船舶空调系统节能设计分析

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摘要：对船舶行业来说，空调系统的能耗是重点支出部分。本文通过对当前船舶空调系统的耗能情况进行描述，对比不同的船舶空调系统设计情况，对船舶空调系统节能设计的要点进行研究，为当前船舶行业的节能发展提供参考意见，帮助其降低运行成本。

关键词：船舶行业；运行成本；空调系统；节能设计

1研究背景

现有船舶通风系统一般采用高流速设计，空调送风末端装置为单风管布风器的通风格栅，无法对房间出风温度和出风量进行调节。如双风温低噪音布风器，采用冷暖风管同时对布风器供风，由供风量大小调节布风器出风温度，该结构虽然调节布风器出风温度，但布置空调冷热风管结构复杂，空间安装位置困难，组装、使用成本过高，不适合船舶空调系统使用；另外，布风器距离空调机组的远近直接影响进入布风器内风量的大小，无法对空调送风系统进行风量平衡调节，浪费能耗，使用舒适度低。因此，当前船舶市场急需一种结构简单、紧凑，调节方便，能有效解决布风器出风温度调节，以及各舱室布风器出风量可调的船用新型布风器。

2研究意义

由于船舶行业在运行过程中普遍使用独立电网，而且因其环境的复杂性，对于船舶运行来说，船舶电气的能耗是相对较高的。空调系统作为船舶上的高耗能设备，如何在不影响其正常工作的情况下降低其能耗，在船舶电气设备技术中的应用中十分重要，因此，进行基于节能理念的船舶船舶空调系统研究有着重要的意义。

3空调系统节能设计的要求

3.1功能性。空调系统的节能设计不应只关注节能而忽略了其在功能性上的应用。在利用节能理念以及相应技术对船舶空调系统进行节能改造的过程中，对设计要点的考虑必须加入功能性原则的因素，并进行重点的掌控。所谓的功能性原则，就是要求设计者在对船舶空调系统的节能改造过程中，一定要重点结合相应船舶空调系统的实际功能，在保障其运行质量的同时，实现能源消耗的降低。3.2安全性。对船舶空调系统的改造不能只专注于功能，对于节能改造后船舶电气设备运行的安全性也要进行控制。由于地理环境因素的限制，船舶的航程通常较远，和内陆的交流以及技术的共享相对来说比较困难，遇到突发性的安全性问题，将会引发及其严重的后果，甚至会造成整体的覆没。而且由于海上湿度相对较大，类似空调系统这类电器设备更容易受到电化学腐蚀，从而导致安全问题，因此，在对船舶的空调系统进行节能设计时，不能仅关注其节能效果，还要关注空调系统中可能存在的安全隐患，对其出现的故障原因及时分析并且制定相应的对策，确保船舶的航行安全。3.3成本效益性。对船舶空调系统的节能改造不仅仅是关注其节能效果，还要考虑其成本效益。如果对船舶的空调系统改造需要花费大量的成本，那么，当节能的效果低于花费的成本时，整个改造就失去了其最初的意义。因此，在进行船舶空调的节能设计时，一定要考虑其安装成本、改造成本以及具体使用成本，充分发挥其成本效益的效果。

4整体设计思路

4.1设计要点。作为节能的新型空调系统布风器，可以由进风管和出风管分别联通箱体组成，进风管可设置于箱体侧板上，出风管可设置于箱体的底板上。进风管管壁上可以均匀设置多个进风孔，并在进风管管壁外套带一次调节机构的调节管，调节管管壁上均匀设置多个调节孔，调节管的调节孔与进风管的进风孔对应成闭合或部分联通或完全接通状态。进风管内设接风管壁内密封配合的阀板，阀板可以连接二次调节机构，采用带有一次、二次调节机构共同调节空调系统进风量，配合空调系统内加热管控制其出风温度，实现空调系统出风量大小和出风温度的平衡调节，达到结构简单紧凑、操作便捷的效果，不仅使用成本低，还能提高节能降耗的安全性，满足船用空调的舒适度调节要求。（1）对布风器进风量大小实现一次调节船舶空调系统借助布风器对各舱室统一供风，由于各舱室距离空调系统远近不一，同步至各布风器的风量大小也不一致，需要对出风量进行调节，在空调系统布风器箱体进风时，可通过调节一次调节结构的手轮经旋转调节杆带动调节管在进风管上移动，使调节管的调节孔与进风管的进风孔对应成闭合或部分联通或完全接通状态，调节孔和进风孔的接通大小关系到对空调系统布风器进风量的大小，以此对空调系统的进风量大小实现一次调节；同时，通过调节二次调节机构的旋转经齿轮、齿条传动连杆带动阀板在进风管内移动，呈现前后滑动状态，使阀板处于静风管管壁进风孔段不同位置，调节连通箱体的进风孔数量，对空调系统布风器进风量大小，由此对空调系统布风器进风量大小实现二次调节，利用一次、二次调节配合能有效控制空调系统的进风大小，从而调节空调系统的出风量大小，确保各舱室送风量平衡。具体设计：一次调节机构包括手轮和旋转调节杆，手轮经旋转调节杆连接调节管；二次调节机构包括旋钮、齿轮、齿条和连杆，旋钮设置于出风管口，旋钮经齿轮转动连接齿条一端，齿条另一端连接杆一段，连接杆另一端连接阀板。预计效果：两个调节机构的多级调控实现布风器的送风量平衡，有利于节能降耗，减少浪费。（2）温度自动调节在船舶空调系统布风器工作时，压差传感器探测进风管进风信号，温度传感器探测进风管进风温度，船员根据需要设定房间温度，当空调系统布风器进风温度高于设定温度，或房间温度高于设定温度时，加热通道内的加热管不工作；当空调系统布风器进风温度低于设定温度，或房间温度低于设定温度时，加热管开启工作，加热到设定温度时，加热管关闭；空调系统布风器出风温度的调节由进风管进风和加热管共同调节，避免冷热风管调节的复杂结构，降低生产和安装成本。具体设计：进风管关口设置温度传感器，进风管上设置压差传感器，箱体内腔由折流板分隔成依次连通的进风腔、加热通道和出风腔，进风管经进风孔和调节孔连通进风腔，加热通道内设有加热管，温度传感器连接加热管，出风腔连通出风管，出风管上设置散流器，其中散流器为五面孔板结构。预计效果：不同舱室对空调系统的布风器温度要求不一致，由温度传感器探测进风管进风温度、室内温度和设定温度三者共同决定箱体加热管的启闭，利用加热通道内加热管对送风高效加热，实现布风器出风温度的有效调节。（3）电源自动复位根据设计结果，当加热管温度大于70℃时，70℃温控器自动切断加热管电源复位，当出现异常时，或加热管温度大于110℃时，110℃熔断器将自动切断加热管电源复位，不仅可以减少不必要的耗能，达到节能效果，还能进一步确保空调系统的使用安全。具体设计：加热管上设置70℃的温控器和110℃的熔断器，其中箱体上还要设置玻璃棉。预计效果：利用70℃温控器和110℃熔断器的安全保护，预防布风器由于温度失控引发的安全隐患。4.2设计负荷确定。在节能设计的过程中，不仅要考虑其功能及效果的实现，还要考虑其整体负荷情况。在传统的船舶空调负荷计算中，通常选取估算法，但是，所得负荷值往往偏大。在实际过程中，相关设备的容量一般又按全负荷条件来选定，同时，还要加上固定的的裕量。这样层层叠加下来，估算的设备容量远远超出实际值。而在实际运用过程中，空调系统大多数时间都在部分负荷下进行工作，这就造成了很大的能源浪费。因此，设计负荷要依靠精确计算来确定，尽量不用估算法，在保证满足运行负荷要求的前提下，选取尽可能小的裕量，并选用可调节负荷的机型以满足变工况需求，既能满足船舶规范的要求，又达到节能的目的。

5结语

本次空调系统节能设计研究，采用了带有一次、二次调节机构共同调节空调系统布风器进风量，配合布风器内加热管控制布风器出风温度，实现空调系统布风器出风量大小和出风温度的平衡调节，本设计方案所述船舶空调系统布风器研究解构简单、紧凑，操作便捷，适应成本低，节能降耗，安全性高，满足了船舶行业对空调系统的舒适度调节要求及节能要求，具备极高的实用价值。

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作者:王雪红 单位:江苏兆胜空调有限公司