則應(yīng)安裝于室內(nèi)。對(duì)于安裝于室內(nèi)的CO2濃度傳感器數(shù)量，并未作出規(guī)定。對(duì)于CO2濃度限值，有以下規(guī)定：1）不超過(guò)1000ppm（ASHRAE 62-1989），我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中也采用了這一限值[5]；或2）不高于室外空氣CO2濃度值700ppm （ASHRAE 62-2001，ASHRAE 62.1-2004，ASHRAE 62.1-2007）。

考慮到房間功能及人員活動(dòng)情況的不同，建議經(jīng)具體計(jì)算確定[2]：

式中，Cs為室內(nèi)空氣中CO2濃度限值（ppm），Co為室外空氣中CO2濃度值（ppm，一般可接受的室外空氣CO2濃度值為300到500ppm，計(jì)算時(shí)可設(shè)定為400ppm[2]），Vo為人均新風(fēng)量（m3/h/人，由EQ P1及EQ C2確定，見(jiàn)2.1節(jié)），N為人均CO2釋放率（m3/h/人，與人員活動(dòng)水平有關(guān)，可由ASHRAE62.1-2007圖C.2查得）。

4.2 溫度控制

EQ C6規(guī)定，對(duì)于個(gè)人場(chǎng)所，為50%以上的人員提供個(gè)人舒適度控制，對(duì)于距可開(kāi)啟外窗6m內(nèi)，距窗邊3m內(nèi)的用戶，可利用外窗滿足舒適度要求；對(duì)于多用戶場(chǎng)所，提供舒適度控制以滿足群體要求。滿足此項(xiàng)可得1分。

可控的舒適度，實(shí)際為溫度。個(gè)人場(chǎng)所不僅包括個(gè)人工作間，也包括開(kāi)敞空間中的個(gè)人工作臺(tái)等，而個(gè)人控制指控制的專(zhuān)屬性，并不僅指控制途徑。所以，對(duì)于開(kāi)敞辦公間，溫控器的數(shù)量（即VAV BOX或風(fēng)機(jī)盤(pán)管的數(shù)量）應(yīng)為人數(shù)的50%以上。以人員密度10m2/人為例，則應(yīng)每20m2設(shè)置一個(gè)VAV BOX或風(fēng)機(jī)盤(pán)管，此要求高于國(guó)內(nèi)常規(guī)做法，將增加初投資。而ASHRAE 62.1-2007中默認(rèn)的開(kāi)敞辦公區(qū)人員密度為20m2/人，可見(jiàn)這一要求更適合美國(guó)國(guó)情。

所以一般來(lái)說(shuō)，需結(jié)合可開(kāi)啟外窗的設(shè)置，才能滿足這一要求。此時(shí)可開(kāi)啟外窗的面積需為室內(nèi)面積的4%以上。

對(duì)于多用戶場(chǎng)所，如商業(yè)、餐飲等空間，并未要求控制點(diǎn)的數(shù)量，提供就地控制途徑即可。如采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)系統(tǒng)，則室內(nèi)溫控器可滿足控制要求；如采用全空氣系統(tǒng)，也需在室內(nèi)設(shè)溫控器，溫度傳感器設(shè)于室內(nèi)，而非回風(fēng)管上。

5 環(huán)保

EA P3（先決條件）要求不使用氯氟烴制冷劑（CFC），如R11，R12等。

EA C4要求對(duì)制冷劑的大氣影響綜合指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，若其小于100，則可得2分。

制冷劑的大氣影響綜合指數(shù)（Refrigerant Atmospheric Impact）計(jì)算方法如下：

其中，GWPr為全球變暖潛值（相對(duì)于CO2），ODPr為消耗臭氧潛值（相對(duì)于R11），Lr為制冷劑泄漏率（默認(rèn)按2%），Mr為壽命終止時(shí)的制冷劑損耗率（默認(rèn)按10%），Rc為制冷劑充注量，Life為設(shè)備壽命。若有多臺(tái)制冷設(shè)備，需按制冷容量取其加權(quán)值。

制冷劑的大氣影響綜合指數(shù)主要與制冷劑種類(lèi)及充注量有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，選用氫氯氟烴類(lèi)（HCFC）及氫氟烴類(lèi)（HFC）制冷劑都可滿足要求。常用制冷劑的GWPr及ODPr值如下表：

表1 常用制冷劑的GWPr及ODPr值

雖然氫氯氟烴類(lèi)制冷劑可滿足此項(xiàng)要求，而由于對(duì)臭氧層具有破壞作用，已被列入淘汰之列。我國(guó)作為其最大的生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，已承諾于2030年實(shí)現(xiàn)除維修和特殊用途外的完全淘汰。

6 衛(wèi)生

EQ C5規(guī)定服務(wù)于人員經(jīng)常停留區(qū)域的空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組的過(guò)濾器效率應(yīng)達(dá)到ANSI/ASHRAE 52.2-1999規(guī)定的MERV13。對(duì)于散發(fā)有害氣體或化學(xué)物質(zhì)的房間，例如車(chē)庫(kù)、影音間、吸煙室等，應(yīng)該：1）建筑布局上與其它房間分開(kāi)，并設(shè)置能自動(dòng)關(guān)閉的門(mén)；2）設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)率應(yīng)不小于9.1m3/h/m2。滿足此項(xiàng)可得1分。

MERV13即為過(guò)濾器達(dá)到終阻力350Pa時(shí)，整個(gè)容塵過(guò)程對(duì)0.3-1.0μm、1.0-3.0μm、3.0-10.0μm三個(gè)粒徑檔粒子的平均效率值為＜75%，≥90%，≥90%。雖然分級(jí)規(guī)則有所不同，但其大致相當(dāng)于歐標(biāo)規(guī)定的F7等級(jí)（達(dá)到終阻力450Pa時(shí)，整個(gè)容塵過(guò)程對(duì)0.4μm粒子的平均效率在80%-90%間）[7]。

9.1m3/h/m2的排風(fēng)率相當(dāng)于3-4次的換氣次數(shù)，由此可見(jiàn)，此項(xiàng)要求是較易滿足的。

7 結(jié)論

7.1 LEED認(rèn)證體系中對(duì)制冷劑、過(guò)濾器效率、通風(fēng)、新風(fēng)控制方面的要求與我國(guó)的設(shè)計(jì)要求具有較高的一致性，而對(duì)溫濕度設(shè)計(jì)參數(shù)及溫度控制的要求高于我國(guó)。而在選擇空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，不僅要考慮得分要求，還應(yīng)兼顧節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性。

7.2 由于美國(guó)和中國(guó)國(guó)情的差異，LEED認(rèn)證體系對(duì)于我國(guó)的項(xiàng)目的確有不合適之處。但對(duì)于我國(guó)的綠色建筑評(píng)價(jià)體系，其內(nèi)容更完善，也有很多可借鑒之處。

[1]USGBC.LEED ReferenceGuidefor Green Building Design and Construction,Version3,2009

[2]ASHRAE.ANSI/ASHRAE62.1-2007 Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality

[3]ASHRAE.ANSI/ASHRAE 55-2004 Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy

[4]ASHRAE.ANSI/ASHRAE90.1-2007 Standard for Buildings Except Low -Rise Residential Buildings

[5]GB.GB/T 17094-1997,室內(nèi)空氣中二氧化碳衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)

[6] ASHRAE. ANSI/ASHRAE Standard 52.2-1999∶Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size

[7]EN.Particulate AirFillerforGeneral Ventilation -Determination of the Filtration Performance.EN779∶2002