淺析影響空調(diào)艙室相對(duì)濕度的若干因素

朱 鴻

（駐上海滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司軍代表室 上海 200129）

淺析影響空調(diào)艙室相對(duì)濕度的若干因素

朱 鴻

（駐上海滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司軍代表室 上海 200129）

通過對(duì)某船試航過程中上層建筑空調(diào)艙室相對(duì)濕度偏高現(xiàn)象的分析，從空調(diào)系統(tǒng)制冷量配置、上層建筑新/回風(fēng)管道設(shè)計(jì)、艙室總體布置等方面歸納總結(jié)影響空調(diào)艙室相對(duì)濕度的因素，提出從優(yōu)化艙室布置入手，應(yīng)用熱濕獨(dú)立處理系統(tǒng)、低溫送風(fēng)空調(diào)技術(shù)等方法，有效控制艙室相對(duì)濕度，提高艦船艙室的舒適度。

空調(diào)艙室；相對(duì)濕度

引 言

隨著我國(guó)對(duì)海洋權(quán)益的維護(hù)力度不斷加強(qiáng)及海上絲綢之路建設(shè)的需求，國(guó)家對(duì)海軍裝備建設(shè)和民用航運(yùn)業(yè)發(fā)展也進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)也帶來造船業(yè)的持續(xù)發(fā)展。因此，對(duì)艦船產(chǎn)品設(shè)計(jì)和建造的要求也越來越高。艦船空調(diào)系統(tǒng)作為與艦員生活、工作最密切相關(guān)的輔助系統(tǒng)之一，也受到廣泛關(guān)注。艦船空調(diào)系統(tǒng)的主要功能是保證空調(diào)艙室換氣次數(shù)，為艦員提供足夠的新鮮空氣，對(duì)艙室空氣環(huán)境進(jìn)行熱處理和濕處理，為艦員提供舒適的工作、生活環(huán)境，為設(shè)備可靠工作提供適宜的溫濕度環(huán)境［1］。

眾所周知，人體與周圍環(huán)境之間保持熱濕平衡，對(duì)保證人的健康創(chuàng)造舒適的工作環(huán)境是十分重要的。研究表明，當(dāng)濕度過大時(shí)，人體熱量不易散發(fā)，人會(huì)感覺無(wú)精打采；反之，當(dāng)濕度過小時(shí)，干燥的環(huán)境易使人體水分丟失，皮膚干燥、鼻腔粘膜受到刺激，易誘發(fā)呼吸道疾病。有數(shù)據(jù)分析表明：50%以上的電子設(shè)備故障是由于環(huán)境因素造成的，而艦船控制系統(tǒng)的中心主要由電子設(shè)備組成。所以，控制好艙室溫度和濕度的平衡將直接影響到艦員休息及艦船的正常運(yùn)行。

1 背 景

某船于夏季在東海海域開展海上航行試驗(yàn)。期間，海上氣候環(huán)境惡劣。當(dāng)該船進(jìn)行全船空調(diào)系統(tǒng)效用試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)上層建筑區(qū)域艙室相對(duì)濕度偏高，未滿足該船空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。該船空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 艙內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)表

空調(diào)系統(tǒng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理后發(fā)現(xiàn)：上層建筑部分空調(diào)艙室的艙內(nèi)溫度為18℃～ 24℃，相對(duì)濕度為60%～85%，艙室溫度普遍偏低，相對(duì)濕度則較高，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不滿足設(shè)計(jì)要求。在隨后開展的問題分析排查工作中，分別對(duì)上層建筑區(qū)域新回風(fēng)比、空調(diào)器能量調(diào)節(jié)等環(huán)節(jié)開展進(jìn)一步調(diào)試并規(guī)范上層建筑區(qū)域人員使用規(guī)定，最終使上層建筑大部分艙室相對(duì)濕度偏高的問題基本得到解決。

2 問題分析

2.1 制冷量對(duì)相對(duì)濕度的影響

該船上層建筑區(qū)域共四層甲板，以單/雙人艙室和部分工作艙室組成，共計(jì)61個(gè)空調(diào)艙室，由5臺(tái)集中式空調(diào)器（AHU）為該區(qū)域提供空調(diào)送風(fēng)，集中式空調(diào)器的參數(shù)配置如表2所示。上層建筑空調(diào)系統(tǒng)為定風(fēng)量送風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)管路接至各集中式空調(diào)器，艙室回風(fēng)均回至走廊，然后依靠集中式空調(diào)器風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓吸入空調(diào)器與新風(fēng)混合，經(jīng)冷卻盤管制冷后送入各空調(diào)艙室，如此循環(huán)以達(dá)到控制艙室溫、濕度的效果。艙室的降溫和除濕主要依靠集中式空調(diào)器來完成，另外在區(qū)域內(nèi)會(huì)議室、餐廳、病房、駕駛室等空調(diào)艙室還設(shè)置了柜式空調(diào)機(jī)和風(fēng)機(jī)盤管等輔助制冷設(shè)備。整個(gè)上層建筑區(qū)域空調(diào)系統(tǒng)制冷量為414.25 kW，其中集中式空調(diào)器制冷量約為326 kW，柜式空調(diào)機(jī)和風(fēng)機(jī)盤管等輔助設(shè)備制冷量為88.25 kW。這個(gè)制冷量數(shù)據(jù)相當(dāng)于一艘中小型艦船的全船空調(diào)系統(tǒng)制冷量。由此可見，偏大的空調(diào)制冷量將造成上層建筑艙室溫度普遍偏低，實(shí)船使用時(shí)確實(shí)也普遍存在這種現(xiàn)象，對(duì)艙室內(nèi)相對(duì)濕度也造成了一定的影響。

表2 上層建筑區(qū)域空調(diào)器列表

圖1 i-d圖

相對(duì)濕度是指在一定的溫度下，空氣接近飽和的程度。如果溫度變化，則相對(duì)濕度也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。以艙室設(shè)計(jì)參數(shù)為例，設(shè)計(jì)要求艙室溫度為27℃，艙室相對(duì)濕度為50%，查i-d圖得出空氣含濕量約為11.1 g/kg干空氣，如果艙室溫度下降到21℃，此時(shí)的艙內(nèi)相對(duì)濕度將升至70%（如圖1所示）。從圖中可以看到，當(dāng)空調(diào)艙室環(huán)境相對(duì)封閉的情況下，室內(nèi)空氣的含濕量近乎為常數(shù)，當(dāng)艙室溫度下降時(shí)，艙室的相對(duì)濕度會(huì)大幅提高。以此推斷，在艙室內(nèi)空氣含濕量基本不變的情況下，當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制冷量過大，或?qū)嵈褂媚芰空{(diào)節(jié)不當(dāng)時(shí)，過低的艙室溫度會(huì)導(dǎo)致艙室相對(duì)濕度較大幅度的升高，甚至超標(biāo)。

2.2 新風(fēng)/回風(fēng)設(shè)計(jì)對(duì)艙室相對(duì)濕度的影響

艦船空調(diào)系統(tǒng)多為單風(fēng)管、中壓、中速集中式定風(fēng)量系統(tǒng)。定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)通常設(shè)有手動(dòng)調(diào)節(jié)的新風(fēng)閥和回風(fēng)閥，在系統(tǒng)的調(diào)整、測(cè)試階段把新風(fēng)閥和回風(fēng)閥固定在所需開啟位置，使吸入的新風(fēng)量能夠滿足空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件下的新風(fēng)量需求［2］。但是，實(shí)船施工時(shí)受艙室層高和船體結(jié)構(gòu)的限制，缺乏足夠的施工空間，新風(fēng)管路和回風(fēng)管路布置都比較困難。目前，艦船空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)/回風(fēng)設(shè)計(jì)多利用上層建筑的艙室布局設(shè)置新風(fēng)圍井，以此連接空調(diào)器室和艙外露天區(qū)域，艙室回風(fēng)則利用走廊或通風(fēng)圍井接至空調(diào)器室，如圖2所示。這種新風(fēng)/回風(fēng)調(diào)節(jié)方法簡(jiǎn)單易行，但是新風(fēng)/回風(fēng)比例調(diào)節(jié)和實(shí)際使用效果往往差強(qiáng)人意，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。

由圖2可見，艙室的空調(diào)回風(fēng)通過設(shè)置在艙門上的通風(fēng)柵排放到走廊，由于空調(diào)區(qū)域和艙外區(qū)域之間有艙門或緩沖走廊分隔，空調(diào)器室設(shè)置回風(fēng)圍井，通過空調(diào)器風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓將艙室回風(fēng)抽吸至空調(diào)器內(nèi)。在實(shí)船使用時(shí)，進(jìn)出空調(diào)區(qū)域的艙門常被打開，某些時(shí)候甚至是常開狀態(tài)，這對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行大為不利。根據(jù)熱平衡和濕平衡原理可知，兩種不同狀態(tài)的空氣混合時(shí)，混合點(diǎn)的空氣狀態(tài)往往靠近質(zhì)量大的空氣狀態(tài)一側(cè)，見圖3。

圖3 兩種狀態(tài)空氣混合的焓濕圖

圖2 艙室平面圖

從圖3可知，點(diǎn)1為艙室回風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，點(diǎn)2為艙外新風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，點(diǎn)3為兩種空氣混合后的狀態(tài)點(diǎn)。它們的流量、比焓和含濕量分別 是（q1、i1和d1）、（q2、i2和d2）和（q3、i3和d3）。由于混合過程在集中式空調(diào)器的新風(fēng)和回風(fēng)混合箱內(nèi)完成，可視為混合過程中與外界沒有熱濕交換，則推導(dǎo)出式（1），式（1）是一條直線方程，意即混合點(diǎn)3位于點(diǎn)1和點(diǎn)2的連接直線上，而點(diǎn)3的位置則取決于風(fēng)量比q1/q2［3］。由公式可見，兩段線段的長(zhǎng)度之比與兩種空氣的流量成反比，混合點(diǎn)靠近流量大的空氣狀態(tài)一端。

式中：i1為艙室回風(fēng)的焓值，i2為艙外新風(fēng)的焓值，i3為兩種空氣混合后濕空氣的焓值；d1為艙室回風(fēng)的含濕量，d2為艙外新風(fēng)的含濕量，d3為兩種空氣混合后濕空氣的含濕量；q1為濕空氣的流量，q2為艙外新風(fēng)的流量，q3為兩種空氣混合后濕空氣的流量。

因此，當(dāng)艙室內(nèi)的定量回風(fēng)與艙外的大量新風(fēng)直接在走廊混合時(shí)，由于艙外新風(fēng)量遠(yuǎn)大于艙內(nèi)回風(fēng)量，進(jìn)而使艙門附近的空調(diào)艙室產(chǎn)生相對(duì)濕度居高不下的現(xiàn)象。另外，由于艦船空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)/回風(fēng)比例調(diào)節(jié)主要依靠艦員人工調(diào)節(jié)位于空調(diào)器新風(fēng)/回風(fēng)口的調(diào)風(fēng)門來實(shí)現(xiàn)，艦員按照調(diào)風(fēng)門的開度預(yù)估新風(fēng)對(duì)回風(fēng)的比例，無(wú)法根據(jù)空調(diào)區(qū)域內(nèi)熱濕變化對(duì)其及時(shí)設(shè)置；所以，當(dāng)回風(fēng)狀態(tài)偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)后，定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的能力相當(dāng)有限，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)能量調(diào)節(jié)失衡，無(wú)法同時(shí)滿足區(qū)域內(nèi)所有艙室的降溫、除濕需求。如果艦船航行期間遇到惡劣氣候環(huán)境時(shí)，則進(jìn)一步促使區(qū)域內(nèi)艙室溫度不均衡和相對(duì)濕度難以調(diào)節(jié)。

2.3 艙室總體布置設(shè)計(jì)對(duì)艙室相對(duì)濕度的影響

艦船空調(diào)系統(tǒng)的能量調(diào)節(jié)主要以感應(yīng)艙室回風(fēng)溫度的形式為主，各個(gè)空調(diào)艙室的回風(fēng)匯集到走廊混合，通過集中式空調(diào)器風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓被吸入空調(diào)器與新風(fēng)混合，一般在空調(diào)器回風(fēng)口或者空調(diào)器室回風(fēng)口設(shè)置溫度傳感器，傳感器向集中式空調(diào)器電控箱反饋回風(fēng)溫度的高低，進(jìn)而使電動(dòng)三通閥動(dòng)作，開大或關(guān)小冷媒水旁通管路，起到調(diào)控空調(diào)送風(fēng)溫度的作用。

實(shí)際使用時(shí)，集中式空調(diào)器感應(yīng)到的回風(fēng)溫度并不是空調(diào)區(qū)域內(nèi)艙室的實(shí)際溫度。當(dāng)空調(diào)器室布置位置偏于空調(diào)區(qū)域邊角處，或者空調(diào)艙室布置分散時(shí)（如圖3所示），通過走廊混合后的艙室回風(fēng)會(huì)受到相鄰空調(diào)區(qū)域艙室回風(fēng)，或者由敞開艙門進(jìn)入空調(diào)區(qū)域的艙外新風(fēng)的干擾，使設(shè)置在空調(diào)器室回風(fēng)口的溫度傳感器無(wú)法真正感應(yīng)到本區(qū)域空調(diào)艙室的實(shí)際艙內(nèi)溫度。另外，由于區(qū)域面積較大，空調(diào)器室回風(fēng)溫度傳感器總是感應(yīng)到距空調(diào)器室較近艙室的回風(fēng)溫度，離空調(diào)器室較遠(yuǎn)艙室的回風(fēng)溫度則對(duì)空調(diào)器回風(fēng)溫度傳感器影響較少。這些情況都會(huì)影響空調(diào)系統(tǒng)對(duì)艙室溫濕度調(diào)節(jié)的效果，使依靠回風(fēng)溫度來調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)能量進(jìn)而控制艙室溫濕度就顯得尤為困難。因此，艦船設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)參考空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行原理，規(guī)劃好空調(diào)區(qū)域內(nèi)艙室的布置，盡量減少不合理的艙室布局對(duì)空調(diào)艙室相對(duì)濕度的影響。

2.4 艦員日常工作和生活習(xí)慣對(duì)艙室相對(duì)濕度的影響

艦員長(zhǎng)期生活在艦船上，一些不良的使用習(xí)慣會(huì)對(duì)空調(diào)艙室的相對(duì)濕度造成影響。例如，前文中提到的艦員為方便進(jìn)出艙室，將空調(diào)區(qū)域與非空調(diào)區(qū)域之間的隔離艙門保持常開；另外，艦員在艙室內(nèi)晾曬衣物或散發(fā)異味需要長(zhǎng)時(shí)間打開舷窗或艙門也會(huì)對(duì)艙內(nèi)相對(duì)濕度造成較大影響。所以，艦船設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮艦員日常生活中某些具體細(xì)節(jié)的活動(dòng)，在方便艦員日常生活和工作的同時(shí)，又使艙室環(huán)境保持良好狀況。

3 設(shè)計(jì)改進(jìn)方案

通過對(duì)各種情況的分析，可以了解到影響空調(diào)艙室相對(duì)濕度的因素有很多，但是通過優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)方案并采用新的空調(diào)技術(shù)，可以將各種不利因素消除，使空調(diào)艙室的相對(duì)濕度得到控制。前文中提到的問題船舶屬于老船復(fù)造項(xiàng)目，由于受造價(jià)、建造進(jìn)度等原因的限制，船上空調(diào)系統(tǒng)并未重新設(shè)計(jì)，仍采用定風(fēng)量空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)，過時(shí)的系統(tǒng)配置對(duì)空調(diào)艙室相對(duì)濕度的調(diào)節(jié)能力有限，當(dāng)該船處于某些惡劣海況條件下時(shí)，就會(huì)造成部分空調(diào)艙室相對(duì)濕度難以控制的局面。

為解決這個(gè)問題，艦船空調(diào)系統(tǒng)可以從系統(tǒng)設(shè)計(jì)和新技術(shù)應(yīng)用兩方面采取措施。

3.1 根據(jù)艦船使用特點(diǎn)優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1.1 合理規(guī)劃艦船艙室布置

艦船產(chǎn)品在設(shè)計(jì)之初就需要考慮艦員的工作和生活環(huán)境問題，但有限的甲板層高、嚴(yán)格的凈高度要求和中低速風(fēng)管設(shè)計(jì)三者該如何平衡與實(shí)現(xiàn)，是設(shè)計(jì)者及施工方所面臨的一道難題［4］。因此，根據(jù)艦船工作性質(zhì)，按照作息時(shí)間、環(huán)境要求、艙室種類以及空調(diào)器室與其服務(wù)區(qū)域相鄰等原則，合理規(guī)劃艦船的艙室布置，可以使空調(diào)系統(tǒng)更加易于控制艙室的溫濕度。由此可見，艦船艙室布置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）空調(diào)區(qū)域的艙室在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量集中布置，避免空調(diào)艙室和非空調(diào)艙室夾雜在一起而影響空調(diào)艙室的相對(duì)濕度控制。

（2）空調(diào)區(qū)域和非空調(diào)區(qū)域之間應(yīng)采取有效的隔離緩沖區(qū)，特別是有值班室的艦船應(yīng)考慮值班室基本工作需求和人員頻繁進(jìn)出空調(diào)區(qū)域等因素，將值班區(qū)域單獨(dú)設(shè)置并配備空調(diào)，既滿足了值班區(qū)域人員的舒適度要求，又能保證居住或工作區(qū)域的溫濕度不受干擾。

（3）空調(diào)器室的布置應(yīng)事先考慮新風(fēng)/回風(fēng)通道的走向，減少新風(fēng)通道的阻力，均勻混合各空調(diào)艙室的回風(fēng)，使空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)船使用時(shí)易于調(diào)節(jié)新風(fēng)/回風(fēng)的比例，滿足不同季節(jié)或不同海域條件下控制艙室相對(duì)濕度，提高艙室舒適度的目的。

3.1.2 提高空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)控調(diào)節(jié)能力

目前大多數(shù)艦船的空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)多注重單機(jī)設(shè)備的自動(dòng)化程度的提高，對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行所需的自動(dòng)監(jiān)控調(diào)節(jié)能力方面要求甚少。一般艦船按照其用途將艙室劃分成若干區(qū)域，不同區(qū)域的空調(diào)艙室對(duì)溫、濕度控制的要求也不同。所以，空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)艦船的運(yùn)行情況，合理配置空調(diào)系統(tǒng)的組成，并配置統(tǒng)一的空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控裝置（或系統(tǒng)），選取典型艙室（或主要通風(fēng)管道）布置溫/濕度傳感器，統(tǒng)一采集空調(diào)艙室的環(huán)境參數(shù)。空調(diào)系統(tǒng)可以根據(jù)不同區(qū)域的溫濕度要求和實(shí)際負(fù)荷情況對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的制冷量、供水量和送（進(jìn)）風(fēng)量等進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，如此可滿足艦船不同區(qū)域的溫濕度需求，避免空調(diào)系統(tǒng)控制手段單一，艙室溫濕度不易調(diào)節(jié)的問題產(chǎn)生。

3.2 新型空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用

目前，艦船空調(diào)系統(tǒng)仍以定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)為主，繼續(xù)沿用現(xiàn)在的系統(tǒng)配置很難做到對(duì)艙室相對(duì)濕度的有效調(diào)控。因此，可采用一些新技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)加以改造或直接將新技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。

3.2.1 熱濕獨(dú)立處理空調(diào)系統(tǒng)

顧名思義，該系統(tǒng)包括溫度（熱）處理和濕度（濕）處理兩大獨(dú)立控制系統(tǒng)，溫度處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)承擔(dān)空調(diào)區(qū)域的顯熱負(fù)荷，由高溫冷水機(jī)組、干式風(fēng)機(jī)盤管等組成；濕度處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)承擔(dān)空調(diào)系統(tǒng)的潛熱負(fù)荷，多由新風(fēng)處理機(jī)、送風(fēng)末端裝置組成；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如下頁(yè)圖4所示。由于溫度、濕度處理都采用了獨(dú)立的控制系統(tǒng)，所以，不同房間熱濕比不斷變化時(shí)系統(tǒng)都能夠滿足變化的要求，在滿足室內(nèi)顯熱負(fù)荷的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了艙室相對(duì)濕度的可控，避免了室內(nèi)濕度過高（或過低）的現(xiàn)象。

目前，國(guó)內(nèi)外熱濕獨(dú)立處理空調(diào)系統(tǒng)的研究已開展多年，并在民用建筑空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用方面取得了較好的使用效果。艦船空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可以借鑒其成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合艦船平臺(tái)的特點(diǎn)，從以下幾方面入手開展系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作：

（1）規(guī)劃設(shè)置統(tǒng)一的新風(fēng)/回風(fēng)通道，將進(jìn)入空調(diào)區(qū)域前的空氣進(jìn)行預(yù)處理，新風(fēng)處理機(jī)將艙外新風(fēng)進(jìn)行冷卻（或加熱）和除濕（或加濕），恒定送風(fēng)的溫、濕度，被冷卻來調(diào)節(jié)空調(diào)區(qū)域的濕度，使室內(nèi)空氣狀態(tài)控制在設(shè)計(jì)點(diǎn)；新風(fēng)處理機(jī)結(jié)構(gòu)示意如下頁(yè)圖5所示，產(chǎn)品型式參見下頁(yè)圖6（左為吊頂式熱回收新風(fēng)機(jī)組，右為轉(zhuǎn)輪式熱回收新風(fēng)處理機(jī)組）。

圖4 熱濕獨(dú)立處理空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖

圖5 新風(fēng)處理機(jī)結(jié)構(gòu)示意

圖6 新風(fēng)處理機(jī)的幾種型式

圖6中的新風(fēng)處理機(jī)組不同于常規(guī)空調(diào)器既要處理艙室熱負(fù)荷又要調(diào)節(jié)濕度，在配置常規(guī)冷卻除濕盤管的同時(shí)還配備專用的除濕設(shè)備，隨著艙室熱濕負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)出風(fēng)相對(duì)濕度，可以實(shí)現(xiàn)送風(fēng)相對(duì)濕度的精確控制。艙室送風(fēng)以滿足人員新風(fēng)量需求和調(diào)節(jié)艙室相對(duì)濕度為主，兼顧調(diào)節(jié)艙室CO2濃度、稀釋（去除）異味等功能。

（2）艙室顯熱負(fù)荷全部由干式末端裝置來承擔(dān)，所謂干式末端裝置就是冷卻盤管表面溫度（或者送風(fēng)溫度）高于室內(nèi)露點(diǎn)溫度的冷卻設(shè)備，目前常見的干式末端有毛細(xì)管輻射系統(tǒng)、金屬輻射板、冷梁、干式風(fēng)機(jī)盤管等。對(duì)于以艦船為平臺(tái)設(shè)計(jì)的熱濕獨(dú)立處理空調(diào)系統(tǒng)而言，干式風(fēng)機(jī)盤管和金屬輻射板比較適用，常見的干式風(fēng)機(jī)盤管型式如圖7所示。

圖7 干式風(fēng)機(jī)盤管

干式末端裝置由于其盤管表面沒有冷凝水產(chǎn)生，因此，減少了盤管表面滋生霉菌和細(xì)菌的可能性，有效解決了空調(diào)系統(tǒng)長(zhǎng)期使用后的污染空氣問題，大大提高了艙室環(huán)境的舒適性，對(duì)于全封閉環(huán)境的艦船艙室而言是非常有益的。

熱濕獨(dú)立處理空調(diào)系統(tǒng)在艦船平臺(tái)上的應(yīng)用可以解決艙室相對(duì)濕度控制的難題，能夠?yàn)榕瀱T提供舒適的生活和工作環(huán)境。另外，相對(duì)于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，在節(jié)能、環(huán)保等方面都有非常突出的優(yōu)勢(shì)。所以，該系統(tǒng)將會(huì)在艦船領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

3.2.2 低溫送風(fēng)空調(diào)技術(shù)

相對(duì)于送風(fēng)溫度在12℃～16℃范圍內(nèi)的常溫空調(diào)系統(tǒng)而言，所謂低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，是指系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)送風(fēng)溫度≤11℃的空調(diào)系統(tǒng)［5］（一般空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度為4℃～10℃）。該系統(tǒng)由常規(guī)空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)展而來，采用較大的送風(fēng)溫差和較小的送風(fēng)量來達(dá)到降溫除濕目的。該系統(tǒng)應(yīng)用于艦船空調(diào)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）提高艙室的空氣品質(zhì)和舒適度

低溫送風(fēng)系統(tǒng)的供水溫度低，空氣除濕效果較好，艙室的相對(duì)濕度也比常規(guī)空調(diào)艙室要低，一般為40%左右，因此能提高人體熱舒適性。實(shí)驗(yàn)研究表明，在相同溫度環(huán)境里，人體在相對(duì)濕度較低的情況下感覺更涼快和舒適。由于艦船常年所處的環(huán)境特點(diǎn)，外界的空氣濕度較大，低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)可向艙室提供較低含濕量的空氣，使艙室的相對(duì)濕度保持在40%～50%，將會(huì)大大提高艦員艙室的舒適性。

（2）空間利用率高

由于較低的送風(fēng)溫度和較大的供回水溫差減少了空調(diào)系統(tǒng)所要求的送風(fēng)量和供水量，所以，送風(fēng)管道和供水管路的規(guī)格都可以比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)更小，這樣就非常適合艦船狹小空間條件下的應(yīng)用，對(duì)于保持艙室層高和空間是非常有利的。

（3）降低設(shè)計(jì)建造成本

低溫送風(fēng)系統(tǒng)相對(duì)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量和供水量的減少，因而降低了空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)、水泵以及管道等的建造成本；同時(shí)，還減少了供電、燃油等日常成本的投入，其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)明顯，特別適合老船改造和空調(diào)系統(tǒng)更新。

低溫送風(fēng)空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用可有效地控制艙室相對(duì)濕度，并提高熱舒適性，但是在設(shè)計(jì)時(shí)仍應(yīng)考慮對(duì)末端風(fēng)口及所有管道采取足夠的防冷凝結(jié)露措施，對(duì)于冬季空調(diào)系統(tǒng)送熱風(fēng)的問題也應(yīng)一并考慮。

4 結(jié) 論

分析了影響空調(diào)艙室相對(duì)濕度的因素，從中可知，雖然艦船空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造和應(yīng)用已有較長(zhǎng)時(shí)間，但艦船空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)還存在與實(shí)船使用不匹配、系統(tǒng)配置更新?lián)Q代緩慢、系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控調(diào)節(jié)能力弱等不足之處。本文推薦的新型空調(diào)技術(shù)雖然在艦船上尚未廣泛應(yīng)用，但在民用和商用項(xiàng)目上已成功應(yīng)用，就其技術(shù)原理而言，熱濕獨(dú)立處理空調(diào)系統(tǒng)和低溫送風(fēng)空調(diào)技術(shù)應(yīng)用于艦船項(xiàng)目有較大優(yōu)勢(shì)，可有效消除空調(diào)艙室的濕負(fù)荷，提高艦船艙室舒適性，很好地解決空調(diào)艙室相對(duì)濕度不易控制的問題。

［1］ 李光.中小型水面艦船空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究［J］.中國(guó)艦船研究，2006（3）：50-54.

［2］ 柴鎮(zhèn)江.艦船空調(diào)新風(fēng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題［J］.機(jī)電設(shè)備，2014（1）：37-39.

［3］ 尉遲斌.實(shí)用制冷與空調(diào)工程手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001：96-97.

［4］ 朱華.科考船的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.船舶，2014（2）：66-70.

［5］ 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.第二版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008：18-56.

Factors infl uencing relative humidity of air-conditioned cabins

ZHU Hong
(Naval Representative Offi ce in Hudong-zhonghua shipbuilding (Group) Co. Ltd., Shanghai 200129, China)

This paper analyzes the phenomenon of high relative humidity in the air-conditioned cabins of the superstructure on a ship during sea-trail. It summarizes the factors that infl uence the relative humidity， such as the total refrigerating capacity of AC system， new/return air ventilating layout of the superstructure and general arrangement of cabins. The eff ective control of the relative humidity and the improvement of the living comfort of the cabins can be achieved by the independent heat-humidity handling system and the low-temperature AC supplyair technologies through the general arrangement optimization of the cabins.

air-conditioned cabins； relative humidity

U664.86

A

1001-9855（2015）06-0050-07

2015-08-20；

2015-09-25

朱 鴻（1968-），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向：艦船動(dòng)力裝置及船舶系統(tǒng)設(shè)計(jì)。