船舶小型空調系統常見問題及解決對策

鄒林峰　顧偉峰

摘? 要：近些年來，隨著船舶工業的不斷發展，船舶已經成為我國主要的水上交通工具，它在水上作業和運輸領域的意義日益重大。為了讓工作人員擁有一個完美的工作環境，船舶必須完善本身的空調系統，該文將對船舶空調系統的組成、設計的要求與規范、船舶空調系統的常見問題、問題的解決方案、如何進行空調節能等方面進行分析，以期空調系統在船舶上發揮更大的作用。

關鍵詞：船舶;空調系統;常見問題;解決對策;節能

中圖分類號：U665? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

隨著船舶工業的不斷發展，它在水上作業和運輸領域的意義日益重大。因此，為了給船舶工人提供更好的工作環境，有必要安裝空調系統。為了保證空調系統的功能和價值，不僅要研究分析空調設計的規范和要點，還要針對常見問題制定有針對性的措施。

1 船舶和船舶空調系統

1.1 船舶的發展歷史

獨木舟最早出現在中國，并且獨木舟的制作方法也十分簡單，就是將木頭挖空。獨木舟的出現是船舶發展史上的巨大進步，人們也不再使用木筏出行。但是木筏的制作方法比獨木舟簡單得多，獨木舟的制作是要按照一定的操作流程的。獨木舟也是船舶最早的原型。商朝和漢代的造船技術更加長進，木板船最早出現在商朝。到了宋朝，我國的船舶事業更上一層樓，船上已經開始使用指南針。最大、最牢固的船舶業于15世紀在中國制造出來。蒸汽船和鐵船則于18世紀和19世紀分別出現，船舶事業又開始向新的進程發展。

1.2 船舶空調系統的介紹

船舶空調系統一般是由冷熱源、空氣處理設備、空氣輸配和自動控制組成的。

船舶空調系統根據其使用對象的不同要求具有不同的特點。根據空調系統的不同特點，可以從不同的角度進行分析，分類方法有很多種。根據冷卻盤管內的冷卻介質，可分為直接蒸發系統和間接冷卻空調系統;根據風管內空氣流量的分類，可分為高速系統和低速系統;最后，根據空調艙室內負荷所采用的不同傳輸介質，可分為全空氣系統、全水系統和風水系統[1]。

2 船舶空調系統設計考慮要點

船舶空調系統設計包括6個要點。1）船舶在日常航行時經常會出現顛簸搖晃現象，所以要求設備在復雜海況下或船舶日常運行過程中可以進行正常運行。2）船舶的工作環境充斥著海風和鹽，所以在選用材料時要多加注意，要選用可以在這種嚴苛環境中長時間工作的。3）考慮使用環境，即設備可全年在環境中使用，并考慮一定的儲備能力。4）設備可以在工作過程中產生噪聲和振動，但是在非工作時間要避免設備出現震動和噪聲。5）要選取尺寸和重量合適的設備，選取的設備工作效率要高，也要注意設備的成本，要互相權衡。6）選取的設備要滿足規范要求，同時也要滿足最低換氣次數和換氣量要求。

3 船舶空調系統設計要求和規范

3.1 溫度與相對濕度

人們的舒適度是與氣溫有關的。一般來說，人們正常工作和生活的舒適氣溫夏季約為25℃，冬季約為22℃。艙內外溫差不宜超過6℃～10℃。人們對空氣的濕度不敏感。一般來說，相對濕度在50%左右。在設計船舶空調的過程時，氣候條件是不可忽視的條件，其對于空調設備的負荷、尺寸、成本有關鍵的影響，進而會影響船舶的整體設計和成本。出于對整體經濟性和節能型的考慮，一般來講不會基于極端的氣候條件，溫度設計參數可以更接近舒適范圍的上限。空調夏季制冷除濕，冬季噴水蒸汽或水加濕，實際上分別保持40%～60%和30%～40%的濕度。

3.2 空氣清新程度

對于小型船舶的空氣新鮮度，與空調系統的新風供給密切相關。根據國際標準《船舶起居艙空調通風設計參數及計算方法》，新風最低供應標準為每人2.4 m3/h[2]。同時，還規定船舶在無限航區內的情況應高于空調總風量的一半，船舶在有限航區內的情況應高于空調總風量的40%。對于空調風量來說，需要考慮的因素是船艙的熱損失和熱量，在換氣和送風過程中，需要有流動性，為船上的人提供更舒適的環境。一般情況下，小型船舶的空氣流速應在0.35 m/s范圍內，理想狀態為0.15 m/s～0.20 m/s。

3.3 設計規范

船舶入級是評價船舶技術狀態的重要方式。船舶入級分為船體和船舶設備。政府船舶檢驗機構或船級社是為船舶入級或維護船舶航行安全而發布的有關船舶結構、性能、系統裝置、設備及材料的安全和質量的一系列技術規定。船舶規范是船舶設計、建造、維護和檢驗的主要依據。

一般來說，設備對于船舶的航行安全是不具有威脅影響的，所以船舶空調不用進行分類。但是對于空調管道系統的布置和材料制造，各船級社和船舶檢驗機構都有明確的要求。空調管道穿過艙壁或甲板的要求見表1。

另外，空調系統管件需要滿足《船用通風管路通艙管件》的要求，通風附件需要滿足《船用通風附件技術條件》的要求，空調風管吊架需要滿足《風管吊架》的要求，空調風管截面需要滿足《船用通風系統管路和附件的公稱通徑》的要求等。

4 船舶小型空調系統的常見問題

空調系統的運行狀態是船舶室內環境影響的因素之一，并且它的影響因素越來越明顯。現如今，船舶空調系統在運行階段存在許多問題，比較經典的問題主要有以下3個。

4.1 風量調節問題

一般來說，船舶主要是以集中式單風道系統為基礎，代表中央空調系統對送風進行統一處理，經過一定的處理后，再輸送到各船舶機艙配電板。雖然集中式單風道系統造價低，安裝簡單，但在調節風量的過程中操作困難，嚴重時會影響風量。

4.2 風量平衡問題

風量平衡問題主要由2個方面組成。1） 船艙正壓大。在空調系統設計過程中，要多加注意對于空調回風口的設計，如果空調回風口設計較小，送風量較大，特別是當屏蔽裝置阻擋回風時，不可避免地會出現正壓的情況。2）上層建筑回風困難。由于船舶空間有限，回風管道截面較小，船舶艙內氣流不平衡。

4.3 噪聲問題

噪聲是船舶空調系統中常見的問題。根據國家有關規定，船舶生活艙噪聲分貝需控制在60 dB以內。但是，空調系統在運行過程中產生的噪聲通常很大，同時空調級和空時空調級的氣流干擾也會產生一定的噪聲，對船員的生活和工作影響很大。

5 解決方法

5.1 風管風量調節問題

由于船舶艙內送風參數基本相同，只能通過調節空氣分配器來調節艙內送風參數。需要注意的是，在通過空氣分配器調節風量的過程中，為了保證新風量與艙內空氣參數的平衡，需要控制風量的變化范圍。

5.2 風量平衡問題

合理調整百葉窗角度，增大回風口面積，科學布置回風口是解決風量平衡的最佳途徑。或將船艙回風口百葉窗改為絲網式，對加強艙內空氣循環具有積極意義。此外，還可在機艙頂部設置自然通風孔，對加強機艙內空氣循環具有積極意義。

5.3 噪聲問題

對于空調系統的噪聲，最好的解決辦法是通過一些降噪措施來控制噪聲。例如在通風管道或空調中增加吸聲材料，這對降低高頻噪聲有很好的效果。同時，可在空調風機出口加裝消聲裝置，降低噪聲。另外，空調系統噪聲與布風機類型的關系比較密切。目前，空氣分布器分為直接分配式和感應式2種。直配式由于具有低噪聲、低成本的特點，得到了廣泛的應用。

6 針對小型船舶空調系統的節能對策

船舶的續航能力是與空調系統消耗的能源掛鉤的。如果空調消耗的能源過多，船的續航能力自然差，反之，船的續航能力就會增強。那么，我們如何去設計空調系統，以此來減輕其對能源的消耗呢？

6.1 不凝性氣體要進行定期排放

一般來說，空調制冷系統中的不凝氣體多為空氣，而空氣常存在于空調的冷凝器和儲液罐中。當空調系統中含有較多的不凝性氣體時，能耗將明顯增加。因此，機上空調管理人員應定期檢查空調，排出空調系統中的不凝氣體。

6.2 定期放油，避免大量潤滑油進入換熱器

為了讓空調運行得更好，就會在空調系統中使用一些潤滑油。但是潤滑油也是存在不利影響的，會對設備的傳熱產生不好的影響。因為其進入冷凝器和蒸發器時，器內會產生薄膜，薄膜的產生導致耗能增加。那么又該如何去解決呢？可以讓工作人員進行定期檢查，多加注意控制空調潤滑油的油分離器。如果分離器產生問題，工作人員可以進行手動控制，以免大量的潤滑油進入各類設備里面。

6.3 采用變頻技術實現壓縮機的能量調節

為了讓空調壓縮機進行能量調節，通常會讓船舶空調系統在實地工作時處于部分負荷的狀態，而不是一直處于滿負荷狀態，但是需要注意的是，空調本身的制冷量和制冷量之間存在數值差異，會使得制冷量大打折扣，也大幅度增加了空調的能耗。隨著空調變頻技術的發展，空調變頻裝置的成本大大降低。解決上述問題的最好辦法是將變頻技術引入船舶空調。目前，變頻技術已廣泛應用于家用空調中，相信船用空調成熟的變頻技術即將到來。

6.4 采用熱焙交換器降低空調裝置負

換熱器是鋼制矩形殼體內的電動輪對。車輪由大量浸有吸濕鹽的鋁合金薄波紋板組成，形成大量狹窄的氣流通道。轉輪依次將座艙排氣通道和空調新風通道相鄰轉動，交替吸收和釋放熱量和水分到排氣和新風中。這樣，新風的溫度和含水量與排風的含水量接近，既節省了夏季新風的降溫除濕，又節省了冬季的采暖加濕，從而減少了空調裝置的負荷，達到節能的目的。

7 結語

空調系統在船舶領域發揮著不可忽略的作用，所以要注意對其的設計、布置和后期運行。除了要保證空調系統的功能和完整性外，還應根據存在的問題積極制定解決方案，使空調系統在船舶上的作用和價值最大化。

參考文獻

[1]張建華，闞安康，韓厚德.船舶中央空調系統能耗分析及節能措施[J].船舶與海洋工程，2011（1）：59-61.

[2]李敏，李湛.帶蓄冷裝置的熱回收船舶空調系統的設計研究[J].中國修船，2008，21（3）：20-23.