建筑机电系统调适的必要性
摘要：
目前，建筑机电系统调适已经引起建筑业主及行业专家们的重视，近年来在G20峰会场馆、厦门金砖峰会场馆等重点、高端项目中得到了很好的应用，本文阐述了调适应用现状，结合工程案例和时间，对建设过程中各环节常见问题进行提炼、归纳，进而建筑机电系统调适的必要性和重要性进行分析。
关键词：调适；业主项目需求；全过程
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
随着我国建筑市场的快速发展，建筑用能系统的功能更加丰富，其复杂程度也不断增强，这使得机电系统内各专业之间的耦合性越来越紧密,尤其是楼宇自控系统和其他各专业的关系越来越密切。大量交付使用的建筑工程都不同程度存在机电系统舒适度差、调控能力差、系统能耗高的问题。究其原因发现，我国现行的工程建设体制是由建设方、设计院、总包方、各专业分包商和设备供应商等多方构成，在建设过程中，建筑、暖通空调、给排水、弱电、强电各专业之间的配合较差，造成工作界面不清晰、现行的联合调试标准无法满足目前复杂的机电系统匹配要求。这些问题严重制约了建筑的节能运行，因此在我国现行的工程建设体制下，机电系统调适对建筑良好的应用效果和节能运行起到非常重要的作用。
2国内外应用现状
调适（Commissioning）一词最早出现在西方的船舶制造工业中，1977年，调适的概念被首次运用到建筑工程中，加拿大公共事务局在其公共建设工程中开始使用调适。第一个调适工程项目是1981年迪士尼位于佛罗里达州的未来世界主题公园，在该项目的设计、施工以及试运行阶段均采用了建筑调适的概念。1984年，ASHRAE成立了暖通空调系统调适指南委员会，成为建筑调适的里程碑，标志着调适的概念被正式引入到建筑行业。建筑调适的重要性在美国等发达国家已得到充分重视，已成为建筑节能的一个重要手段，相应的研究工作已开展30多年。ASHRAE、 建筑调适联合会、波特兰节能研究院 (PECI) 和加州调适联合会等组织都在此方面进行了大量研究和工程实践，制订了相对完善的标准与规范[1]。
系统调适的思想和方法在国内的引入始于20世纪90年代清华大学与日本的Nakahara的交流与合作。清华大学朱颖心、夏春海等与日本山武公司合作，以北京某高档写字楼变风量空调系统改造工程为对象，较为全面地对其实施了既有建筑空调系统改造调适过程，并在实测分析的基础上提出了对该工程进行进一步调适的必要性。2014年，由美国劳伦斯伯克利国家实验室、住建部科技发展促进中心及中国建筑科学研究院牵头，联合多家科研院所、高校和企业，在中美清洁能源研究中心建筑能效联盟的科研合作项目中成立了建筑调适的课题。中美双方的科研团队将在此平台上开发适应中国的建筑调适技术导则与调适技术，标志着我国建筑调适技术体系应用示范已取得了一定的实践经验和技术支撑。2015年实施的新版国家《绿色建筑评价标准》中，首次在其运行评价的施工管理指标的评分项中，加入了建筑调适的内容[2]。2017年出版《绿色建筑运行维护技术规范》中明确建筑调适的技术要求[3]，这些规范标准的颁布和实施将对我国建筑调适发展的影响是巨大的，必将大大促进建筑调适在我国的发展，成为我国建筑调适发展的里程碑。
3 案例分析
根据国内外发展情况来看，调适大多是在公共建筑的机电系统中应用。在国内，由于缺乏调适相关的标准规范，因此真正的调适应用项目还比较少。目前主要集中在几种类型的建筑项目中，如国家重点工程项目；新技术应用较多且复杂项目；高端商业建筑项目等等。中国建筑科学院近些年来先后完成了多个机电系统调适项目，包括2014年北京“APEC”场馆， 2016年杭州“G20”峰会场馆，2017年厦门“BRICS”峰会场馆等国家重点项目，此外还有部分高端酒店项目以及国内首个变风量全过程调适咨询项目。
以国内某工程项目为例，对调适在项目实施过程中起到的作用和效果进行分析，可以看出调适在机电工程项目中的重要性。此项目采用全空气空调系统，设置两台组合式空调机组，通过吊顶内环形风管路系统，由装饰吊顶环形设置的风口送入室内。在空调系统建设的各阶段发现了很多问题，通过调适团队的介入使问题得到了妥善的解决，并取得了良好效果。
（1）设计阶段
1）业主要求没有明确、细化
设计文件有明确的室内温度、湿度要求，但没有温度控制精度范围、区域温差要求等更细的参数要求，而这些都是影响空调系统的配置、自控系统配置的主要因素，而在后续调试阶段才提出满足 “温度22±0.5℃，湿度60±5%” 控制要求，后经调适团队讨论沟通对控制系统采取一些措施并，经运行控制精度要求做了适当调整，最终满足业主的需求。
2）弱电分包未按设计要求对自控系统进行深化设计。
该项目设计文件中虽明确提出空调系统通用控制要求, “检测机组送回风温湿度、水温、室外温湿度等，温度控制，回风温度控制空气处理机组风机转速（优先）及水路电动阀开度。”但并未涉及控制逻辑、室内温湿度控制精度等，弱电分包未对空调控制系统进行深化设计，实际安装过程施工队按常规空调系统安装点位。
（2）施工阶段
1）施工团队缺乏充沟通
在自控系统调试中发现问题如下：传感器安装缺项，包括空调机组进出口水温、机组送风温湿度、回风湿度，不满足设计要求；传感器安装位置不符合要求；控制参数设定问题，导致室内环境参数不稳定。解决措施：对漏装传感器进行补装，增加参与控制的参数、并对传感器进行修正，调整PID设定，最终实现了设计控制功能和要求。
2）忽视专业之间交叉施工成品保护问题
如在综合效果调试阶段，发现主会议厅经过良好平衡调试风系统，部分环形风口却几乎没有风或者风量很小，检查后发现吊顶内环形送风管连接各风口的软管一半以上被穿线管严重挤压、多处被踩瘪，比较严重的占三分之一，经过对各区域送风软管的全面检查整改，问题得到了彻底的解决。
（3）运行阶段
该空调系统经调适完成后主管部门对环境参数需求有了进一步的调整，加上室内大面积花坛布置散湿量大，增加室内热湿负荷扰动，产生风口结露问题，后经采取增加室内无线监控点、调整运行参数及频率控制等措施，结露问题得到彻底解决。
通过多个调适项目的工程实践，对在工程建设的设计阶段、建设阶段和运行阶段常见问题进行了分析总结（表1）。这些问题对工程项目的质量、进度和效果都有着或多或少的影响，很多问题无法由设计方、建设方或施工方单方面解决，需要一个调适团队通过检测、评估和协调等手段保证项目顺利进行，因此调适工作应该贯穿于规划设计、施工建设和运行管理的全过程。
表1 工程建设过程中常见问题
阶段 | 问题 |
设计阶段 | 1、业主项目需求未明确、细化，导致需求变动。 2、 追求美观、空间利用最大化，机电系统、设施铺设空间受限。 3、 自控系统设计深化不够，设计院提出工艺控制要求，弱电分包未根据设计要求进一步深化施工图。 4、 暖通缺乏风水平衡计算，导致后期调试缺乏依据。 |
施工阶段 | 1、 设备、部件选型配置和设计沟通不充分，导致设备功能、性能、工作范围不完全符合设计要求。 2、 各专业缺乏高效协调，作业面受限，后续施工对前期成品造成破坏等。 3、 监理单位主要对安装质量进行核查，设备、系统性能缺乏监管。 4、对调试工作不重视、仪器配置、调试实施不到位。 5、缺乏系统联调，尤其缺乏和自控系统联合调试。 6、项目资料不完善。 |
运营阶段 | 1、 缺乏对运行管理人员系统培训，导致运行效果依赖运行团队的技术水平和素质。 2、 没有完善的项目资料，为运行维护、故障诊断处理造成障碍。 3、 使用功能发生改变、业主二次装修注重装饰效果，或缺乏检修意识，导致日常维护工作不能正常开展。 4、 项目交接周期长，责任难于明确，商业项目尤其明显。 5、 自控系统的维护得不到充分重视。 |
4、调适必要性
综上，以上在工程建设各环节出现的问题，结合国内规范体系，目前我国机电系统最缺少的是在方案设计、施工图设计、施工和运行维护各阶段进行系统性的过程管理和优化，也就是全过程调适。调适的必要性主要体现在以下几个方面：
（1）建筑需求提高
随着我国飞快的经济发展以及高速的城镇化进程，每年新建大量的酒店、办公楼、医院、商场等公共建筑，伴随科学技术的进步、发展及对能源、环境关注度提高，建筑功能多指标化发，建筑机电系统复杂化，控系统越来越重要，需要各专业之间全程密切配合，系统与系统之间才能达到完美融合。单一设备和系统的调试满足不了功能需求，从最终的效果考虑，应该多专业联合调适。
（2）业主项目要求粗线条
随着需求的提高，业主项目要求应细化、明确，但国内大多数业主和开发商尚未建立自己的技术团队，有需求，但不能落实到对技术具体细节的把控。不能形成系统的、细化的技术文件，在咨询公司和设计单位侧重于对国家规范和标准的遵循，导致建筑系统的部分功能无法完全实现，达不到业主的期望。
（3）监理制度侧重于施工质量
我国在工程质量控制过程中现采用建设工程监理制度，国内监理单位的监理程序侧重于建筑系统和设备安装质量符合国家的规范和标准要求，侧重于施工质量结果的保证。忽视设备、系统等性能的保证。监理制度的实施在一定程度上对我国的建设工程的工期，施工质量和造价方面起到了一定的效果，建设工程的主体比较适用，但对于动态运转的机电系统的适用性较差。
（4）施工单位的系统调试与业主期望之间存在差距。
建筑的设备与系统完成安装后，测试与调试成为系统能否达到设计的意图，并满足业主的项目需求的关键。但目前国内的施工单位只能按照验收规范进行施工质量的验收；但这些标准规范只是规定了基本测试方法及达到效果的要求，缺乏具体落实的动态过程要求，缺少能够具体指导系统优化调试、保证机电系统效果和节能运行的详细内容。
5 结论和展望
近年来在国内，系统调适工作已经引起建筑业主及行业专家们的重视，并且已具备一定的技术基础和工程案例，但是调适工作依然缺乏相应的技术标准规范和管理制度进行指导，为推广建筑调适在公共建筑中的规范应用，迫切需要完善适合我国国情现状的建筑机电系统全过程调适管理和技术体系，对于保障建筑用能系统的效果和提升建筑用能系统的能效具有重大意义。
参考文献：
[1]逄秀峰. 建筑设备与系统调适[M].北京：中国建筑工业出版社，2015:1~9.
[2]GB/T 50378-2014，绿色建筑评价标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.
[3]JGJ/T 391-2016，绿色建筑运行维护技术规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2017.
