家用分體式空調器在艦船上的使用情況

何 磊，施曉波

● （1.海軍駐滬東中華造船（集團）有限公司軍事代表室，上海，200129；2.滬東中華造船（集團）有限公司，上海，200129）

家用分體式空調器在艦船上的使用情況

何 磊1，施曉波2

● （1.海軍駐滬東中華造船（集團）有限公司軍事代表室，上海，200129；2.滬東中華造船（集團）有限公司，上海，200129）

詳細闡述了船用小型水冷式空調器在艦船使用存在的一些問題，分析當前家用分體式空調器相比船用小型空調器的優點，并指出家用空調在艦船安裝使用的關鍵技術。通過理論分析及實船反復調研，認為艦船上采用家用分體式空調器是可行的。

水冷式；風冷式；分體式空調器。

0 引言

隨著我國造船事業的快速發展和生活水平的不斷提高，艦船對舒適性的要求也越來越高，艦船的空調系統也越來越復雜。家用分體式空調器在艦船上的使用，使得艦船空調系統的配備更加完善，空調效果更加理想。

1 艦船小型空調器

1.1 艦船中央空調系統

艦船一般設置集中式中央空調系統對艙室進行集中供冷及供暖，大多數以冷水機組作為冷源，以空調循環水加熱裝置作為熱源，經由集中式空調器處理后將空氣輸送到各個艙室。對有特殊要求的武備、作戰控制室等艙室，增加單元柜式空調機或風機盤管等小型空調器，輔助集中式空調系統，見圖1。

1.2 小型空調器的組成

根據艦船建造相關規范要求，小型空調器一般選用船用單元柜式空調機或風機盤管，前者是獨立的空氣處理機組，帶有制冷壓縮機組、通風機和自控系統等整套裝置，通常以海水作為冷凝器的冷卻介質，配備專用海水冷卻泵和海水管路；而后者是中央空調系統的一部分，由盤管（即表冷器）和通風機組成，以冷水機組提供的空調循環水（淡水）為冷卻介質，配備空調循環水泵和循環水管路[1]。

圖1 艦船中央空調系統典型原理圖

1.3 實船配置情況

艦船的發報機房、計算機房等艙室，設備本身發熱元件密集程度很高，發熱量較大，較高的環境溫度會導致發報機的性能不穩定，或計算機的可靠性下降。僅通過集中式空調器的送風來消耗這些發熱量是遠遠不夠的，小型空調器可補充中央空調系統的不足，保證艙室溫度的穩定；會議室、餐廳、閱覽室和健身房等公共場所，人員流動大，當艦員集中時，場所的發熱量劇增，也需要小型空調器來彌補中央空調系統制冷量的不足；另外，一些高級干部住室在中央空調尚未投入運行期間，小型空調器能為這些艙室創造較為舒適的工作條件。

1.4 艦船使用存在的問題

無論是單元柜式空調機還是風機盤管，冷卻方式均是水冷的，在設計中必須考慮進水管路和回水管路的布置走向和安裝要素。通過對實船建造過程中安裝情況的勘驗，及對艦船使用方調研的結果分析，認為這些小型水冷空調器在艦船建造時及在實船使用中，或多或少都存在一定的問題，主要歸納如下：

1）艦船上小型水冷空調器一般布置在全艦各個區域，海水冷卻管路或空調循環水管路也需敷設到各個區域，走向非常復雜，尤其是安裝在上層建筑的小型水冷空調器，海水冷卻管路或空調循環水管路需從機艙內的海水冷卻泵或空調冷水機組敷設至上層建筑艙室內，管路距離遠，管系生產設計和現場安裝難度大；尤其是敷設在艙室巖棉板與艙壁之間的冷卻水管，一旦發生漏泄，必須拆除裝飾板才能檢查與修理，這給維護和修理帶來了很大的困難；另外這些水管還需包覆絕熱材料，管路的復雜化也無形中增加了船廠材料與安裝的成本；

2）國外進口的船用水冷式空調器，雖然比國內同等級的水冷式空調器噪聲水平低，能效比高，但價格昂貴、備品備件在國內不易采購、維修調試人員到部隊服務困難。如某型艦上部分艙室配置了從日本進口的大金單元柜機，在部隊使用過程中頻繁出現冷凝器端蓋被海水腐蝕爛穿的現象。由于該端蓋為鑄鐵材料，內部結構特殊，國內無法采購，只能從日本進口，采購周期長，價格又昂貴，造成部隊維修成本上升；由于這種端蓋極不耐海水腐蝕，致使柜機的平均維護間隔時間（MTBM）過短，機組的可靠性差；

3）國內流水線生產的大型空調器廠商，均不生產船用空調器產品，一些小企業，由于是單件生產，無法形成批量，技術水平也比較低，產品在運行時容易出故障。國內這類船用水冷式空調器的需求量不大，沒有生產廠愿意建造流水線大批量生產。因此，成本大幅度上升；

4）艦船機艙內的海水泵、海水管路及空調機組分別由幾個班組管理，想開一下空調，必須先通知管理海水泵的班組打開相關海水泵，管理非常不方便。中央空調系統雖可直接控制制冷機的開停時間和冷量大小，可根據氣候變化進行調整，但只要有1個末端在用，冷水機組必須開啟，對于在過渡季節為了保證某些艙室的舒適性，而要開啟全艦的中央空調系統，就顯得使用運行費用過高[2]。

2 家用分體式空調器

2.1 家用分體式空調器在艦船上使用情況

在舊船改造及修理時曾遇到某些艙室需要安裝小型空調器，但又不允許拆除艙室的內裝板，將海水管或空調循環水管從機艙引到上層建筑難度大而且海水管材質一般是采用進口B10，訂貨周期長，無法小批量采購。所以經過多次研究考慮，船廠嘗試性的采用家用分體式空調器來代替船用水冷式空調器，這種空調器在艦船上使用沒有先例，它能夠使用多長時間，可靠性如何都沒得到過實船驗證，當時的出發點是能用多久就多久，因為價格便宜、安裝方便，出現故障后也便于維修或更換。

然而經過幾年的使用，發現這些家用分體式空調器不僅可以適應艦船傾斜搖晃和顛簸的使用條件，而且室外機組的鋁質散熱片在帶鹽霧的空氣中也沒有出現明顯的腐蝕現象。曾對裝艦的家用分體式空調器進行過調查，艦上反映與在陸上使用沒有差異，有的空調器裝艦已有 7～8年仍在正常使用。有些艦船在修理時，為了使用方便，也安裝了從市場上購買的家用分體式空調器，如某型艦聲納室的船用立柜式空調器被換裝為家用分體式空調器，室內機組布置在聲納室，室外機安裝在上層樓梯通道內，垂直距離高于室內機3m～4m，空調效果亦能滿足使用要求。此外，還調查了舟山群島、湛江和海南島榆林港的海邊居民住房的家用分體式空調器，室外機在海洋氣候環境條件下亦無明顯的銹蝕，也能長期運行。其實，市場上的風冷式家用空調器的鋁翅片是經過嚴格的防銹處理，能長期暴露在酷暑嚴寒的惡劣氣候條件下，均經得住雨淋、日曬和海風的腐蝕，并非人們想像的那么容易銹蝕[3]。

家用空調工作原理見圖2。

2.2 家用分體式空調器的技術特點

上述調研的情況顯示，家用分體式空調器相比船用小型水冷式空調器，有以下幾方面的優勢：

圖2 家用分體式空調器典型工作原理圖

1）系統簡單。室外機冷凝器為風冷式，無須配置專用海水冷卻泵、空調循環水泵及水管路系統，成本低，縮短了船廠安裝周期；

2）安裝方便。省略了水管路在全艦布置、艙室裝飾板內布置的問題，兩機組之間僅用氟利昂管道連接，技術性要求不高，一般人員都能做到，家用空調器的生產商派出的安裝人員可上艦提供免費安裝，安裝人員的素質好、工作規范；另外，由于機組分體放置，維修也比較方便；

3）噪音低。由于分體式空調器的主要運轉部件，如壓縮機、冷凝器、風扇都在艙室外，它們所產生的噪聲就不會傳入艙室內，特別是產生噪聲較大的壓縮機。據測試，分體式空調器的噪音一般都低于 50dB，質量好的產品，有可能低于40dB[4]；

4）占用空間小。分體式空調器由于一分為二，大部分運轉機組都放在艙室外，因此艙室內安裝的部分所占據的容積很小。此外，裝在艙室內的蒸發器箱體，由于造型美觀，也美化了住艙；

5）質量可靠。現在市場上的家用分體式空調器大都是合資企業，使用了國外先進技術和流水線生產模式，而且壓縮機及其他關鍵零部件已經基本實現國產化，相比進口的船用小型水冷式空調器可靠性更高；

6）管理靈活方便，如果只想開一個住艙的空調，只要開啟相應艙室的空調設備即可，而不必開啟全船的大空調；目前的家用空調采用了變頻控制，隨負荷變化自動調節運行狀況，保持高效率運行，運行費用遠低于船用空調；維修便利，由于生產廠家的維修網遍及全國各地，只要艦船停靠碼頭，便可聯系到當地的維修工上船修理；

7）價格便宜。據調查，在相同制冷量的情況下家用分體式空調器比船用水冷式空調器要便宜4～5倍。

2.3 艦船安裝使用的關鍵技術

雖然家用分體式空調具有上述幾點優勢，但還需要結合艦船的特點來考慮安裝家用空調的合理性和必要性。由于艦船艙室的圍護結構全部是鋼板，工作條件長期處于搖晃和顛簸狀態，與陸地上完全不一樣，盡管生產商可派專業安裝人員上船免費服務，但是他們對艦船上的具體情況是不甚了解的。因此，必須預先做好以下工作，確保家用空調器在實船的安裝和使用：

1）首先，必須根據艙室的具體情況，確定空調室內機和室外機的安裝位置，選擇遠離熱源、蒸汽源和進出風口無障礙的地方。室內機要合理布置，應盡量與電視機、電臺等裝置拉開距離。室外機應避免安裝在主甲板的迎風面，防止受海浪襲擊，周圍還應留有維修的足夠空間，必要時也可設置遮陽防雨棚；若室外機布置在艙室內部，則應考慮所處艙室具備一定的機械通風換氣次數，有效通風量可保證冷凝器的冷凝效果和制冷效率；

2）基座應能足以承受機組的重量和在艦船傾斜、振動、搖晃、顛簸狀態下的振動力，保證牢固可靠，必要時船廠可使用面板和肘、腹板組合的基座代替角鋼以保證基座強度并預先焊接在甲板上；機體應水平安裝，以減少運轉時產生的噪音；另外，安裝時應考慮操作、調整和維修的方便；圖3為新加坡設計建造的某工程船舶上，分體式空調器的室外機照片。

圖3 分體式空調器的室外機

3）內外機組在布置時要盡可能靠近，氟利昂管路和電纜長度，隨機配備5m或3m兩種規格，訂購時應該指明；內外機組之間的距離一般不超過 5m，最長不超過10m，相互之間的距離應盡可能靠近，高度也不要相差太大，管路彎頭盡量減少，避免因制冷劑流動阻力加大而影響制冷量；若連接管路超過了標準長度，應考慮加長管路，并要按規定追加制冷劑；

4）空調凝結水應接至疏排水系統，必須預先留好接口，不允許就近排到甲板上。連接室外機與室內機的氟利昂管和電纜，通過艙壁要預留通艙件。室內機旁應設置電源插座，電源必須接地，確保安全；

5）家用分體空調只能調節艙室溫度，無法送入新風，也不能調節相對濕度，故難以保證艙室空氣的新鮮度。因此，船上安裝家用分體空調的艙室，必須要有中央空調系統，且以中央空調為主，分體空調為輔，確保能向艙室輸送新風，保持空氣清新，家用空調器不能完全代替中央空調系統。

3 結論

目前，國內生產的家用分體式空調器，質量都非常好、在全世界享有盛譽、維修點遍及各地，有的還推出了塑制殼體，更耐日曬雨淋，產品質量、價格、采購、安裝、維修都明顯優于船用小型水冷式空調器。家電中的彩色電視機、電冰箱、微波爐和電腦等都在艦船上得到了廣泛的使用，設計者完全可以開拓設計思路，家用分體式空調器不僅在舊艦船維修或改裝中大膽使用，在新建造船舶的空調系統中也可考慮使用。

[1]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M]. 北京: 中國建筑工業出版社, 2008.

[2]陳謙, 周堅銘, 胡企尤. 陸用風冷分體式空調器在艦船上的應用[C]//上海造船工程學會一九九七學術年會論文集. 1997.

[3]胡企尤, 王鳳良. 艦船空調調研報告[R]. 1998.

[4]鐘惠球. 現代建筑與分體空調安裝設計[J]. 中國新技術新產品, 2009(7): 143-144.

The Usage of Household Split-type Air Conditioner on Naval Vessel

HE Lei1, SHI Xiao-bo2
(1.Navy Representatives Office of Hudong-Zhonghua Shipbuilding Co., Ltd., Shanghai 200129, China; 2.Hudong-Zhonghua Shipbuilding Co., Ltd., Shanghai 200129, China;)

This paper expatiates some problems of small-sized water-cooling air conditioners using on naval ships. It analyses advantages of household wind-cooling split-type air conditioners compared with marine small-sized air conditioners. Some key technologies on installing and using of household air conditioners on naval ships are pointed out. Through theoretical analysis and survey, it is thought to be practicable to use household split-type air conditioners on naval vessel.

water-cooling; wind-cooling; split-type air conditioner

U664.1

A

何磊（1982-），男，工程師。主要從事艦船機電工程工作。