机电安装工程暖通空调新技术及发展趋势

机电安装工程暖通空调新技术及发展趋势

朱海军

江苏宇柏机电工程有限公司 江苏 南京 210000

摘要：通过分析BIM技术、集成式制冷机房、地源热泵技术、冷热源存储技术、机制金属内保温风管了解机电安装工程暖通空调新技术的发展与应用现状，总结出未来应朝着保持水力平衡、实现自我调节、实现可再生资源利用最大化方向推动暖通空调技术继续发展。

关键词：机电安装工程；暖通空调技术；发展趋势

引言：机电安装工程中暖通空调是导致能源消耗量过大的主要对象之一，通过先进技术的引进，从加强控制、新能源的利用，可以实现在不影响暖通空调效果前提下降低能耗。为此，探究机电安装工程暖通空调新技术，加速技术推广，并结合技术应用效果总结新的需求，确定未来发展方向，对推动机电安装工程低能耗、可持续发展有着重要意义。

1 机电安装工程暖通空调新技术发展与应用现状

1. 1. BIM技术

BIM是建筑学领域的新工具，在机电安装工程中应用，可以利用其可视化、协调性、模拟性、优化性等技术优势提高机电安装的灵活性、准确性，优化空间布局，减少管线交叉与设备空间冲突问题。其中在暖通空调系统安装过程中其应用与优势如下：

1. 1. 1. 虚拟建造与演示

BIM软件能够细致还原设计方案，纳入暖通空调系统全部组成部分与零部件构建起三维信息模型，并于工程实施前展开虚拟施工测试，对每项内容的实际施工效果进行演示，形成可视化立体效果图，方便各个专业之间的沟通，协调处理冲突点，确保管理决策的科学性^[1]。

1. 1. 2. 综合平衡管线

在BIM软件上可以模拟暖通空调系统的管线布局与走向，通过对专业管线之间的操控，达到空间布局最优化；且也可以通过撞击点检测，确认管线之间有无撞击问题，避免实际安装过程中因撞击问题导致材料被破坏与浪费。

1. 1. 3. 三维视图

BIM软件可以按照比例还原暖通空调系统的实际施工效果以及在建筑中的具体情况，获得更准确、详细的信息路线以及设备空间布局、支架与吊架形式信息及安装效果，精准的指导安装操作；且可以在布局相对复杂位置直接利用三维图纸完成施工，减少施工期间质量问题。

1. 1. 4. 智能运算

BIM技术中运用大量智能化计算软件，替代传统计算方法，可以在输入数据后立即计算出实物量，规避失误；并且完成某个区域或系统的计算后，所有计算结果均可进行追溯，从而为实际施工中进度控制、原材料采购等多项管理工作的决策制定提供可靠依据。

1. 1. 5. 机电智能化运维

BIM技术是基于网络化、数字化、信息化技术形成的先进工具，在暖通空调系统运行中可以通过信息综合系统完成远程控制管理、全天候能耗监测、机械设备运作管理，根据设备在系统内设定的技术参数额定值，可以及时发现运行期间参数的异常，并提供异常或故障信息、解决建议，方便确定故障点、识别故障原因，对于一些常见故障、基础故障，也可以直接通过在系统上操控完成故障处理^[2]。

1. 2. 集成式制冷机房

集成式制冷机房是一种新型的节能环保中央空调系统，在三重模拟仿真基础上，通过可靠性设计将节能环保与环境安全管理系统作为双核心，搭配加热器、制冷压缩机、控温器等一致性设备组成系统。在运行中可以通过软件完成对机房的控制，提高节能效率；且可以完成实时测温，根据温度变化对机房运行与各项参数进行调节，保持温度适宜、系统运行性能指标最优；此外，配备全自动控制系统，可以关联冷藏水泵、制冷机组等，有效解决耗能高问题。从目前应用效果来看，与传统机房相比，年平均运行效率增加30~50%，且节约1/3的空间，缩短开发时间、方便安装与运维。

集成式制冷机房的应用过程中，需以智能化变频器作为核心构建自动化、智能化控制系统，并需针对不同规格的机器设备、管路摩阻的运行效率情况进行合理搭配，保证机房内制冷机、水泵、冷藏水泵等主要设备在全年度运行下效率能够达到0.6kW/t或保证制冷量/压缩机电功率的值达到7.0以上，从而能够保障运行效率处于30%以上，实现节能效果。同时，为减少资金与时间的浪费，机房内可以更紧密地进行控制模块布设，不仅减少原料料用量，每吨制冷量的占地面积也可以控制在0.1m²以内，所需构件均可以进行工厂预制，节约大量经费与安装施工时间。

1. 3. 地源热泵技术

地源热泵技术是目前暖通空调系统安装施工中应用相对普遍的新技术，其能够提高建筑供热效果，也具备制冷功能。具体来讲，安装地源热泵机、室外地源换热系统、室内末端系统等设施，利用地层土壤、地下水等介质提供低温热源，在启动热泵机组后可以将获取热源通过设备转换成高品位热能，在冬季持续输入热能，而在夏季将热空气传入地层或水体，保持室内温度适宜、恒定，其运行原理如图1所示。在应用中通过具体计算每组热泵机组的能耗约1kwh，且转换过程中可以生成4kwh的能量，也有着显著的节能效果。该项技术应用中充分利用可再生能源，减轻建筑制冷、取暖对空调的依赖性，从而降低暖通空调系统实际运行成本，具有良好的经济、环保效益。据统计，地源热系统的制冷量/压缩机电功率的值可以达到4.0以上，与传统供暖方式相比，电力能源能耗下降70%，且机组运行期间无其他废弃燃料以及污染物产生，与周边环境能够实现和谐发展。

图1 地源热泵系统运行原理示意图

1. 4. 冷热源存储技术

因传统暖通空调系统无法实现冷热源存储导致系统实际运行成本较高，针对这一问题，在发展暖通空调技术中出现冷热源存储技术，根据我国电费分档收取标准，在电费价格低、夜间用电小的时间段内启动制冷或制热装置，转换成所需要的热、冷源，并在指定空间内进行存储，等待电费价格偏高阶段释放，从而可以实现降低暖通空调系统运行成本。在具体的应用实践中，通常利用冷冻空调，其能以水、冰作为媒介完成蓄冷，在夜间电费较低时启动制冷装置，水因低温而凝结成冰，昼间则将冰融化释放环境所需冷源，以此实现降温目的，也是减少能耗、系统运行成本的重要方法之一。

1. 5. 机制金属内保温风管

该管材具有降噪、污染小、环保等优势，其本身由薄钢制作而成，每部分组成结构均由保温钉固定，内衬采用具有良好隔热性能的材料，并采用具有出色防腐、防火、防脱落性能的复合涂料进行外观装饰，是目前暖通空调系统风管最理想的选择。由于其生产过程中实现了全自动化制造，可以减少合缝机、装角机等工具的应用，确保管材结构之间连接更加紧密，因此，密封性良好，可以有效避免管道泄漏增加能耗问题；而内部采用玻璃纤维或树脂涂层可提高保温效果，保证风管性能稳定；且对风管材质进行了优化，不仅在降低自重的同时提高负载能力，也使性能更加完善，可以适应外部环境变化，减少外力作用对风管的破坏。

2 机电安装工程暖通空调新技术的未来发展方向

2.1 保持水力平衡

在暖通空调系统运行中由于偶尔出现水力失调情况导致流量分配受到影响、能耗大幅增加、室内冷热源分布出现不均，主要因管路阻力存在差异、管网流动阻力特性发生改变、末端设备产生相互影响等因素所致，对暖通空调的运行效果造成严重负面影响。因此，未来发展中实现水力平衡是重要的方向，可以通过加设自力式压差控制阀、优化与调整支线用户、加设散热器恒温阀等方式解决因以上因素导致的失调问题。以加设散热器恒温阀为例，其结构中包含传感器与执行器，传感器可以感受室内环境温度的变化自动执行开度调节指令，避免负荷失衡。

2.2 实现自我调节

先进技术的引进提高了暖通空调的自动化水平，无需通过人工干预完成系统运行模式与状态的调整，例如，将阀门安装在系统中风机、水泵出口位置，可以实时掌握系统运行期间局部的阻力、流量情况，通过对阀门开度的自动调整则可以完成运行状态控制，减少运维工作人员工作量，也节约大量成本。因此，实现暖通空调系统的自我调节是目前亟待攻克的技术难题，可以充分利用信息传感、人工智能、自动控制等手段，实现系统运行时无人值守目标。但由于先进技术价格昂贵，更新升级换代较快，对于诸多企业来讲是较大的负担。

2.3 实现可再生清洁资源利用最大化

早期暖通空调系统安装建设中，因技术条件的限制，只能选择电能作为动力能源，而传输电能过程中线路过长等因素导致线损量过高，系统实际获取电能少，对电能的利用效率过低，从而导致暖通空调系统运行成本始终难以下降，但更为关键的是造成大量资源浪费，严重违背低碳节能发展理念。同时，电能的生产主要依赖化石燃料，生产期间释放大量污染物与不良气体，对生态环境威胁大。因此，将可再生清洁资源作为系统的动力能源是目前国家所提倡的，必须作为暖通空调系统技术未来主要发展方向。

例如，发展太阳能为暖通系统运行供能，在系统中安装太阳能集热器与储热器，利用采集的太阳能辐射热能转换为制热能量，即将空气、水作为介质媒介载热，太阳能辐射热能可以持续增加介质温度，经过风机、水泵等装置进行热量传送，则可以实现室内取暖。同时，太阳能资源也可以制冷，即通过集热器将光热转换，通过光电转换方式也可以完成制冷，但光电转换成本过高、电能消耗过高，环保效益差，因此，通过吸收制冷等方式完成光热转换成本更低；以吸收制冷为例，采用吸收剂或沸点低的制冷剂作为载热介质，太阳能完成制冷剂溶液加热后溶液将出现蒸发，冷凝器可以将水蒸气转变为冷凝水，再通过蒸发器实现室内降温。

结束语：

综上所述，暖通空调系统是建筑建设中不可缺少的组成部分，但也是建筑生命周期内能耗量最高的系统之一，为打造环保节能建筑，利用新技术优化暖通空调系统运行、减少能耗与浪费十分关键。目前，已研发大量先进技术，均具有降低运行成本、提高能源利用效率、环保等效果，但未来还需从保持水例平衡、实现自我调节、可再生清洁能源的高效利用方面对技术进一步优化与革新。

参考文献：

[1]张睿.机电安装工程暖通空调新技术及发展趋势浅析[J].中国设备工程,2021(20):230-231.

[2]王东.机电安装工程中暖通空调的安装[J].工程建设与设计,2021(18):42-44.