內(nèi)河船舶空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)

劉江波

（武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院動(dòng)力工程學(xué)院，湖北武漢 430050）

近年來(lái)，隨著生活水平的日益提高，人們對(duì)生活、工作及旅行的舒適性有了更高的要求，與此相適應(yīng)，船舶的空調(diào)系統(tǒng)在內(nèi)河船舶上得到廣泛使用，空調(diào)系統(tǒng)成為內(nèi)河船舶必裝設(shè)備之一。但由于內(nèi)河船舶空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用時(shí)間較短，有關(guān)這方面的設(shè)計(jì)資料很少見(jiàn)到，缺乏一個(gè)統(tǒng)一的內(nèi)河空調(diào)裝置設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。本人根據(jù)近幾年實(shí)船的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)內(nèi)河船舶空調(diào)裝置的設(shè)計(jì)作一初步分析，總結(jié)其特點(diǎn)，提出一些可行的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)參數(shù)。

1 空調(diào)裝置選型

針對(duì)空調(diào)裝置類型的選擇，內(nèi)河船舶應(yīng)有別于海洋船舶。一般而言，海洋船舶由于型深大，主甲板下布置有較多艙室，這些艙室處于封閉環(huán)境，需要良好的通風(fēng)設(shè)備，即使是布置在主甲板上的艙室，由于防風(fēng)浪的要求，也常常是封閉的，因此海船的空調(diào)裝置既要有調(diào)溫功能也要有通風(fēng)功能，通常選用集中式空調(diào)器。集中式空調(diào)器集中制取冷暖氣，再通過(guò)風(fēng)管將冷暖氣送往各艙室，達(dá)到通風(fēng)調(diào)溫的雙重目的，現(xiàn)有設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)其有較詳細(xì)的介紹。

內(nèi)河船舶受吃水限制，型深小，主甲板下艙室布置較少，大部分艙室布置在主甲板以上，這些艙室一般采用自然通風(fēng)，少數(shù)通風(fēng)不良和主甲板下的艙室，用一些局部通風(fēng)設(shè)施通風(fēng)即可，因此，內(nèi)河船舶空調(diào)系統(tǒng)只需調(diào)溫功能不需通風(fēng)功能。另外，內(nèi)河船舶層高小，風(fēng)管布置不便，集中式空調(diào)器的使用受到限制。基于以上考慮，作者認(rèn)為內(nèi)河船舶空調(diào)系統(tǒng)不宜選用集中式空調(diào)器，而應(yīng)該選用冷水機(jī)組加風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)。

夏季降溫工況，冷水機(jī)組制取7℃的冷水，通過(guò)管系送往各艙室風(fēng)機(jī)盤(pán)管，對(duì)艙室降溫；冬季取暖工況，蒸汽或電熱水器產(chǎn)生60℃的熱水，由同一管系輸送到風(fēng)機(jī)盤(pán)管，對(duì)艙室升溫，達(dá)到調(diào)溫目的。該系統(tǒng)特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，便于維修管理；所需凈空高度小，正好適合內(nèi)河船舶；投資少，經(jīng)濟(jì)性好；舒適性不如集中式空調(diào)器，但隨著新技術(shù)的采用，舒適性能得到很大提高，完全能滿足內(nèi)河船舶的需要，因而可作為內(nèi)河船舶空調(diào)裝置的首選。

2 設(shè)計(jì)計(jì)算

“冷水機(jī)組—風(fēng)機(jī)盤(pán)管”型式的空調(diào)裝置，其設(shè)計(jì)計(jì)算主要是計(jì)算各艙室冷（熱）負(fù)荷，據(jù)此選用適當(dāng)風(fēng)機(jī)盤(pán)管，然后根據(jù)全船風(fēng)機(jī)盤(pán)管冷（熱）負(fù)荷，選取冷水機(jī)組制冷量（熱交換器換熱量），由于冷、熱負(fù)荷計(jì)算方法相似，下面僅分析熱負(fù)荷（夏季降溫）的計(jì)算。

2.1 主要參數(shù)的確定

（2）艙內(nèi)溫度。艙內(nèi)溫度要保持舒適，但又不能與艙外溫差過(guò)大，一般室內(nèi)外溫差以不大于6℃～12℃為宜，艙內(nèi)溫度可保持在26℃～28℃。

（3）日照面的綜合溫度。受到太陽(yáng)照射的甲板、側(cè)壁等構(gòu)件，表面溫度高于外氣溫度，該值可根據(jù)表1得出。

表1 CO2 濃度分布的S－W 檢驗(yàn)

（4）傳熱系數(shù)

可查閱有關(guān)傳熱學(xué)資料表格，一般玻璃窗4.0Kcal／m2h℃；窄走道艙壁2.0Kcal／m2h℃；靠近露天甲板0.5Kcal／m2h℃。

2.2 降溫?zé)嶝?fù)荷計(jì)算

各艙室降溫?zé)嶝?fù)荷由下列熱負(fù)荷組成［1］：

（1）艙外傳入熱負(fù)荷qt：包括甲板、艙壁、玻璃窗的傳入熱量和日照玻璃窗的輻射熱兩部分。

式中：qt——艙室傳入熱量（Kcal／h）；

Kn——某一艙壁（甲板、玻璃窗）的傳熱系數(shù)（Kcal／m2h℃）；

有的資產(chǎn)管理軟件太高級(jí)，未考慮到實(shí)際工作中的變化和情況的復(fù)雜性；有的功能太多反而不利于操作和維護(hù)，導(dǎo)致花大價(jià)錢(qián)投入的高級(jí)資產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)用價(jià)值和回報(bào)有限。

An——某一艙壁的面積（m2）；

tn——某一艙壁外表面溫度（℃），由前表選取；

to——艙內(nèi)設(shè)計(jì)溫度；

As——日曬玻璃窗面積（m2）；

Gs——玻璃窗輻射透熱率。單層玻璃窗為300Kcal／hm2，雙層玻璃為260Kcal／hm2。

（2）人 體 散 發(fā) 熱 量qp：qp可 取 為100 Kcal／h人。

（3）照明熱量qe：qe可按艙室面積估算，取為20Kcal／hm2。

艙內(nèi)如果有機(jī)電設(shè)備，還應(yīng)考慮這些設(shè)備發(fā)熱量，對(duì)餐廳還應(yīng)考慮食物熱量。

將以上各項(xiàng)熱量相加，即可得到該艙室的降溫?zé)嶝?fù)荷。

2.3 冷水機(jī)組風(fēng)機(jī)盤(pán)管的選定

根據(jù)上面計(jì)算各艙室降溫?zé)嶝?fù)荷可選取比該值略大的風(fēng)機(jī)盤(pán)管，然后將全船所用風(fēng)機(jī)盤(pán)管總負(fù)荷相加，再考慮0.1～0.15的裕度，即可得出冷水機(jī)組總的制冷量。冷水機(jī)組可以是一臺(tái)也可以是幾臺(tái)，這要根據(jù)電站容量、冷水機(jī)艙大小等因素而定。

風(fēng)機(jī)盤(pán)管一般有明裝、暗裝兩種型式，可以根據(jù)船舶的裝修要求相應(yīng)選取，對(duì)較高檔的裝修可采用暗裝式，反之可采用明裝式。風(fēng)機(jī)盤(pán)管回水管上設(shè)比例調(diào)節(jié)二通電動(dòng)閥，由室內(nèi)溫度控制器控制閥門(mén)開(kāi)或關(guān)，以調(diào)節(jié)進(jìn)出水量，使室內(nèi)溫度保持在所要求的范圍。

事實(shí)上，由于熱負(fù)荷的計(jì)算方法比較復(fù)雜，在方案階段往往不可能進(jìn)行這類計(jì)算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)河船舶起居艙室風(fēng)機(jī)盤(pán)管制冷量可按每平方艙室積180～200Kcal／h加以估算。

3 管系布置

海洋船舶空調(diào)裝置一般采用設(shè)幾個(gè)空調(diào)站分區(qū)供應(yīng)，這是因?yàn)楹Ｑ蟠案髋撌沂褂眯再|(zhì)與環(huán)境狀況差別較大，尤其是夏季陽(yáng)光照射一側(cè)與不受陽(yáng)光照射一側(cè)熱負(fù)荷差別達(dá)一倍左右。內(nèi)河船舶則不存在此問(wèn)題，內(nèi)河船舶航向經(jīng)常變化且時(shí)常停靠碼頭，故陽(yáng)光單照一側(cè)情況不容易出現(xiàn)，因而不用分區(qū)供應(yīng)。但在設(shè)計(jì)中，我們一般仍將冷（熱）媒水管按并聯(lián)方式進(jìn)行分層分區(qū)布置，這樣便于系統(tǒng)的管理和維修，不會(huì)出現(xiàn)某一區(qū)域發(fā)生故障停機(jī)修理，其它區(qū)域也要停機(jī)的現(xiàn)象。另外還可保證各層冷（熱）媒水均衡供應(yīng)，不致出現(xiàn)低層水量充沛、高層供水不足的情況，這對(duì)于高等級(jí)客艙一般布置在較高層的客船來(lái)說(shuō)尤其重要。

4 結(jié) 語(yǔ)

內(nèi)河船舶空調(diào)系統(tǒng)有自身特點(diǎn)，與海船的空調(diào)系統(tǒng)有很大區(qū)別，本文對(duì)內(nèi)河船舶空調(diào)系統(tǒng)型式的選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)的確定、管系的布置等方面作了粗略的分析，但要確定一套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和原則，還需要做大量細(xì)致的工作，希望本文能在這方面起到拋磚引玉的作用。

1 中國(guó)船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)（輪機(jī)分冊(cè)）.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999.