船舶空調系統方案研究

卜鋒斌

● （海軍駐上海704所軍代表室，上海 200031）

船舶空調系統方案研究

卜鋒斌

● （海軍駐上海704所軍代表室，上海 200031）

論述了目前船舶空調系統現狀及存在的問題。提出并分析了幾種空調系統解決方案。詳細論述了干盤管加新風空調系統、定風量雙風道系統、變風量空調系統的原理及實際應用的特點?？偨Y出變風量空調是目前船舶空調系統的最佳方案。

船舶空調系統；干盤管加新風空調系統；定風量雙風道系統；變風量空調系統

0 概述

目前，我國海軍艦船空調系統大多還依然沿用 70、80年代的空調技術，雖其結構和形式簡單，安裝、操作方便，基本上能夠滿足艦船艙室環境需求，但其功能較為單一且噪聲偏大，艙室一定程度存在過冷和過熱現象，無法達到舒適性要求，而且也不能適合艦船大型化后所帶來的艙室負荷不均衡現狀。因此，有必要借鑒空調發展的新技術，提高艦船空調系統技術先進性，進一步提升艦船舒適性。

1 目前船舶空調系統現狀及存在的問題

我國大中型船舶中央空調系統一般習慣上較多地采用了以下幾種型式：1）直接式空調系統：系統由直接蒸發式空調裝置直接處理空氣，通過風管將空調風送至各艙室；2）間接式空調系統：系統通常由一臺或數臺冷水機組集中供應冷媒水，在設置于各個不同空調區域的間接式空調器中，水和空氣進行熱交換，然后通過風管將空調風送至各有關艙室。

無論上述哪一種空調方式，無一例外地采用了固定風量的定風量系統，并且是按滿足各艙室夏、冬季送風量、換氣次數和新風量要求的最大值確定送風量，空調系統的溫度控制通過回風溫度來對該空調區域進行統一調控，在船舶上由于內部區域劃分的不規則，沒有明顯的物理隔離，往往存在多空調區域回風氣流互串以及空調區域與非空調區域氣流混合的現象，使得回風溫度不能反映艙室的實際負荷狀態，造成負荷控制失調、艙室溫度失控；即使采用典型艙室溫度來控制區域負荷，也往往因為典型艙室選擇困難，造成溫控效果不佳。

在實際使用過程中，空調溫度不能通過末端進行調節，由于用戶負荷的變化，如果系統溫度參數確實需要改變，操作人員必須是經過專業培訓或具有相關工作經驗的專業人員。

空調系統總風量不具有調節性能，各艙室風量也只能通過調節布風器進行手動調節，如果一個艙室調小風量后，勢必造成其它艙室風量的增大，風道內靜壓上升，如果過量節流也會引起艙室噪聲增加，甚至使系統和風機進入不穩定區工作。

總結以上幾點，目前船舶空調存在的主要問題以下幾點：1）空調艙室內溫度不能根據個人需求進行調節；2）艙室內風量在低負荷狀態下顯得過大不能調節；3）艙室內噪音過高，尤其在夜間影響艦員休息。

2 船舶空調系統解決方案分析

針對上述船舶空調所存在的問題，參考空調技術發展的現狀，可以實現船舶空調系統改進的方案主要有干盤管加新風空調系統、定風量雙風道系統和變風量空調系統等。

2.1 干盤管加新風空調系統

現在一般使用的風機盤管加新風空調系統最主要的優點就是可通過風機盤管控制制冷量和供熱量進行局部區域的溫度控制，能夠滿足艙室各自不同的溫度要求，使用更為靈活[1]。但是該種方式的排熱和排濕都是通過空氣冷卻器也就是風機盤管對空氣冷卻和冷凝除濕來實現的，空調系統的冷源一般采用 6℃～8℃的冷媒水，所以通常風機盤管工作在濕工況，盤管的冷凝水在陸用可以通過凝水管順利排出，但是在船舶上，由于空調系統運行平臺隨著船舶出現搖擺和傾斜，凝水問題就成為該種方式在船舶上使用的最大障礙。

而干盤管加新風系統（Fan-coil unit with Fresh Air Systems in Dry Condition）也可以稱為溫濕度獨立控制空調系統（Temperature and Humidity Independent Control Air Conditioning System），風機盤管工作在干工況，即其表面溫度控制在室內露點溫度以上，就不會產生凝水問題，這樣艙室內的熱環境控制和濕環境、空氣品質的控制被分開，溫度控制系統（干盤管系統）負責除去艙室內的顯熱負荷、承擔將艙室內溫度維持在舒適范圍內的任務，濕度控制系統則負責艙室內人員所需的新鮮空氣的輸送和艙室內濕度的調節等。這一獨立的控制策略，使得空調系統對熱、濕、新風的處理過程分開，避免了艙室內的風機盤管冷水問題，同時實現了艙室內的溫度獨立可以調節[2]。

由于該系統同傳統的系統有很大的區別，所以空調系統的設計和安裝布置需要有不同的要求。如冷媒水溫度要求在20℃左右，需要改變現在船舶上提供6℃～8℃冷媒水的冷水機組設計；艙室需要安裝風機盤管系統，提高了安裝空間要求，且干盤管式風機盤管尺寸比一般風機盤管要大很多；采用風機盤管干工況下運行的新風機組與一般的空氣處理設備相比，處理風量相對較小，但單位風量所承擔的熱濕負荷相對較大，需要研制一種新風機組，重點在于研究采用何種方式除濕及再熱。

所以采用干盤管加獨立新風處理空調系統無論在空調運行原理上還是設備的選擇和研制上都同國內現在一般的船舶空調系統存在很大的差異，需要進行更多的設備研制和系統設計工作，在船舶上應用也存在空間安裝問題，目前不適合船舶環境的應用。

2.2 定風量雙風道系統

定風量雙風道（雙參數）系統（Double Duct Air System）有兩條送風道，分別送冷風和熱風，冷風和熱風在每個房間的混合箱內按一定比例混合，再送入室內[3]。雙風道系統中冷風的送風溫度通過調節冷凍水流量保持某一恒定溫度。熱風直接利用回風，利用了室內熱量，雙風道系統的總的送風量保持不變，既熱風和冷風的風量總和一定，混合箱功能：1）根據房間設定的溫度和負荷調節冷、熱風比例；2）保持送風量恒定。

該系統在夏季送風是新風與回風的混氣空氣，即有一部分新風未經冷卻去濕處理。當室外空氣潮濕或個別房間濕負荷大時，無法滿足夏季調節要求。為保證系統有足夠大的除濕能力。夏季冷風（處理后）的露點通常比單風道的低，避免在夏季新風濕度很高的情況下送入艙室的空氣濕度過高。

定風量雙風道系統在國內設計的船舶上沒有應用的實例，國外則主要在俄羅斯船舶上有使用。由于其可以通過艙室混合箱（一般采用手動調節）根據艙室內負荷調節冷風和熱風的送風比例，從而達到調節艙室溫度的目的，且不論熱風和冷風的送風比例如何，其總的送風量保持不變，但無法實現各個艙室內風量調節的需求，且艙室內噪音值和原來的定風量系統相比沒有改進。

雙風道系統技術簡單，不需要復雜的控制技術和策略，但是在船舶上應用最大的障礙是其風道比單風道系統相比多出了一個風道，增加了船舶空調系統安裝的難度。在船舶空間有限的情況下無法實現雙風道空調系統。

2.3 變風量空調系統

變風量系統（Variable Air Volume, VAV）是通過控制風量來保證空調區域溫濕度要求的空調系統，具有單個區域控制能力、局部區域運行的靈活性以及好的節能性等優點[4]。與一般定風量系統相比，變風量系統能更有效地調節局部區域的溫度，實現溫度的獨立控制，避免在局部區域產生過冷或過熱現象。

變風量空調系統與現在普遍采用的定風量空調系統在組成結構上差別不大，只是強化了系統控制技術的應用，在使用和安裝上不會要求對船舶現有環境做大的改變。在變風量空調系統船舶應用研究上，我國一些新型艦船上已經開始引入更為先進的變風量系統，部分艦船已經實船使用，使用情況較為理想。目前，國內一些專業船舶設備研究單位已經對變風量空調系統開展了大量的系統設計及系統設備應用等研究工作，并開發出部分船舶用變風量空調所有核心設備，初步具備應用與推廣條件。

3 結論

變風量空調系統在船舶上應用與現在普遍使用的定風量空調系統相比對船舶使用和安裝環境要求變化不大，與干盤管加新風空調系統及定風量雙風道系統相比具有更大的應用優勢。

船舶變風量系統性能和發展空間已經得到了肯定。船舶空調采用變風量空調系統是技術發展的必然趨勢。在變風量系統的理論和應用研究上，國內已經和國際水平接軌，在核心部件的制造技術和系統集成能力上，經過幾年的努力，已經具備了自主開發能力，船舶變風量空調系統的自主研發無論在設計上還是在制造工藝上都具備了較為成熟的條件，因此，變風量空調系統是目前船舶上實現舒適性指標控制的較為理想的選擇。

[1]陸亞俊.暖通空調[M].北京: 中國建筑工業出版社出版, 2009.

[2]江億.溫濕度獨立控制空調系統[M].北京: 中國建筑工業出版社出版, 2006.

[3]陳琪.干盤管加獨立新風系統若干問題的分析研究[J].陜西建筑, 2011(8): 25-27.

[4]葉大法, 楊國榮.變風量空調系統設計[M].北京: 中國建筑工業出版社出版, 2007.

我國節能變壓器市場發展現狀

當前，傳統變壓器行業出現產能過剩困境。國家已將節能變壓器納入財政補貼推廣范圍，并開始鼓勵發展節能型、智能化的配電變壓器產品。

對于節能變壓器行業來說，這不失為一個利好消息。節能型變壓器叫好不叫座的原因除了在技術層面上有瓶頸外，最根本的原因是價格太高，成本太大。進一步完善落實國家標準與價格補貼機制對于節能變壓器的推廣有很大的作用。

變壓器能效標準是電力標準化工作的重點之一，截至到目前出臺的一系列的行業標準配電變壓器能效技術經濟評價導則，對促進老舊變壓器的替換、能效降低，起到了積極的作用。《節能產品惠民工程高效節能配電變壓器推廣實施細則》的出臺，對深陷成本壓力的節能變壓器行業來說，無異于一劑強心針。未來，我國節能工作的難度及挑戰將會越來越大。在結構節能見效緩慢的情況下，利用技術手段提高能效水平就成為現階段推進節能工作的一個重要支撐點。而技術節能要想獲得發展空間，就需要制定可行管用的標準體系。

節能變壓器擁有巨大的市場需求，其迎來了前所未有的發展機遇。企業應該做好打持久戰的心理準備，練好內功，不斷的向變壓器產業上下游延伸，從產品的差異化及特色服務入手，逐漸從原來的單一產品供應商向用戶的綜合服務供應商轉變，不斷的提高產品的附加值和企業利潤，實現企業的可持續發展。另一方面節能變壓器的各項國家標準和價格補貼制度也需要進一步的完善，加大國家標準與價格補貼的落實力度。

The Study of Marine Air Conditioning System

BU Feng-bin
(Navy Representative Office of No.704 Research Institute, CSIC, Shanghai 200031, China)

This paper describes the existing problems of the marine air conditioning system, and gives some solutions and analysis.The principles and characteristics of the fan-coil unit with fresh air systems in dry condition, double duct air system and variable air volume system are described.It is approved that variable air volume system is one of the best schemes.

marine air conditioning system; fan-coil unit with fresh air systems in dry condition; double duct air system, variable air volume system

U664.86

A

卜鋒斌（1978-），男，工程師。研究方向：艦船機電設備工作。