船舶空调系统方案研究

卜锋斌

● （海军驻上海704所军代表室，上海 200031）

船舶空调系统方案研究

卜锋斌

● （海军驻上海704所军代表室，上海 200031）

论述了目前船舶空调系统现状及存在的问题。提出并分析了几种空调系统解决方案。详细论述了干盘管加新风空调系统、定风量双风道系统、变风量空调系统的原理及实际应用的特点。总结出变风量空调是目前船舶空调系统的最佳方案。

船舶空调系统；干盘管加新风空调系统；定风量双风道系统；变风量空调系统

0 概述

目前，我国海军舰船空调系统大多还依然沿用 70、80年代的空调技术，虽其结构和形式简单，安装、操作方便，基本上能够满足舰船舱室环境需求，但其功能较为单一且噪声偏大，舱室一定程度存在过冷和过热现象，无法达到舒适性要求，而且也不能适合舰船大型化后所带来的舱室负荷不均衡现状。因此，有必要借鉴空调发展的新技术，提高舰船空调系统技术先进性，进一步提升舰船舒适性。

1 目前船舶空调系统现状及存在的问题

我国大中型船舶中央空调系统一般习惯上较多地采用了以下几种型式：1）直接式空调系统：系统由直接蒸发式空调装置直接处理空气，通过风管将空调风送至各舱室；2）间接式空调系统：系统通常由一台或数台冷水机组集中供应冷媒水，在设置于各个不同空调区域的间接式空调器中，水和空气进行热交换，然后通过风管将空调风送至各有关舱室。

无论上述哪一种空调方式，无一例外地采用了固定风量的定风量系统，并且是按满足各舱室夏、冬季送风量、换气次数和新风量要求的最大值确定送风量，空调系统的温度控制通过回风温度来对该空调区域进行统一调控，在船舶上由于内部区域划分的不规则，没有明显的物理隔离，往往存在多空调区域回风气流互串以及空调区域与非空调区域气流混合的现象，使得回风温度不能反映舱室的实际负荷状态，造成负荷控制失调、舱室温度失控；即使采用典型舱室温度来控制区域负荷，也往往因为典型舱室选择困难，造成温控效果不佳。

在实际使用过程中，空调温度不能通过末端进行调节，由于用户负荷的变化，如果系统温度参数确实需要改变，操作人员必须是经过专业培训或具有相关工作经验的专业人员。

空调系统总风量不具有调节性能，各舱室风量也只能通过调节布风器进行手动调节，如果一个舱室调小风量后，势必造成其它舱室风量的增大，风道内静压上升，如果过量节流也会引起舱室噪声增加，甚至使系统和风机进入不稳定区工作。

总结以上几点，目前船舶空调存在的主要问题以下几点：1）空调舱室内温度不能根据个人需求进行调节；2）舱室内风量在低负荷状态下显得过大不能调节；3）舱室内噪音过高，尤其在夜间影响舰员休息。

2 船舶空调系统解决方案分析

针对上述船舶空调所存在的问题，参考空调技术发展的现状，可以实现船舶空调系统改进的方案主要有干盘管加新风空调系统、定风量双风道系统和变风量空调系统等。

2.1 干盘管加新风空调系统

现在一般使用的风机盘管加新风空调系统最主要的优点就是可通过风机盘管控制制冷量和供热量进行局部区域的温度控制，能够满足舱室各自不同的温度要求，使用更为灵活[1]。但是该种方式的排热和排湿都是通过空气冷却器也就是风机盘管对空气冷却和冷凝除湿来实现的，空调系统的冷源一般采用 6℃～8℃的冷媒水，所以通常风机盘管工作在湿工况，盘管的冷凝水在陆用可以通过凝水管顺利排出，但是在船舶上，由于空调系统运行平台随着船舶出现摇摆和倾斜，凝水问题就成为该种方式在船舶上使用的最大障碍。

而干盘管加新风系统（Fan-coil unit with Fresh Air Systems in Dry Condition）也可以称为温湿度独立控制空调系统（Temperature and Humidity Independent Control Air Conditioning System），风机盘管工作在干工况，即其表面温度控制在室内露点温度以上，就不会产生凝水问题，这样舱室内的热环境控制和湿环境、空气品质的控制被分开，温度控制系统（干盘管系统）负责除去舱室内的显热负荷、承担将舱室内温度维持在舒适范围内的任务，湿度控制系统则负责舱室内人员所需的新鲜空气的输送和舱室内湿度的调节等。这一独立的控制策略，使得空调系统对热、湿、新风的处理过程分开，避免了舱室内的风机盘管冷水问题，同时实现了舱室内的温度独立可以调节[2]。

由于该系统同传统的系统有很大的区别，所以空调系统的设计和安装布置需要有不同的要求。如冷媒水温度要求在20℃左右，需要改变现在船舶上提供6℃～8℃冷媒水的冷水机组设计；舱室需要安装风机盘管系统，提高了安装空间要求，且干盘管式风机盘管尺寸比一般风机盘管要大很多；采用风机盘管干工况下运行的新风机组与一般的空气处理设备相比，处理风量相对较小，但单位风量所承担的热湿负荷相对较大，需要研制一种新风机组，重点在于研究采用何种方式除湿及再热。

所以采用干盘管加独立新风处理空调系统无论在空调运行原理上还是设备的选择和研制上都同国内现在一般的船舶空调系统存在很大的差异，需要进行更多的设备研制和系统设计工作，在船舶上应用也存在空间安装问题，目前不适合船舶环境的应用。

2.2 定风量双风道系统

定风量双风道（双参数）系统（Double Duct Air System）有两条送风道，分别送冷风和热风，冷风和热风在每个房间的混合箱内按一定比例混合，再送入室内[3]。双风道系统中冷风的送风温度通过调节冷冻水流量保持某一恒定温度。热风直接利用回风，利用了室内热量，双风道系统的总的送风量保持不变，既热风和冷风的风量总和一定，混合箱功能：1）根据房间设定的温度和负荷调节冷、热风比例；2）保持送风量恒定。

该系统在夏季送风是新风与回风的混气空气，即有一部分新风未经冷却去湿处理。当室外空气潮湿或个别房间湿负荷大时，无法满足夏季调节要求。为保证系统有足够大的除湿能力。夏季冷风（处理后）的露点通常比单风道的低，避免在夏季新风湿度很高的情况下送入舱室的空气湿度过高。

定风量双风道系统在国内设计的船舶上没有应用的实例，国外则主要在俄罗斯船舶上有使用。由于其可以通过舱室混合箱（一般采用手动调节）根据舱室内负荷调节冷风和热风的送风比例，从而达到调节舱室温度的目的，且不论热风和冷风的送风比例如何，其总的送风量保持不变，但无法实现各个舱室内风量调节的需求，且舱室内噪音值和原来的定风量系统相比没有改进。

双风道系统技术简单，不需要复杂的控制技术和策略，但是在船舶上应用最大的障碍是其风道比单风道系统相比多出了一个风道，增加了船舶空调系统安装的难度。在船舶空间有限的情况下无法实现双风道空调系统。

2.3 变风量空调系统

变风量系统（Variable Air Volume, VAV）是通过控制风量来保证空调区域温湿度要求的空调系统，具有单个区域控制能力、局部区域运行的灵活性以及好的节能性等优点[4]。与一般定风量系统相比，变风量系统能更有效地调节局部区域的温度，实现温度的独立控制，避免在局部区域产生过冷或过热现象。

变风量空调系统与现在普遍采用的定风量空调系统在组成结构上差别不大，只是强化了系统控制技术的应用，在使用和安装上不会要求对船舶现有环境做大的改变。在变风量空调系统船舶应用研究上，我国一些新型舰船上已经开始引入更为先进的变风量系统，部分舰船已经实船使用，使用情况较为理想。目前，国内一些专业船舶设备研究单位已经对变风量空调系统开展了大量的系统设计及系统设备应用等研究工作，并开发出部分船舶用变风量空调所有核心设备，初步具备应用与推广条件。

3 结论

变风量空调系统在船舶上应用与现在普遍使用的定风量空调系统相比对船舶使用和安装环境要求变化不大，与干盘管加新风空调系统及定风量双风道系统相比具有更大的应用优势。

船舶变风量系统性能和发展空间已经得到了肯定。船舶空调采用变风量空调系统是技术发展的必然趋势。在变风量系统的理论和应用研究上，国内已经和国际水平接轨，在核心部件的制造技术和系统集成能力上，经过几年的努力，已经具备了自主开发能力，船舶变风量空调系统的自主研发无论在设计上还是在制造工艺上都具备了较为成熟的条件，因此，变风量空调系统是目前船舶上实现舒适性指标控制的较为理想的选择。

[1]陆亚俊.暖通空调[M].北京: 中国建筑工业出版社出版, 2009.

[2]江亿.温湿度独立控制空调系统[M].北京: 中国建筑工业出版社出版, 2006.

[3]陈琪.干盘管加独立新风系统若干问题的分析研究[J].陕西建筑, 2011(8): 25-27.

[4]叶大法, 杨国荣.变风量空调系统设计[M].北京: 中国建筑工业出版社出版, 2007.

我国节能变压器市场发展现状

当前，传统变压器行业出现产能过剩困境。国家已将节能变压器纳入财政补贴推广范围，并开始鼓励发展节能型、智能化的配电变压器产品。

对于节能变压器行业来说，这不失为一个利好消息。节能型变压器叫好不叫座的原因除了在技术层面上有瓶颈外，最根本的原因是价格太高，成本太大。进一步完善落实国家标准与价格补贴机制对于节能变压器的推广有很大的作用。

变压器能效标准是电力标准化工作的重点之一，截至到目前出台的一系列的行业标准配电变压器能效技术经济评价导则，对促进老旧变压器的替换、能效降低，起到了积极的作用。《节能产品惠民工程高效节能配电变压器推广实施细则》的出台，对深陷成本压力的节能变压器行业来说，无异于一剂强心针。未来，我国节能工作的难度及挑战将会越来越大。在结构节能见效缓慢的情况下，利用技术手段提高能效水平就成为现阶段推进节能工作的一个重要支撑点。而技术节能要想获得发展空间，就需要制定可行管用的标准体系。

节能变压器拥有巨大的市场需求，其迎来了前所未有的发展机遇。企业应该做好打持久战的心理准备，练好内功，不断的向变压器产业上下游延伸，从产品的差异化及特色服务入手，逐渐从原来的单一产品供应商向用户的综合服务供应商转变，不断的提高产品的附加值和企业利润，实现企业的可持续发展。另一方面节能变压器的各项国家标准和价格补贴制度也需要进一步的完善，加大国家标准与价格补贴的落实力度。

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

卜锋斌（1978-），男，工程师。研究方向：舰船机电设备工作。