建筑機電系統調適的必要性

建筑機電系統調適的必要性

摘要：

目前，建筑機電系統調適已經(jīng)引起建筑業(yè)主及行業(yè)專(zhuān)家們的重視，近年來(lái)在G20峰會(huì )場(chǎng)館、廈門(mén)金磚峰會(huì )場(chǎng)館等重點(diǎn)、高端項目中得到了很好的應用，本文闡述了調適應用現狀，結合工程案例和時(shí)間，對建設過(guò)程中各環(huán)節常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行提煉、歸納，進(jìn)而建筑機電系統調適的必要性和重要性進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：調適；業(yè)主項目需求；全過(guò)程

The Necessity of Commissioning of Buildings

 Mechanical and Electrical System

Niu Li-min  Wei Zheng  Song Ye-hui  Zhang Shi-dong  Yang Chun

（China Academy of Building Research,Beijing,10013）

Abstract：At present, the Commissioning of of Buildings Mechanical and Electrical System has attracted the attention of building owners and industry experts. In recent years, it has been well applied in key and high-end projects such as G20 summit venue, Xiamen BRICS summit venue, etc. This paper elaborates the current situation of adjustment and application, combined with engineering cases and time, to extract and summarize common problems in various links in the construction process, and then analyze the necessity and importance of the adjustment of architectural electromechanical systems.

Keywords：commissioning；Owner project requirements；The whole process

1前言

隨著(zhù)我國建筑市場(chǎng)的快速發(fā)展，建筑用能系統的功能更加豐富，其復雜程度也不斷增強，這使得機電系統內各專(zhuān)業(yè)之間的耦合性越來(lái)越緊密,尤其是樓宇自控系統和其他各專(zhuān)業(yè)的關(guān)系越來(lái)越密切。大量交付使用的建筑工程都不同程度存在機電系統舒適度差、調控能力差、系統能耗高的問(wèn)題。究其原因發(fā)現，我國現行的工程建設體制是由建設方、設計院、總包方、各專(zhuān)業(yè)分包商和設備供應商等多方構成，在建設過(guò)程中，建筑、暖通空調、給排水、弱電、強電各專(zhuān)業(yè)之間的配合較差，造成工作界面不清晰、現行的聯(lián)合調試標準無(wú)法滿(mǎn)足目前復雜的機電系統匹配要求。這些問(wèn)題嚴重制約了建筑的節能運行，因此在我國現行的工程建設體制下，機電系統調適對建筑良好的應用效果和節能運行起到非常重要的作用。

2國內外應用現狀

調適（Commissioning）一詞最早出現在西方的船舶制造工業(yè)中，1977年，調適的概念被首次運用到建筑工程中，加拿大公共事務(wù)局在其公共建設工程中開(kāi)始使用調適。第一個(gè)調適工程項目是1981年迪士尼位于佛羅里達州的未來(lái)世界主題公園，在該項目的設計、施工以及試運行階段均采用了建筑調適的概念。1984年，ASHRAE成立了暖通空調系統調適指南委員會(huì )，成為建筑調適的里程碑，標志著(zhù)調適的概念被正式引入到建筑行業(yè)。建筑調適的重要性在美國等發(fā)達國家已得到充分重視，已成為建筑節能的一個(gè)重要手段，相應的研究工作已開(kāi)展30多年。ASHRAE、 建筑調適聯(lián)合會(huì )、波特蘭節能研究院 (PECI) 和加州調適聯(lián)合會(huì )等組織都在此方面進(jìn)行了大量研究和工程實(shí)踐，制訂了相對完善的標準與規范^[1]。

系統調適的思想和方法在國內的引入始于20世紀90年代清華大學(xué)與日本的Nakahara的交流與合作。清華大學(xué)朱穎心、夏春海等與日本山武公司合作，以北京某高檔寫(xiě)字樓變風(fēng)量空調系統改造工程為對象，較為全面地對其實(shí)施了既有建筑空調系統改造調適過(guò)程，并在實(shí)測分析的基礎上提出了對該工程進(jìn)行進(jìn)一步調適的必要性。2014年，由美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室、住建部科技發(fā)展促進(jìn)中心及中國建筑科學(xué)研究院牽頭，聯(lián)合多家科研院所、高校和企業(yè)，在中美清潔能源研究中心建筑能效聯(lián)盟的科研合作項目中成立了建筑調適的課題。中美雙方的科研團隊將在此平臺上開(kāi)發(fā)適應中國的建筑調適技術(shù)導則與調適技術(shù)，標志著(zhù)我國建筑調適技術(shù)體系應用示范已取得了一定的實(shí)踐經(jīng)驗和技術(shù)支撐。2015年實(shí)施的新版國家《綠色建筑評價(jià)標準》中，首次在其運行評價(jià)的施工管理指標的評分項中，加入了建筑調適的內容^[2]。2017年出版《綠色建筑運行維護技術(shù)規范》中明確建筑調適的技術(shù)要求^[3]，這些規范標準的頒布和實(shí)施將對我國建筑調適發(fā)展的影響是巨大的，必將大大促進(jìn)建筑調適在我國的發(fā)展，成為我國建筑調適發(fā)展的里程碑。

3 案例分析

根據國內外發(fā)展情況來(lái)看，調適大多是在公共建筑的機電系統中應用。在國內，由于缺乏調適相關(guān)的標準規范，因此真正的調適應用項目還比較少。目前主要集中在幾種類(lèi)型的建筑項目中，如國家重點(diǎn)工程項目；新技術(shù)應用較多且復雜項目；高端商業(yè)建筑項目等等。中國建筑科學(xué)院近些年來(lái)先后完成了多個(gè)機電系統調適項目，包括2014年北京“APEC”場(chǎng)館， 2016年杭州“G20”峰會(huì )場(chǎng)館，2017年廈門(mén)“BRICS”峰會(huì )場(chǎng)館等國家重點(diǎn)項目，此外還有部分高端酒店項目以及國內首個(gè)變風(fēng)量全過(guò)程調適咨詢(xún)項目。

以國內某工程項目為例，對調適在項目實(shí)施過(guò)程中起到的作用和效果進(jìn)行分析，可以看出調適在機電工程項目中的重要性。此項目采用全空氣空調系統，設置兩臺組合式空調機組，通過(guò)吊頂內環(huán)形風(fēng)管路系統，由裝飾吊頂環(huán)形設置的風(fēng)口送入室內。在空調系統建設的各階段發(fā)現了很多問(wèn)題，通過(guò)調適團隊的介入使問(wèn)題得到了妥善的解決，并取得了良好效果。

（1）設計階段

1）業(yè)主要求沒(méi)有明確、細化

設計文件有明確的室內溫度、濕度要求，但沒(méi)有溫度控制精度范圍、區域溫差要求等更細的參數要求，而這些都是影響空調系統的配置、自控系統配置的主要因素，而在后續調試階段才提出滿(mǎn)足 “溫度22±0.5℃，濕度60±5%” 控制要求，后經(jīng)調適團隊討論溝通對控制系統采取一些措施并，經(jīng)運行控制精度要求做了適當調整，最終滿(mǎn)足業(yè)主的需求。

2）弱電分包未按設計要求對自控系統進(jìn)行深化設計。

該項目設計文件中雖明確提出空調系統通用控制要求, “檢測機組送回風(fēng)溫濕度、水溫、室外溫濕度等，溫度控制，回風(fēng)溫度控制空氣處理機組風(fēng)機轉速（優(yōu)先）及水路電動(dòng)閥開(kāi)度?！钡⑽瓷婕翱刂七壿?、室內溫濕度控制精度等，弱電分包未對空調控制系統進(jìn)行深化設計，實(shí)際安裝過(guò)程施工隊按常規空調系統安裝點(diǎn)位。

（2）施工階段

1）施工團隊缺乏充溝通

在自控系統調試中發(fā)現問(wèn)題如下：傳感器安裝缺項，包括空調機組進(jìn)出口水溫、機組送風(fēng)溫濕度、回風(fēng)濕度，不滿(mǎn)足設計要求；傳感器安裝位置不符合要求；控制參數設定問(wèn)題，導致室內環(huán)境參數不穩定。解決措施：對漏裝傳感器進(jìn)行補裝，增加參與控制的參數、并對傳感器進(jìn)行修正，調整PID設定，最終實(shí)現了設計控制功能和要求。

2）忽視專(zhuān)業(yè)之間交叉施工成品保護問(wèn)題

如在綜合效果調試階段，發(fā)現主會(huì )議廳經(jīng)過(guò)良好平衡調試風(fēng)系統，部分環(huán)形風(fēng)口卻幾乎沒(méi)有風(fēng)或者風(fēng)量很小，檢查后發(fā)現吊頂內環(huán)形送風(fēng)管連接各風(fēng)口的軟管一半以上被穿線(xiàn)管?chē)乐財D壓、多處被踩癟，比較嚴重的占三分之一，經(jīng)過(guò)對各區域送風(fēng)軟管的全面檢查整改，問(wèn)題得到了徹底的解決。

（3）運行階段

該空調系統經(jīng)調適完成后主管部門(mén)對環(huán)境參數需求有了進(jìn)一步的調整，加上室內大面積花壇布置散濕量大，增加室內熱濕負荷擾動(dòng)，產(chǎn)生風(fēng)口結露問(wèn)題，后經(jīng)采取增加室內無(wú)線(xiàn)監控點(diǎn)、調整運行參數及頻率控制等措施，結露問(wèn)題得到徹底解決。

通過(guò)多個(gè)調適項目的工程實(shí)踐，對在工程建設的設計階段、建設階段和運行階段常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析總結（表1）。這些問(wèn)題對工程項目的質(zhì)量、進(jìn)度和效果都有著(zhù)或多或少的影響，很多問(wèn)題無(wú)法由設計方、建設方或施工方單方面解決，需要一個(gè)調適團隊通過(guò)檢測、評估和協(xié)調等手段保證項目順利進(jìn)行，因此調適工作應該貫穿于規劃設計、施工建設和運行管理的全過(guò)程。

表1 工程建設過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題

4、調適必要性

綜上，以上在工程建設各環(huán)節出現的問(wèn)題，結合國內規范體系，目前我國機電系統最缺少的是在方案設計、施工圖設計、施工和運行維護各階段進(jìn)行系統性的過(guò)程管理和優(yōu)化，也就是全過(guò)程調適。調適的必要性主要體現在以下幾個(gè)方面：

（1）建筑需求提高

隨著(zhù)我國飛快的經(jīng)濟發(fā)展以及高速的城鎮化進(jìn)程，每年新建大量的酒店、辦公樓、醫院、商場(chǎng)等公共建筑，伴隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、發(fā)展及對能源、環(huán)境關(guān)注度提高，建筑功能多指標化發(fā)，建筑機電系統復雜化，控系統越來(lái)越重要，需要各專(zhuān)業(yè)之間全程密切配合，系統與系統之間才能達到完美融合。單一設備和系統的調試滿(mǎn)足不了功能需求，從最終的效果考慮，應該多專(zhuān)業(yè)聯(lián)合調適。

（2）業(yè)主項目要求粗線(xiàn)條

隨著(zhù)需求的提高，業(yè)主項目要求應細化、明確，但國內大多數業(yè)主和開(kāi)發(fā)商尚未建立自己的技術(shù)團隊，有需求，但不能落實(shí)到對技術(shù)具體細節的把控。不能形成系統的、細化的技術(shù)文件，在咨詢(xún)公司和設計單位側重于對國家規范和標準的遵循，導致建筑系統的部分功能無(wú)法完全實(shí)現，達不到業(yè)主的期望。

（3）監理制度側重于施工質(zhì)量 

   我國在工程質(zhì)量控制過(guò)程中現采用建設工程監理制度，國內監理單位的監理程序側重于建筑系統和設備安裝質(zhì)量符合國家的規范和標準要求，側重于施工質(zhì)量結果的保證。忽視設備、系統等性能的保證。監理制度的實(shí)施在一定程度上對我國的建設工程的工期，施工質(zhì)量和造價(jià)方面起到了一定的效果，建設工程的主體比較適用，但對于動(dòng)態(tài)運轉的機電系統的適用性較差。

（4）施工單位的系統調試與業(yè)主期望之間存在差距。

 建筑的設備與系統完成安裝后，測試與調試成為系統能否達到設計的意圖，并滿(mǎn)足業(yè)主的項目需求的關(guān)鍵。但目前國內的施工單位只能按照驗收規范進(jìn)行施工質(zhì)量的驗收；但這些標準規范只是規定了基本測試方法及達到效果的要求，缺乏具體落實(shí)的動(dòng)態(tài)過(guò)程要求，缺少能夠具體指導系統優(yōu)化調試、保證機電系統效果和節能運行的詳細內容。

5 結論和展望

近年來(lái)在國內，系統調適工作已經(jīng)引起建筑業(yè)主及行業(yè)專(zhuān)家們的重視，并且已具備一定的技術(shù)基礎和工程案例，但是調適工作依然缺乏相應的技術(shù)標準規范和管理制度進(jìn)行指導，為推廣建筑調適在公共建筑中的規范應用，迫切需要完善適合我國國情現狀的建筑機電系統全過(guò)程調適管理和技術(shù)體系，對于保障建筑用能系統的效果和提升建筑用能系統的能效具有重大意義。

參考文獻：

[1]逄秀峰. 建筑設備與系統調適[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015:1~9.

[2]GB/T 50378-2014，綠色建筑評價(jià)標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

[3]JGJ/T 391-2016，綠色建筑運行維護技術(shù)規范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2017.