船舶空调系统及设备

一 、 船 舶 空 调 系 统 的 分 类 集 中 式 和 半 集 中 式 船 舶 空 调 装 置 根 据 其 调 节 方 法 的 不 同主 要 有 以 下 几 种 形 式 。1 集 中 式 单 风 管 系 统2 区 域 再 热 式 单 风 管 系 统 3 末 端 再 处 理 式 单 风 管 系 统4 双 风 管 系 统第 三 节 船 舶 空 调 系 统 及 设 备 1 集 中 式 单 风 管 系 统 在 这 种 系 统 中 ， 送 风 由 中 央 空 调 器 统 一 处 理 ， 然 后 通 过 单 风 管 送 到各 个 舱 室 ， 如 图 124所 示 。 由 于 各 舱 室 的 送 风 参 数 相 同 ， 所 以 对 各舱 室 空 气 参 数 的 个 别 调 节 就 只 能 靠 改 变 布 风 器 风 门 的 开 度 ， 即 改 变 送风 量 来 实 现 。 这 种 系 统 比 较 简 单 ， 初 置 费 较 低 ， 在 货 船 上 用 得 最 普 遍 。但 因 采 用 变 量 调 节 ， 调 节 幅 度 不 宜 过 大 ， 否 则 难 以 保 证 舱 室 的 新 风 供给 量 和 室 内 空 气 参 数 基 本 相 等 ， 此 外 ， 调 节 时 还 会 对 其 它 舱 室 的 送 风量 产 生 干 扰 。 2 区 域 再 热 District Reheat式 单 风 管 系 统 这 种 系 统 是 将 中 央 空 调 器 统 一 处 理 后 的 空 气 ， 由 设 在 空 调 器 分 配室 各 隔 离 室 内 或 主 风 管 内 的 二 次 换 热 器 对 送 风 进 行 再 加 热 ， 即 对 送风 温 度 作 进 一 步 调 节 ， 然 后 再 用 单 风 管 送 至 各 个 舱 室 。 这 种 系 统 对 热 负 荷 (绝 对 值 )较 小 的 舱 室 可 少 进 行 或 不 进 行 再 加 热(即 采 用 较 小 的 送 风 温 差 )， 故 一 般 可 不 必 把 送 风 量 过 分 调 小 。新 风回 风 混合室 风机 冷却器预热器 空 气不 处 理再 热 器 3 末 端 再 处 理 式 单 风 管 系 统 这 种 系 统 除 在 中 央 空 调 器 中 对 送 风 作 统 一 处 理 外 ， 还 在 各 舱 室的 布 风 器 内 设 末 端 换 热 器 ， 对 送 风 进 行 末 端 再 处 理 。 末 端 再 处 理 的 方 式 通 常 有 两 种 。一 种 是 末 端 电 再 热 式 ， 即 在 布 风 器 内 设 电 加 热 器 j冬 季 改 变 加 热 电阻 的 阻 值 进 行 变 质 调 节 ， 空 调 器 将 送 风 只 加 热 到 能 满 足 热 负 荷 较低 的 舱 室 对 室 温 的 最 低 要 求 即 可 ， 一 般 为 20 30 ， 夏 季 则 只 能做 变 量 调 节 ， 送 风 温 度 为 11 15 。 这 种 方 法 所 花 费 用 不 多 ， 管理 也 较 简 单 ， 常 在 低 温 海 域 航 行 的 货 船 多 有 使 用 。另 一 种 是 末 端 水 换 热 式 ， 即 在 布 风 器 内 设 水 换 热 器 ， 冬 季 通 以 热水 ， 夏 季 则 通 以 冷 水 ， 如 图 125所 示 。 这 种 系 统 冬 、 夏 都 可 藉 调节 水 量 实 现 变 质 调 节 。 取 暖 工 况 时 送 风 温 度 约 为 15 25 ； 降 温工 况 时 约 为 12 16 。 这 种 系 统 的 空 调 器 只 需 承 担 舱 室 的 部 分 热 、 湿 负 荷 ， 故 送 风 量 可 比 其 它 空 调 器 减 少 1 2 1 3， 有 的 即 可 采用 全 新 风 。 4 双 风 管 系 统 这 种 系 统 的 中 央 空 调 器 如 图 所 示 ， 由 前 、 后 两 部 分 组 成 ， 一 部分 送 风 经 空 调 器 前 部 预 处 理 后 即 经 中 间 分 配 室 送 至 舱 室 布 风 器 ，称 为 一 级 送 风 ， 而 其 余 部 分 则 经 空 调 器 后 部 再 处 理 后 经 后 分 配 室送 至 舱 室 布 风 器 ， 称 为 二 级 送 风 。 这 种 系 统 能 向 舱 室 同 时 供 送 温 度 不 同 的 两 种 空 气 ， 因 此 通 过 调 节 布 风 器两 个 风 门 的 开 度 ， 改 变 两 种 送 风 的 混 合 比 ， 即 可 调 节 舱 室 温 度 ， 冬 、 夏都 可 变 质 调 节 ， 调 节 灵 敏 。 虽 然 空 调 器 和 风 管 系 统 的 重 量 和 尺 寸 较 大 ，但 因 不 需 设 末 端 换 热 器 ， 可 采 用 较 便 宜 的 直 布 式 布 风 器 ， 故 噪 声 低 ， 管理 简 单 ， 当 布 风 器 数 量 较 多 时 总 造 价 比 末 端 再 处 理 式 低 ， 较 适 合 对 空 调性 能 要 求 高 的 客 船 。 在 取 暖 工 况 时 ： 一 级 送 风 温 度 应 控 制 在 15 左 右 ， 二级 送 风 温 度 可 视 外 界 气 候 条 件 而 定 ，一 般 在 29 43 的 范 围 内 ；降 温 工 况 时 ：一 级 送 风 温 度 为 进 风 温 度 加 风 机 温 升(当 不 装 预 冷 器 时 )，二 级 风 温 度 为 11 15 。双 风 管 系 统 问 题 ： 1.下 列 系 统 冬 季 、 夏 季 都 可 变 质 调 节 的 是 ：(1)区 域 再 热 式 单 风 管(2)末 端 电 再 热 式 单 风 管 (3)双 风 管(4)集 中 式 单 风 管2.下 列 空 调 系 统 夏 季 只 能 变 量 调 节 ， 冬 季 可 变 质 调 节 的 是 ：(1)区 域 再 热 式 单 风 管(2)末 端 电 再 热 式 单 风 管 (3)双 风 管(4)末 端 水 再 热 式 单 风 管3.下 列 空 调 系 统 冬 、 夏 季 都 只 能 变 量 调 节 的 是 ：(1)区 域 再 热 式 单 风 管(2)末 端 电 再 热 式 单 风 管 (3)双 风 管(4)末 端 水 再 热 式 单 风 管 空 调 系 统 按 送 风 管 内 空 气 流 速 的 高 低 分 为 ：1 低 速 系 统 低 速 系 统 主 风 管 内 的 风 速 不 超 过 15m s， 常 用 的 风 速 范围 为 10 15m s， 进 入 各 舱 室 送 风 支 管 的 风 速 为 4 8m s。由 于 风 速 低 ， 风 管 阻 力 小 ， 所 以 空 调 风 机 的 风 压 不 高 ， 全 风 压约 在 12kPa以 下 ； 但 低 风 速 则 要 求 风 管 截 面 增 大 ， 这 使 得 风 管尺 寸 、 重 量 也 随 之 增 大 ， 且 为 了 减 小 风 管 所 占 的 空 间 高 度 ， 截面 需 做 成 扁 矩 形 ， 使 得 制 造 、 安 装 和 隔 热 包 扎 都 较 麻 烦 。 2 高 速 系 统 高 速 系 统 主 风 管 内 的 风 速 在 15m s以 上 ， 常 用 风 速 为 25m s左 右 ， 有 的 高 达 30m s， 送 风 支 管 风 速 约 为 8 15m s。 由 于 风速 高 ， 可 采 用 送 风 温 差 较 大 的 诱 导 式 送 风 ， 使 送 风 量 减 小 ， 故 风 管的 尺 寸 和 重 量 都 可 减 小 。 高 速 系 统 多 采 用 预 隔 热 标 准 化 圆 风 管 及 附件 ， 既 便 于 安 装 ， 又 可 降 低 成 本 。 二 、 中 央 空 调 器 Central Air Conditioner 中 央 空 调 器 是 集 中 式 和 半 集 中 式 空 调 装 置 对 空 气 进 行 集 中 处 理 的 设备 。 在 货 船 上 ， 它 通 常 置 于 上 层 甲 板 后 部 的 专 门 舱 室 空 气 调 节 站里 ， 在 客 船 上 空 调 器 数 目 较 多 ， 故 多 分 布 在 全 船 各 处 。 下 图 以 单 风 管系 统 的 中 央 空 调 器 为 例 说 明 空 调 器 的 各 组 成 部 分 及 其 工 作 情 况 。 1 空 气 的 吸 入 、 过 滤 和 消 音 外 界 新 风 和 空 调 舱 室 的 回 风 分 别 经 新 风 进 口 1和 回 风 进 口 被 风 机 3吸 人 。 在 新风 和 回 风 进 口 处 装 有 铁 丝 网 或 百 叶 窗 ， 以 防 吸 入 较 大 的 异 物 。 新 风 量 和 回 风 量的 比 例 可 用 手 动 调 风 门 2、 4进 行 调 节 。 回 风 量 和 总 风 量 之 比 称 为 回 风 比 ， 设 计时 已 经 确 定 。 调 风 门 的 开 度 在 空 调 装 置 调 试 时 已 按 要 求 调 好 ， 一 般 情 况 不 予 变动 。 空 调 通 风 机 的 静 压 应 能 克 服 空 调 器 和 送 风 系 统 的 阻 力 ， 故 采 用 风 压较 高 、 噪 声 较 低 的 离 心 式 通 风 机 。 高 速 系 统 可 采 用 效 率 较 高 的 后 弯 叶型 风 机 ， 而 低 速 系 统 因 所 需 的 风 量 较 大 ， 为 减 小 风 机 尺 寸 多 采 用 前 弯叶 型 风 机 。 为 降 低 空 调 器 室 的 噪 声 ， 现 在 多 将 风 机 安 装 在 空 调 器 内 。由 于 风 机 工 作 时 所 产 生 的 热 量 将 使 排 出 的 空 气 温 度 升 高 ， 高 速 系统 为 了 避 免 降 温 工 况 时 送 风 温 度 过 高 ， 并 有 利 于 提 高 空 气 冷 却 器 的蒸 发 温 度 ， 通 常 多 把 风 机 布 置 在 空 调 器 的 进 口 ， 称 为 压 出 式 空 调 器 。在 低 速 系 统 里 ， 由 于 风 压 较 低 ， 空 气 流 经 风 机 的 温 升 较 小 ， 故 可 把风 机 布 置 在 空 调 器 的 出 口 ， 以 使 空 气 能 比 较 均 匀 地 流 过 各 换 热 器 ，称 之 为 吸 入 式 空 调 器 。 风 机 2 空 气 的 冷 却 和 除 湿 一 般 当 外 界 气 温 高 于 25 时 ， 就 应 使 空 调 装 置 按 降 温 工 况 运 行 。 空 气 的 冷 却 和 除 湿 在 空 调 器 中 是 由 空 气 冷 却 器 和 挡 水 板 来 完 成 的 。 1 新 风 进 口 状 态 点 ；2 回 风 进 口 状 态 点 ；3 新 风 ， 回 风 混 合 后 的 状 态 点 ：4 风 机 出 口 (空 冷 器 进 口 )状 态 点 ；5 空 冷 器 出 口 状 态 点 ；6 舱 室 送 风 状 态 点 ；7室 内 空 气 状 态 点 。 新 风 状 态 点 为 1，回 风 状 态 点 为 2，新 风 和 回 风 在 进 风 混 合 室 内 混 合 ， 混 合 后 的状 态 点 3在 l一 2两 点 的 连 线 上 。 点 3距 新 风 状态 点 和 回 风 状 态 点 的 距 离 与 新 风 量 C： 和 回风 量 G： 成 反 比 ， 即 (31线 段 长 ) (32线段 长 )点 4为 空 冷 器 进 口 状 态 点 ，空 冷 器 出 口 的 空 气 状 态 点 可 取 100的 饱 和 空 气 线 上 温 度 相 当 于 冷 却 管 壁温 的 0点 与 点 4连 线 上 的 某 点 5。45即 为 空 气 流 过 空 冷 器 时 的 冷 却 减 湿 过 程 。 5-6 送 风 管 虽 包 有 隔 热 层 ， 但也 难 免 会 有 渗 入 热 。 因 此 ， 送风 过 程 空 气 流 过 风 管 会 有 一 定温 升 (一 般 为 l 1 5 )， 在 图上 由 56过 程 表 示 。67在 舱 内 按 舱 室 热 湿 比 吸 热 、吸 湿 的 过 程 。7-2为 回 风 在 走 廊 的 等 湿 吸 热 过程 。 3.空 气 的 加 热 heating和 加 湿 humidification冬 季 外 界 空 气 相 对 湿 度 很 高 ， 但 因 温 度 低 ， 实 际 含 湿 量 并 不高 ， 因 此 冬 季 在 空 调 器 中 除 对 空 气 加 热 外 ， 还 需 要 加 湿 。加 热 方 式 电 加 热蒸 汽 加 热热 水 加 热 阻 汽 器 凝 水 热 水 井加 热 器饱 和 蒸 汽(0.20.5MPa) Steam Trap 加 湿 方 式 蒸 汽 加 湿喷 水 加 湿电 热 加 湿加 湿 器 应 放 置 在 加 热 器 后 ， 因 为 此 处 空 气 温 度 高 ， 相 对 湿 度小 ， 喷 入 的 蒸 汽 (或 水 )容 易 被 空 气 吸 收 ， 同 时 还 可 防 止 加 湿 器在 进 风 温 度 太 低 时 结 冻 ， 但 应 防 止 加 湿 过 多 造 成 舱 内 壁 面 结露 。 问 题 ： 1. 喷 汽 加 湿 过 程 空 气 温 度 (上 升 、 基 本 不 变 、 降 低 )？2. 喷 水 加 湿 过 程 送 风 温 度 (上 升 、 不 变 、 降 低 )？ 总 焓 值 (上 升 、 基本 不 变 、 降 低 )？3. 夏 季 ， 空 气 经 过 冷 却 器 后 含 湿 量 (增 大 、 减 小 )？ 相 对 湿 度 (增 大 、减 小 ) ？4. 冬 季 ， 气 温 较 低 时 加 湿 阀 开 度 应 (增 大 、 减 小 )？5. 冬 季 ， 气 温 升 高 到 5C以 上 ， 加 湿 阀 应 (增 大 开 度 、 减 小 开 度 、关 闭 )？ A. COP太 低 B. 热 负 荷 过 大8. 空 调 制 冷 装 置 蒸 发 压 力 不 宜 过 低 主 要 防 止 ( )C. 除 湿 量 太 大 D. 结 霜 堵 塞 风 道太 低 热 负 荷 过 大6. 室 外 气 温 不 变 ， 含 湿 量 增 大 ， 空 冷 器 显 热 负 荷 (增 大 、 不 变 、减 小 )？ 潜 热 负 荷 (增 大 、 减 小 )？7. 空 气 经 过 加 热 器 后 ， 相 对 湿 度 (增 加 、 降 低 )？ 含 湿 量 (上 升 、 不变 、 降 低 )？9. 夏 季 工 况 空 气 流 经 ( )是 不 正 确 的 。C. 挡 水 板 是 等 温 减 湿 D. 走 廊 回 风 是 等 湿 升 温A. 风 机 是 等 湿 升 温 B. 冷 却 器 是 降 温 减 湿 10. 其 它 条 件 不 变 ， 空 冷 器 壁 温 增 高 ， 则 ( )。C.含 湿 量 不 变 D. 相 对 湿 度 减 小A. 含 湿 量 降 低 B.含 湿 量 增 大9. 冬 季 工 况 空 气 ( )是 不 正 确 的 。C. 喷 水 加 湿 是 等 温 加 湿 D. 走 廊 回 风 是 等 湿 降 温A. 流 经 风 机 是 等 湿 升 温 B. 流 经 加 热 器 是 等 湿 升 温11. 冬 季 ， 新 风 与 回 风 混 合 后 含 湿 量 (增 加 、 不 变 、 减 小 )。12. 夏 季 ， 新 风 与 回 风 混 合 后 焓 值 (增 加 、 不 变 、 减 小 )。 三 、 布 风 器 Air Distributor 舱 室 的 送 风 是 通 过 布 风 器 送 入 的 。 布 风 器 应 满 足 以 下 要 求 ：(1)能 使 送 风 与 室 内 空 气 很 好 地 混 合 ， 从 而 使 室 温 均 匀 性 好 ；(2)能 保 持 人 的 活 动 区 内 风 速 适 宜 ；(3)能 单 独 进 行 调 节 ；(4)阻 力 和 噪 声 较 小 ；(5)结 构 紧 凑 ， 外 形 美 观 ， 价 格 较 低 。 布 风 器 按 安 装 位 置 的 不 同 分 为 顶 式 和 壁 式 两 类 。 壁 式 布 风 器 靠 舱 壁 底 部 垂 直 安 装 ， 使 用 方 便 。 顶 式 布 风 器 装 在 天 花 板 上 ， 不 占 舱 室 地 面 ， 艺 术 造型 能 与 顶 灯 配 合 ， 起 到 装 饰 效 果 ， 所 以 ， 在 船 舶 空 调系 统 中 采 用 较 多 。 (a) 适 用 于 天 花 板 较 平 整 的 小 舱 室 ：(b) 适 用 于 高 诱 导 比 的 壁 式 布 风 器 ，(c) 适 用 于 空 间 较 大 的 舱 室 ；(d) 适 用 于 空 气 参 数 均 匀 性 要 求 较 高 的 舱 室 。 布 风 器 按 送 风 诱 导 作 用 的 强 弱 可 分 为 直 布 式 和 诱 导 式 两 类 。 1、 直 布 式 布 风 器 直 布 式 布 风 器 是 一 种 将 送 风 直 接 送 入 舱 室 的 布 风 器 ， 其 出 口 做 成 有利 于 送 风 气 流 扩 散 的 形 状 ， 如 喇 叭 形 、 格 栅 形 等 。 直 布 式 布 风 器 的 出口 风 速 较 低 ， 一 般 为 2 4m s， 送 风 与 室 内 空 气 混 合 较 慢 ， 所 以 送风 温 差 不 宜 过 大 ， 一 般 在 10 以 下 。 直 布 式 布 风 器 图 为 一 种 带 电 加 热 器 的 壁 式诱 导 器 。它 的 特 点 是 静 压 箱 10中 的 静压 较 高 ， 送 风 (称 一 次 风 )是通 过 许 多 小 喷 嘴 9(约 26 46个 )喷 出 ， 喷 嘴 的 出 风 速 度较 高 (一 般 可 达 20 40ms)， 能 把 很 大 一 部 分 室 内 空气 经 外 罩 正 面 的 进 风 栅 4卷吸 进 来 (称 二 次 风 )， 混 合 后再 从 顶 部 出 口 格 栅 6吹 出 ，送 入 室 内 . 2、 诱 导 式 布 风 器 （ 简 称 诱 导 器 ） 二 次 风 量 G2(kg h)与 一 次 风 量 G1(kg h)之 比 称 为 诱 导 比 。 由 于 气 温 变 化不 大 ， 密 度 变 化 可 以 忽 略 ， 因 此 ， 诱导 比 ： G2/G1 V2/V1一 般 诱 导 比 为 2 4较 为 经 济 ， 这 时静 压 箱 中 的 相 应 静 压 约 为 0 150 5 kPa。除 阻 力 大 外 ， 诱 导 器 的 另 一 缺 点 是 噪 声 较 大 ， 可 达 50 55dB。 此 外 ， 诱导 器 的 价 格 也 昂 贵 。 因 此 ， 目 前 在 商 船 上 仍 以 采 用 直 布 式 布 风 器 为 多 。诱 导 式 布 风 器 （ 简 称 诱 导 器 ） 问 题 ： 1. 诱 导 式 布 风 器 与 直 布 式 布 风 器 相 比 ， 优 点 是 ： A. 低 噪 声 B.低 风 压 C.小 风 量2. 供 给 诱 导 器 的 风 量 为 30m 3/h， 布 风 器 出 口 总 风 量 90m 3/h， 诱 导比 为 ( )。3. 诱 导 器 的 喷 嘴 送 风 量 为 50m 3/h， 室 内 卷 吸 风 量 150m 3/h， 诱 导 比为 ( )。23