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摘 要： 摘 要：船舶暖通系統(tǒng)設(shè)計，采用智能風機盤管控制各居住艙室內(nèi)溫度，滿足不同人員對艙室溫度需求。同時，利用主機缸套水和廢氣鍋爐水為溴化鋰機組制冷提供動力源，加上轉(zhuǎn)輪式空調(diào)器(AHU)利用回風能量預處理空調(diào)新風，提高空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效果。此設(shè)計方案在國內(nèi)船舶行業(yè)尚
摘 要：船舶暖通系統(tǒng)設(shè)計，采用智能風機盤管控制各居住艙室內(nèi)溫度，滿足不同人員對艙室溫度需求。同時，利用主機缸套水和廢氣鍋爐水為溴化鋰機組制冷提供動力源，加上轉(zhuǎn)輪式空調(diào)器(AHU)利用回風能量預處理空調(diào)新風，提高空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效果。此設(shè)計方案在國內(nèi)船舶行業(yè)尚屬首次。該設(shè)計方案在溴化鋰機組布置時充分考慮了減搖措施，并在空調(diào)器和風機盤管布置時綜合考慮了操作、維護的方便性，使本項目暖通系統(tǒng)不僅非常節(jié)能，而且安全可靠、維護方便。
關(guān)鍵詞：溴化鋰機組;風機盤管;轉(zhuǎn)輪空調(diào)器(AHU);暖通系統(tǒng)
1 前言
常規(guī)船舶室內(nèi)暖通系統(tǒng)設(shè)計采用電動壓縮機壓縮制冷，通過調(diào)節(jié)典型艙室的回風量控制空調(diào)器送風溫度來維持全船艙室舒適性;采用單根空調(diào)送風總管方式供多個艙室送風;在制冷過程中，無論是活塞式壓縮機還是螺桿式壓縮機，都需消耗大量的電能作為動力源，導致暖通系統(tǒng)能耗高;艙室溫度只能靠手動調(diào)節(jié)艙室內(nèi)送風量進行控制，風量調(diào)小時艙室新風量也同時減少，影響艙室舒適性;并且當單個艙室風量調(diào)整時，同一主風管上其他艙室的溫度也隨之變化并相互影響。
本文介紹一種新型船用智能暖通系統(tǒng)設(shè)計方案及安裝技術(shù)，解決常規(guī)船舶暖通系統(tǒng)存在的缺點。
2 智能暖通系統(tǒng)設(shè)計原理
節(jié)能智能暖通系統(tǒng)分為三部分：制冷部分、空氣處理部分和溫控部分。
2.1 制冷部分
本項目采用溴化鋰機組作為主要制冷源，在船舶正常航行時替代常規(guī)船上的氟利昂壓縮機組。溴化鋰機組運行時，利用船上廢氣鍋爐水和缸套水混合成 95 ℃的熱水(以下簡稱余熱利用系統(tǒng))作為制冷動力源。
溴化鋰機組的制冷原理是：利用溴化鋰吸收水蒸氣→溴化鋰水溶液遇熱蒸發(fā)所含水分→水蒸氣冷卻成冷凝水→冷凝水低壓汽化吸熱實現(xiàn)制冷。
溴化鋰機組在運行過程中幾乎沒有運動部件，無動能損耗，故節(jié)能效果好、且設(shè)備運行磨損小、運行噪音低，也減少了船舶的振動和噪音源。
該設(shè)計方案備有兩臺螺桿式壓縮機組作為備用制冷機組，當船舶在拋錨、碼頭靠泊或其它類似工況運行時，余熱利用系統(tǒng)中的水溫不能滿足溴化鋰機組運行要求時，可轉(zhuǎn)換使用螺桿壓縮機作為制冷機，不影響居住艙室的舒適性。
2.2 空氣處理部分
該設(shè)計方案空調(diào)器帶有回收轉(zhuǎn)輪，運行時利用轉(zhuǎn)輪回收空調(diào)回風中的冷量，并用于預處理空調(diào)新風，起到節(jié)能效果;同時讓該風量全部排出，回風和新風之間無交換，確保空調(diào)器艙室送風為全新風、無污染。
2.3 溫控部分
每個艙室均利用智能風機盤管控制溫度。智能風機盤管采用無刷變速直流電機，通過探測本艙室溫度控制風機盤管運行狀態(tài)。在此系統(tǒng)中，智能風機盤管處理艙室回風，并與空調(diào)器提供的定量新風混合送入艙室，通過控制回風溫度和回風風量最終控制艙室溫度舒適性;來自空調(diào)器的空調(diào)新風風量由智能風機盤管新風口的定風量閥控制。由于新風風量來自空調(diào)器且風量由定風量閥控制，故送入艙室內(nèi)的新風量固定不變，保證了艙室內(nèi)空氣新鮮度及舒適性。
2.4 系統(tǒng)整體運行
(1)制冷工況
溴化鋰在余熱利用系統(tǒng)的作用下運行并冷卻冷媒水系統(tǒng)，冷媒水系統(tǒng)將一部份水提供給空調(diào)器;空調(diào)器通過回收轉(zhuǎn)輪利用艙室回風冷量對新風進行第一次冷卻，再利用冷媒水系統(tǒng)對新風智能風機盤管進行第二次冷卻;冷媒水系統(tǒng)將另一部份水提供給智能風機盤管，用于控制艙室回風溫度;智能風機盤管通過調(diào)控回風溫度，并與空調(diào)器所供新風混合后送入艙室，最終控制艙室溫度。
(2)制熱工況
空調(diào)器通過轉(zhuǎn)輪利用艙室回風熱量對新風進行第一次加熱;再利用余熱系統(tǒng)對新風智能風機盤管進行第二次加熱;當余熱利用系統(tǒng)熱量不能滿足采暖工況時，可通過手動轉(zhuǎn)換模式將熱水加熱改為電加熱對新風進行第二次加熱;智能風機盤管通過自帶的電加熱器加熱艙室回風，并與空調(diào)器所供新風混合后送入艙室，最終控制艙室溫度。
智能暖通系統(tǒng)原理圖，如圖 1 所示。
3 智能暖通系統(tǒng)設(shè)備布置
3.1 溴化鋰機組
溴化鋰機組為制冷源，運行對船舶的平穩(wěn)性要求特別高，船舶的晃動會嚴重影響其制冷效率。本船雖設(shè)置減搖系統(tǒng)，但為減少溴化鋰設(shè)備晃動，在設(shè)備安裝位置上也做了優(yōu)化考慮，如圖 2 所示。
將溴化鋰機組布置在船舶的最下層甲板(內(nèi)底甲板)，以減小溴化鋰機組的晃動弧度;船舶運行時橫搖是以船底龍骨線為中心軸線左右晃動，故在高度上離龍骨線越近，晃動幅度越小;同樣，在水平面上也盡量靠近龍骨線以減少設(shè)備晃動。
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由于受溴化鋰機組內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響，沿其切線方向晃動對其制冷效果的影響遠遠大于其軸線方向，故在設(shè)備布置時，溴化鋰機組軸線與船舶龍骨線垂直。
3.2 空調(diào)器
帶回收轉(zhuǎn)輪的空調(diào)器是常規(guī)空調(diào)器高度的 2 倍，高度達到 2 230 mm;同時受空調(diào)器室布置位置、形狀、大小等因素影響 , 空調(diào)器排風口位于設(shè)備頂部;由于甲板之間凈空高度僅 3 000 mm，為了滿足布置空調(diào)器和頂部排風管，將設(shè)備安裝基座高度降為 50 mm。但當安裝基座降低到 50 mm 時，空調(diào)器自帶的冷凝水疏水閥安裝不能滿足 160 mm 高度要求，空調(diào)器無法正常排出凝水;為解決冷凝水泄放問題，將冷凝管先引到下層甲板，然后在凝水管端部安裝疏水閥;另外，因空調(diào)器高度太高，空調(diào)風管布置時擋住了檢修門開啟。為此，將空調(diào)器檢修門開關(guān)由合頁式改為整板可拆式。
3.3 風機盤管
鑒于本船居住艙室較小，為充分利用艙室空間，將智能風機盤管布置在衛(wèi)生單元三角區(qū)域，如圖 3 所示。
考慮衛(wèi)生單元三角區(qū)域空間狹小，智能風機盤管布置采取了下列措施：
(1)新風口和送風口位置優(yōu)化設(shè)計
因 送 風 管 尺 寸 為 Φ125 mm， 而 新 風 管 為 Φ80 mm，為避免大尺寸風管穿過衛(wèi)生單元頂部與其他設(shè)備互相干涉，對智能風機盤管新風口和送風口位置進行優(yōu)化設(shè)計，即將送風管布置在靠艙室的外側(cè)、新風管布置在內(nèi)側(cè)，降低了衛(wèi)生單元頂部管路布置和安裝的難度;
(2)冷媒水進出口位置優(yōu)化設(shè)計
智能風機盤管利用冷媒水冷卻艙室回風，冷媒水進出口有開關(guān)閥、溫度計和壓力表，并且冷媒水管還需包覆保溫隔熱棉，需要較大的安裝及操作空間，故在設(shè)計冷媒水進出口時將其布置在靠近艙室側(cè)的檢修門背后;
(3)固定風機盤管的衛(wèi)生單元壁板加強設(shè)計
因智能風機盤管重量約有 10 kg，常規(guī)衛(wèi)生單元壁板因強度太弱而不能承受智能風機盤管的重量，為此需加強壁板：在相應位置壁板內(nèi)預制 [ 形加強材，將智能風機盤管安裝固定在此加強材上;在確定 [ 形加強材位置時，為確保對位準確，將智能風機盤管材料 / 樣品提前提供給衛(wèi)生單元廠家作參考對照;
(4)三角區(qū)域檢修門優(yōu)化設(shè)計
因智能風機盤管回風口布置位置有限，將回風口布置在檢修門上。但常規(guī)檢修門為合頁形式，在檢修門開關(guān)時因回風格柵與回風管口相互擠壓導致開關(guān)困難，故對檢修門進行了特別設(shè)計，可以將檢修門整體拆下，避免了上述問題發(fā)生
5)風機盤管回風濾器設(shè)計
雖然智能風機盤管本體帶有濾器，但因空間限制對濾器清洗工作難度較大。為了方便智能風機盤管濾器檢修，選用了帶濾網(wǎng)的回風格柵，使用人員可以在艙室內(nèi)輕易維護;
(6)風機盤管回風管固定支架優(yōu)化設(shè)計
常規(guī)風管固定吊架焊接在船體結(jié)構(gòu)上，而智能風機盤管回風管支架則是通過螺栓固定在三角區(qū)域的攔水扁鐵上。當衛(wèi)生單元背后的黑灰水管需要檢修時，不僅可以拆下風機盤管和回風管，也可以拆下回風管固定吊架，為檢修衛(wèi)生單元提供寬敞的檢修空間。
4 結(jié)束語
隨著人們生活水平的不斷提升，對居住環(huán)境舒適性的要求也越來越高。同時，由于能源的緊缺、油價的上漲以及節(jié)能意識的加強，越來越多的船東由降低設(shè)備采購的成本意識向降低設(shè)備采購、使用和維護的全壽命成本意識轉(zhuǎn)換，智能暖通系統(tǒng)乃大勢所趨。智能風機盤管的使用，為船舶暖通系統(tǒng)設(shè)計提供了新的方向和選擇，相對于通過末端加熱冷風控制室溫的方法，其節(jié)能效果十分明顯。回收轉(zhuǎn)輪空調(diào)器這種全新風節(jié)能空調(diào)器已得到普遍應用，而溴化鋰機組在船舶上的使用也已呈現(xiàn)燎原之勢，掌握智能暖通系統(tǒng)設(shè)計和安裝要求，必將成為船廠之間競爭的核心技術(shù)。 ——論文作者：劉富均，易正生，王冬梅，熊曉陽，劉 瑜
參考文獻
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