綠色建筑電氣系統(tǒng)調適策略及應用*
謝雨飛 余國保 辛山 陳志新 曾鵬飛 李進 羅多
（北京建筑大學電氣與信息工程學院，北京市 100044）(珠海興業(yè)綠色建筑科技有限公司，廣東省珠海市519085)（北京建筑大學電氣與信息工程學院，北京市 100044） (珠海興業(yè)綠色建筑科技有限公司，廣東省珠海市 519085)
摘 要：首先給出綠色建筑電氣系統(tǒng)“調適”的相關概念，闡述其基本內涵；然后詳細論述在項目的預設計、設計、施工、驗收以及維護5個階段中電氣系統(tǒng)調適的策略，以及調適帶來的收益；最后以中美清潔能源建筑節(jié)能項目二期示范項目“興業(yè)新能源產業(yè)園”研發(fā)樓為實例，簡單分析和驗證調適策略的可行性。
關鍵詞：綠色建筑；電氣系統(tǒng)；調適；建筑節(jié)能；調適策略；BIPV；調適管理方；業(yè)主項目需求
中圖分類號：TU201.2doi: 10. 3969／j.issn. 1003 - 8493. 2016. 03. 010
為了滿足我國經濟快速和可持續(xù)發(fā)展的需要，綠色建筑作為低碳城市的主要技術支撐，逐步成為城市建筑的發(fā)展趨勢。所謂的綠色建筑是指：在建筑的全壽命期內，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。綠色建筑評價指標體系包括以下7類：節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與材料資源利用、室內環(huán)境質量、施工管理、運營管理，且每類指標均包括控制項、一般項與優(yōu)選項。其中，節(jié)能與能源利用、室內環(huán)境質量、運營管理這3個方面均與電氣系統(tǒng)有關�？梢姡G色建筑的實現(xiàn)，必須考慮電氣系統(tǒng)因素。
在當今的復雜建筑中，電氣系統(tǒng)與其它多個系統(tǒng)具有高度的交互性，復雜控制系統(tǒng)普遍存在，從而導致在運營過程中，電氣系統(tǒng)中一個小問題都會對建筑整體性產生影響。比如，由于電氣系統(tǒng)和設備的問題導致能耗偏高；或者遭受無法預計的設備維修與更換，導致系統(tǒng)失效：或者由于不良的室內環(huán)境質量導致使用者投訴，甚至因此而導致訴訟和代價昂貴的改造。
近年來，在國外的綠色建筑實現(xiàn)過程中，有關建筑調適( Commissioning)技術的研究受到了廣泛的關注。例如，加利福尼亞州要求所有大于50 000平方英尺的建筑必須進行調適，而所有州屬建筑都需要獲得美國綠色建筑委員會EB的評級，也需要進行調適。而ASHRAE、NEBB和美國建筑系統(tǒng)調適協(xié)會都在這方面進行了大量研究和工程實踐，并制訂了相關的標準和規(guī)范。在國內，由于缺乏相關的建筑調適技術標準與規(guī)范，綠色建筑評價標識的申報一般僅是由業(yè)主或房地產開發(fā)單位提出，而項目的實現(xiàn)過程中卻并未考慮這一方面，僅僅是按照業(yè)主的要求以及涉及節(jié)能、環(huán)保的有關規(guī)范、規(guī)定來進行，從而大大影響了實施的效果。目前，有研究機構也在開始追求調適策略，然而，多數(shù)研究中的調適僅限于建筑給排水及暖通空調等能耗系統(tǒng)。本文將探討綠色建筑中電氣系統(tǒng)調適策略，以及在實踐中的應用。
1 基本概念
“調適”源于造船領域，而建筑調適是將相同的方法運用于新建筑中。它是指：建筑從設計階段開始，到后續(xù)的施工、人住和運營維護，都需要經過大量的質量認證過程，調適應確保新建筑能夠按照業(yè)主預期的方式來運營，并且使得工作人員有能力管理和維護其系統(tǒng)和設備。
除了新建筑外，將同樣的調適過程運用于現(xiàn)有建筑，也能改善建筑設備及系統(tǒng)的運營維護和功能。通常對于現(xiàn)有建筑，調適能夠解決在設計或施工中出現(xiàn)過的問題，或是發(fā)現(xiàn)在建筑生命周期中已經存在的問題。對于一個已經調適過的建筑，也可能會進行重新調適，這源于建筑的使用或所有權發(fā)生變化，或在運營中發(fā)現(xiàn)了問題，或者其它需要。而在理想情況下，
重新調適應該是新建筑原始調適過程的一部分。
不管是何種形式的建筑，調適的目標是相同的，都是使得建筑符合其所有者和使用者的需求，能夠盡可能有效地運營，并提供了一個安全、舒適的工作環(huán)境；能夠讓訓練有素的工作人員或服務承包商來管理。
電氣系統(tǒng)調適是指項目中的電氣設備和組件的調適要求，這些要求是項目中電氣部分調適的最低要求。
2調適策略
綠色建筑電氣系統(tǒng)調適可以分為5個階段，即預設計階段、設計階段、施工階段、驗收階段、維護階段。根據(jù)各階段任務的不同，調適策略的要求可以分為3個級別： “必須”級別的要求是強制實施的：“應該”級別的要求是為了獲得更高的質量而給出的建議： “可以”級別的要求是為了提高質量而給出的推薦。整體調適策略如圖1所示。
2.1 預設計階段
預設計階段的調適有兩個主要目的：①確定業(yè)主項目需求(0PR)；②編制初步調適計劃。在該階段，業(yè)主應該指定代理人或直接與適當?shù)恼{適團隊簽訂合同。
預設計階段調適團隊成員應該包括：業(yè)主代表、調適管理方(commissioning authority，CA)、專業(yè)人員、建筑師、電氣／機械工程師、施工經理或總承包商。調適團隊負責保證項目預設計階段調適過程順利進行。
預設計階段的調適活動以及分工如表1所示。
預設計階段需要產生以下調適文檔：業(yè)主項目需求（應該）、初步調試計劃（必須）、問題日志（必須）、調試范圍和預算（可以）、系統(tǒng)手冊（可以）。
2.2設計階段
在設計階段，業(yè)主應該與相關設計人員簽訂合同，合同將OPR轉化為設計文檔，由CA評估和證明合同與OPR是一致的，并且評估電氣系統(tǒng)、設備和組件是否被納入到合同文件中，以保證它們與OPR在調適的可維護性、功能性方面是一致的。
如果項目沒有預設計階段，預設計階段的內容就必須在設計階段完成，包括：定義和編制OPR、編制調適計劃、編制問題日志、進行調適團隊會議。
設計階段調適團隊成員應該包括：業(yè)主代表、調適管理方(CA)、編程人員、建筑師、景觀設計師、電氣工程師、照明顧問、機械工程師、施工經理／總承包商、專業(yè)或貿易承包商。調適團隊負責保證項目設計階段調適過程順利進行。
設計階段的調適活動及分工如表2所示。
設計階段需要產生以下調適文檔：更新業(yè)主項目要求（應該）、更新調適計劃（必須）、設計評估基礎（應該）、合同文件評估（必須）、更新問題日志（必須）、標前會議紀要或文件（應該）。
2.3施工階段
施工階段調適團隊的任務是確認設備和系統(tǒng)與設計文檔是一致的，并為功能測試做好準備。如果項目沒有設計階段，或者在設計階段沒有調適計劃，則在施工階段必須由CA制定調適計劃。此時的調適計劃應該包括：調適范圍以及對應的過程、團隊成員的識別和聯(lián)系方式、團隊成員的責任、調適檢查表和索引、所有典型的調適檢查表項目。
施工階段調適團隊成員應該包括：業(yè)主代表、調適管理方(CA)、設計團隊代表、項目經理代表、總承包商代表、機械承包商代表、電氣承包商代表、控制承包商代表（如果需要）、專業(yè)承包商代表（如果需要）。調適團隊負責保證項目施工階段調適過程順利進行。
施工階段的調適活動及分工如表3所示。
施工階段需要產生以下調適文檔：啟動團隊會議議程和紀要（必須）、議程和所有調適團隊會議記錄（必須）、調適工期進度（應該）、送審記錄和施工圖審查文件（必須）、現(xiàn)場查驗報告（必須）、預功能測試報告檢查材料（必須，包括：安裝驗證測試、靜態(tài)試驗和設備啟動試驗）、更新業(yè)主項目要求（應該）、更新調適計劃（必須）、更新問題記錄（必須）。
2.4驗收階段
驗收階段調適團隊的任務是驗證所有系統(tǒng)、設備和組件的功能符合OPR。同時，調適團隊也要驗證工作人員的培訓水平。
驗收階段調適團隊成員應該包括：業(yè)主代表、調適管理方(CA)、設計團隊的代表（如果需要）、項目經理代表（如果需要）、總承包商代表（如果需要）、電氣工程師（如果需要）、電氣承包商代表、電氣檢測承包商（如果需要）、控制承包商代表（如果需要）、專業(yè)承包商代表（如果需要）。調適團隊負責保證項目驗收階段調適過程順利進行。
驗收階段的調適活動及分工如表4所示。
驗收階段需要產生以下調適文檔：功能與性能測試報告表（必須）、O＆M審查文檔（應該）、調適報告（必須）、系統(tǒng)手冊（可以）、培訓日程（應該）。
2.5維護階段
在維護階段，調適團隊的任務是驗證安裝的設備和系統(tǒng)滿足OPR。
維護階段調適團隊成員應該包括：業(yè)主代表、調適管理方(CA)、設計團隊代表、項目經理代表、總承包商代表、分包商、供應商。調適團隊負責保證項目維護階段調適過程順利進行。
維護階段的調適活動及分工如表5所示。
維護階段需要產生以下調適文檔：延期功能性能測試檢查表（必須）、相關問題保證訪問文檔（必須）、測試結果調適報告附錄（必須）、課程學習研討會報告（可以）。
3應用案例
中美兩國政府于2009年11月簽署的《關于中美清潔能源聯(lián)合研究中心合作議定書》，由住房和城鄉(xiāng)建設部建筑節(jié)能中心與勞倫斯伯克利國家實驗室牽頭建筑能效產學研聯(lián)盟的合作。其二期示范項目“興業(yè)新能源產業(yè)園”研發(fā)樓，位于廣東省珠海市興業(yè)太陽能金鼎園區(qū)南側，建筑占地面積2 302. 72 m2，地上總建筑面積22 148. 38 m2，建筑層數(shù)為17層（包括3層裙樓），建筑高度70. 35 m，是一座集辦公、實驗和示范于一體的多功能辦公建筑，效果圖如圖2所示。該項目定位為華南地區(qū)最具示范意義的光伏建筑一體化( BIPV)低能耗建筑，同時，項目也將低能耗設計理念、健康的節(jié)能產品和技術應用其中。
根據(jù)設計理念，該綠色建筑在電氣系統(tǒng)方面的評價要求為：
a． 節(jié)能：要求光伏系統(tǒng)可原地發(fā)電、原地用電，輸電成本和損耗最��；夏季用電高峰期間，光伏系統(tǒng)具有削峰作用，多余電量可以上網。
b．室內環(huán)境質量：光伏陣列安裝在屋頂和墻壁等外圍護結構上，吸收太陽能，將其轉化為電能，降低室外綜合溫度，減少墻體吸熱和室內空調冷負荷，從而既節(jié)省能源，又利于保證室內的空氣品質。
根據(jù)要求，確定了項目電氣系統(tǒng)調適內容：①智能交／直流微電網調適。②太陽能光熱及智能照明系統(tǒng)調適。③BIPV及配電系統(tǒng)調適。
項目的調適團隊包括：業(yè)主代表、調適管理方、設計單位、監(jiān)理單位、承包商和設備供應商。項目電氣系統(tǒng)在調適過程中參照了圖1給出的策略步驟，并運用了預設計、設計、施工、驗收和維護階段的技術管理手段，力求規(guī)范、嚴謹。
經過一個綠色建筑全生命周期的電氣調適，本系統(tǒng)安裝168 W單晶硅光伏組件共計739塊，總裝機容量124. 15 kW；安裝了11塊光伏組件，17塊光熱組件，日產熱水量共計820 L，總裝機容量為1. 848 kW。實際的調適工作，在電氣系統(tǒng)部分的收益為：①節(jié)能30%~50%。②降低維護費用15%~ 35%。③減少工程規(guī)模5%~10%的返工率。④取消超出計劃的費用，確保高效的工作。⑤降低解決問題的成本，使得設備正常運行。
4結語
調適將成為綠色建筑質量保證的工具。綠色建筑中電氣系統(tǒng)的調適，能夠在預設計、設計、施工、驗收和維護階段全方位監(jiān)督和管理項目，保證建筑符合業(yè)主需求，實現(xiàn)高效、節(jié)能地運行和可靠控制。國內現(xiàn)有的施工驗收規(guī)范已經無法滿足綠色建筑業(yè)主的需求，期待未來編制完善的調適規(guī)范，以確保業(yè)主四節(jié)一環(huán)保（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護）的需求得以滿足。
