船用空调系统节能设计研究

杜学军

江南造船（集团）有限责任公司，上海 201913

摘要：随着世界经济的不断发展和环境保护问题的日益严重，船舶、航运和海洋工程开始采用绿色环境保护的概念。绿色造船是现代造船概念，既考虑到了环境影响，也考虑到了在这种环境中有效利用资源的问题。绿色船舶是新型的绿色、节能、低碳、安全和适宜居住的船舶。空调系统是船舶作为大型系统产品的许多组成部分之一。因此，环境协调、技术进步和经济是环境友好型船舶的组成部分，在设计船舶空调系统方面发挥着重要作用。

关键词：空调系统；节能减排；绿色船舶；设计分析；

引言

21世纪是人类利用和开发海洋的新时代，也为船舶和海洋工程行业带来了新的机遇和挑战。目前，随着中国经济的快速发展，国家提出了节能减排的环境理念，这也对航运业的节能提出了更高的要求。作为船舶的主要电气设备，空调系统必须首先采取节能措施，空调系统的设计必须符合节能和环境保护原则，既能节约能源，又能间接改善环境。

一、船舶空调设计系统设计规范

1 空气清新程度

对于长期居住在船上的船员来说，保持船上新鲜空气非常重要，这与空调系统密切相关。每个空调都有自己的新鲜空气供应参数。国际标准还为这类设施规定了严格的标准，规定每人每小时新鲜空气的供应不得少于2.4厘米，无限制飞行区的情况与限制飞行区不同。新鲜空气的供应应超过总空气的50%，而供应在设计空调提供的空气总量时，还必须考虑船舶腔内的热量损失和热量交换。在分配空气和通风时，首先要考虑到船舶工作人员的舒适性，努力为船舶工作人员提供舒适的环境。

2 温度和相对湿度

相对温度和湿度对船上的人的正常生活很重要一般来说，船舶的温度应与外部温度控制在6至10度以下。在相对温度方面，人们对相对湿度的敏感性较低。一般来说，在正常生活中，相对湿度较舒适50%。在相关规定中，冬季和夏季温度和相对湿度不同，室内室外温度差异也很明显。夏季室内温度一般在24 ~ 28摄氏度之间，室内室外温度差6 ~ 10摄氏度，相对湿度约50%，冬季室内温度在19 ~ 22摄氏度之间，相对湿度略低于夏季。但是，船上系统消耗大量能源，确定相对温度和湿度时不仅考虑到船上工作人员的舒适程度，而且考虑到整个空调系统的负荷、大小和费用，整个船上空调系统的设计不能忽视这一点。

3 空调系统设计规范

虽然船上的空调系统对船舶安全没有严重影响，但在建立空调系统时必须考虑许多因素，例如空调效率或材料选择，有关机构在材料和系统选择方面有明确的规则 例如，空调通风附件必须符合船舶通风附件的技术要求，空调配件也必须符合船舶通风附件的技术要求。 空调风管部分还应符合船舶及其附件的空气系统风管的公称尺寸。这些空调系统的设计要求必须严格遵守生产率和舒适性方面的要求，以便在船上设计高效、经济的空调系统。

4 空调系统节能设计的要求

安全的地方。船舶空调系统的改造不仅应注重功能，而且应在节能改造后监测船舶电气设备的安全。由于地理上的限制，船只通常长途航行，使得与内陆国家的通信和技术共享相对困难。意外的安全问题可能造成严重后果，甚至导致整个人口的毁灭。由于海洋的相对湿度，空调系统等电气设备更容易受到电化学腐蚀，造成安全问题。因此，在为船舶设计节能空调系统时，不仅应注意节能问题，而且应注意空调系统的安全风险，及时分析故障原因，并制定适当措施，确保船舶航行安全成本效益高。船舶空调系统的现代化不仅应注重节能，而且应注重成本效益。虽然船舶空调系统的修复费用昂贵，但如果能源节约低于成本，整个修复就失去意义。因此，在设计船舶空调节能时，必须考虑到安装、改造和具体使用的成本，以便最大限度地提高成本效益。

二、整体设计思路分析

1 风道系统设计

空气调节系统是空调系统设计的重要组成部分，可提高空气阻力和能耗。因此，在设计空气处理系统时，基本原则必须是减少气流阻力，特别是减少回油管。如果设计不合理，不但空气阻力增大，而且空气回流受阻。在设计风管系统时，可以通过定义合理的送风和回风、缩短风管长度、减少管道的弯曲部分以及降低总的风量来节省能源。消除传统的固定体积空调系统，采用可变体积系统，根据船舶内部负荷自动调整空气量，以减少能源损失；可以用大温差发风。与传统的送风方式相比，这种送风方式具有减少空气传播和能耗而不改变人的舒适度的优点。

2 水系统设计

供水系统是空调系统的重要组成部分。为了节约能源，供水系统必须保持平衡，以达到最佳室内温度和最低空调能耗。节能供水系统的设计可以从以下几个方面开始。管道布局。通常，空调系统中有两种类型的管道放置:相同的轴和不同的轴。对于节能空调系统，最好选择不同的管道布局。成本降低的原因是，不同的流程使用的循环管网少于相同的流程。此外，将不同的处理系统和不同数量的水结合起来，可以大大减少能源消耗并节约能源。流量控制。在传统的空调系统中，泵的工作速度是恒定的，并且始终以额定转速运行，而不会产生很大的负荷，从而导致能源浪费。随着变频技术的深入，我们可以使用变速调节泵根据所需负荷自动调节泵的流量，然后调整泵的速度，实现节能目标。调整传热温度差和回水管温度差。在空调系统中，在不改变传热系数的情况下传输一定量的热量。传热温度差越大，加热面越小，所需设备越小，金属消耗越低。因此，可以通过增加传热温度差和回水管温度差来降低能耗。

3 设计负荷确定

设计节能时，不仅要考虑其功能和影响，还要考虑其工作负荷。在传统的船舶空调负荷计算中，通常选择估算方法，但得出的负荷值往往过高。在实践中，通常根据总负荷选择设备的能力，同时增加固定幅度。因此，设备的估计容量远远大于实际容量。在实践中，空调系统通常在部分负荷下运行，导致大量能源浪费。因此，设计载荷必须通过精确计算，并在可能的情况下通过估算方法来确定。在满足运行负荷要求的前提下，应选择最小公差，选择可调负荷模型，满足变工况要求，以满足船舶规格要求，实现节能目标。

4 热舒适指标控制

船舶空调系统配置中，基于舒适性指标的供暖通风空调系统运行控制方法是热舒适性指标控制。与传统的控制方法不同，它不再使用室内空气湿度和温度作为控制措施，而是使用平均预测指标(PMV)或标准有效温度参数(SET*)来设计船舶空调系统，并使用非常智能的控制技术，例如模糊控制和在所谓的直接控制中，控制参数主要是使用传感器测量船舶内部环境中的PMV或SET*，并使用各种控制技术修改参数，以便在人类舒适领域确定相关参数。这种控制方法需要非常高的控制设备，所用算法复杂、不实用。PWV指数是物理和生理因素的组合，尽管这一指标考虑到许多因素，但鉴于目前的舒适性要求，使用这一指标是完全合理的。

三、结束语

综上所述，船舶空调系统是现代船舶的重要组成部分之一，大大改善了船舶的内部环境以及工作人员和乘客的生活条件，但在制冷和供暖条件下，船舶的能源消耗也很大。由于航运业越来越重视清洁、无害环境和无害环境的船舶的概念，研究和应用节能和减少船舶空调系统排放的技术至关重要。文章通过介绍船舶空调系统设计方案，希望为船舶空调系统的环境设计提出一种新的方法。

参考文献：

[1]刘恩海,蒋园园,潘嘉信,刘诗琦.船舶空调系统方案节能设计研究[J].节能,2017,36(02):36-38+70+3.

[2]李崇,李亚文.船舶空调系统的节能设计[J].工程建设与设计,2016(08):77.

[3]蔡秀安.浅谈液货船中央空调的设计[J].制冷，2010（2）：83-87.