豪華郵輪典型空調(diào)系統(tǒng)及送風(fēng)形式分析

摘" " 要：以郵輪典型艙室空調(diào)系統(tǒng)為研究對象，著重研究分析風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、變風(fēng)量空調(diào)（VAV）+帶電輔熱（ATU）系統(tǒng)、定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)和廚房空調(diào)系統(tǒng)，對轉(zhuǎn)輪回收防交叉污染和空調(diào)器防污染提出建議。通過對比分析，最終確定其典型艙室空調(diào)系統(tǒng)及送風(fēng)形式設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：郵輪；空調(diào)系統(tǒng)；轉(zhuǎn)輪回收；風(fēng)機(jī)盤管；送風(fēng)形式

中圖分類號：U664.86 " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Analysis on Typical Air Conditioning System and Air Supply"Form of Luxury Cruise Ship

SUN Renzhong

（ Shanghai Marine Equipment Research Institute，" Shanghai 200031 ）

Abstract： Taking the typical cruise air conditioning system as the research object， this paper analyzes its typical air conditioning system and air supply form， focusing on the form of fan coil and fresh-air air conditioning system， VAV （variable air volume air conditioning） and ATU （charged auxiliary heating） system， constant air volume air conditioning system and galley air conditioning system， and puts forward suggestions on their rotary heat recover and pollution prevention. The design scheme for the typical cabin air conditioning system and air supply form is finally decided and proposed through comparison and analysis.

Key words： cruise ship;" air conditioning system;" rotary heat recover;" fan coil unit;" air supply form

1" " "前言

豪華郵輪作為高附加值、高技術(shù)和高壁壘的三高產(chǎn)品，不僅造價高，運(yùn)行成本也高，所以應(yīng)考慮節(jié)能、高效運(yùn)行，以降低運(yùn)營成本。經(jīng)調(diào)研，以“海洋量子”號豪華郵輪為例，其噸位為16.78萬噸，載客量為5386人。由于郵輪自身重量和載客量大，其電力消耗主要在推進(jìn)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)以及造水系統(tǒng)。作為豪華郵輪第二大能耗用戶的空調(diào)系統(tǒng)，其系統(tǒng)配置的重要性不言而喻，不僅要考慮空調(diào)系統(tǒng)形式、初始投資成本等，還要考慮所選設(shè)備以及控制方面的節(jié)能技術(shù)及應(yīng)用。

豪華郵輪艙室眾多，根據(jù)功能及特性，大致可以劃分為以下幾類：乘客居住區(qū)域；乘客公共區(qū)域；船員居住區(qū)域；船員公共及服務(wù)區(qū)域；船員工作區(qū)域；技術(shù)處所；其他特殊處所等。由于每個區(qū)域的舒適性要求不同，所以對應(yīng)區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)以及送風(fēng)形式也有所不同。

2" " 空調(diào)系統(tǒng)配置

2.1" "風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)形式，技術(shù)較為成熟，最早應(yīng)用于客滾船以及海工船項目，采用熱轉(zhuǎn)輪回收空調(diào)器，風(fēng)機(jī)盤管分住艙和公共區(qū)域：住艙采用衛(wèi)生單元三角區(qū)安裝形式的智能型住艙風(fēng)機(jī)盤管；公共區(qū)域安裝在吊頂和落地兩種形式，具體選擇應(yīng)結(jié)合艙室內(nèi)裝整體布局。乘客住艙空調(diào)系統(tǒng)形式，如圖1所示。

熱轉(zhuǎn)輪回收空調(diào)器，利用排氣與新風(fēng)在轉(zhuǎn)輪進(jìn)行熱交換，回收部分熱量，達(dá)到節(jié)能效果，一般效率＞65%。熱轉(zhuǎn)輪回收空調(diào)器與一次回風(fēng)空調(diào)器對比，如表1所示。

由于豪華郵輪乘客居住區(qū)域較為集中，廁所排風(fēng)量相比空調(diào)器送風(fēng)量占比較大，高達(dá)60%，應(yīng)考慮廁所排風(fēng)進(jìn)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行熱回收。但為了達(dá)到空調(diào)系統(tǒng)減少用電能耗的目的，對廁所排氣管布置和熱回收空調(diào)器采用如圖2所示的技術(shù)設(shè)計和配置方案，為乘客提供安全、健康和福利。

這種方案配置，對熱回收轉(zhuǎn)輪材質(zhì)有特殊要求，通常采用陶瓷涂層鋁，通過排風(fēng)部分旋轉(zhuǎn)，收集熱量和濕氣；當(dāng)轉(zhuǎn)輪進(jìn)入空調(diào)箱的送風(fēng)部分時，該能量將傳遞給送風(fēng)；這種形式泄露是最小的，并且在任何情況下都是從供氣泄漏到排氣，保證不被排氣污染，也符合防疫要求。熱回收空調(diào)原理，如圖2所示。

為防止交叉感染，采取以下措施：

1）克服因轉(zhuǎn)輪干燥劑吸附和攜帶，采用3 A分子篩干燥劑，防止直徑大于3 A的分子進(jìn)入分子篩干燥劑；

2）為克服因轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)攜帶，配置清潔扇面，在轉(zhuǎn)輪芯體旋轉(zhuǎn)進(jìn)入送風(fēng)管道之前，用外部空氣沖洗轉(zhuǎn)輪芯體，如圖3所示；

3）為克服排風(fēng)向新風(fēng)泄露的風(fēng)險，新風(fēng)相對排風(fēng)采取正壓布置、多重密封等手段。

乘客居住區(qū)域采用新風(fēng)空調(diào)器送新風(fēng)進(jìn)風(fēng)機(jī)盤管，經(jīng)與風(fēng)機(jī)盤管送風(fēng)混合后送至乘客居住區(qū)域，該區(qū)域末端一般設(shè)置布風(fēng)器，能夠有效的進(jìn)行降噪；該區(qū)域需進(jìn)行相對精準(zhǔn)的溫度控制，并要求較為舒適的氣體流場和極低的噪音要求，乘客住艙溫度控制達(dá)到±1℃，風(fēng)量控制精度±5%，噪音要求≯45 dB（A）。

另外，為防止外來空氣或艙室排風(fēng)帶來病毒，可采用防疫過濾器的方法：空調(diào)機(jī)組在回風(fēng)側(cè)和新風(fēng)側(cè)進(jìn)口設(shè)置袋式過濾器，該型過濾器具備防疫功能，其作用是利用絨噴布無紡布與特殊殺菌濾料媒介完美結(jié)合，阻斷包括新冠病毒在內(nèi)的各類病毒和細(xì)菌傳播，實現(xiàn)對有傳播性微粒的空氣進(jìn)行高效循環(huán)凈化，減少交叉感染，實現(xiàn)去除異味、凈化空氣、減少新風(fēng)需求量和能耗，確保室內(nèi)空間內(nèi)人們的呼吸安全。

另一種殺菌滅毒的有效方式，就是在空調(diào)器或者風(fēng)機(jī)盤管回風(fēng)口增加除菌凈化裝置。目前市面比較常用新型ESPCC技術(shù)的除菌凈化裝置，具備過濾、除臭氧、去甲醛、殺菌消毒等功能，可以吸附0.01微米以上的顆粒物、0.5～5微米以上的細(xì)菌顆粒物。病毒平均直徑為0.1微米，往往依附于大的顆粒物上，經(jīng)過靜電場時病毒會被靜電場抓住，吸附在靜電場上；ESPCC技術(shù)采用高頻電暈放電產(chǎn)生臭氧，使細(xì)胞膜氧化破裂，殺滅細(xì)菌，同時產(chǎn)生多種活性氧、羥基自由基等破壞病毒的生存生物場，使其喪失生存條件，殺滅病毒；此外，ESPCC技術(shù)在臭氧殺菌消毒后，經(jīng)過耦合催化作用，將臭氧轉(zhuǎn)化為氧氣，同時去除甲醛和TVOC等污染物。

乘客公共區(qū)域亦采用上述形式。該區(qū)域新風(fēng)量需要滿足房間人數(shù)的需求，風(fēng)機(jī)盤管的制冷量要能涵蓋整個房間；為建筑庭院服務(wù)的風(fēng)機(jī)盤管，布置在甲板層或者天花板（餐廳、露天泳池餐廳和其它公共處所），這些風(fēng)機(jī)盤管由HVAC自動化系統(tǒng)控制。乘客公共區(qū)域空調(diào)系統(tǒng)圖，如圖4所示。

該區(qū)域出風(fēng)口和回風(fēng)口的型式，需與該區(qū)域的裝修風(fēng)格相協(xié)調(diào)，通常采用隱蔽式風(fēng)口，如雨降型式、帶消音器的散流器等。

雨降型式送風(fēng)和排風(fēng)，既能降低噪音，又能與室內(nèi)裝潢相結(jié)合：雨降型式送風(fēng)，利用天花板上面的空間為穩(wěn)壓層，空氣由送風(fēng)管進(jìn)入穩(wěn)壓層后，在靜壓作用下通過在天花板上開設(shè)的多孔板，均勻地進(jìn)入空調(diào)房間內(nèi)。為了取得較好的送風(fēng)效果，風(fēng)速一般≤房間凈高（m）-1；回風(fēng)或排風(fēng)不宜采用孔板抽風(fēng)，易造成灰塵堵塞，影響美觀，較多采用條縫回風(fēng)或排風(fēng)。

該區(qū)域還應(yīng)考慮某些活動區(qū)域溫度過低，需啟動電加熱予以補(bǔ)償；另外，考慮該區(qū)域內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)盤管送風(fēng)與人員新風(fēng)結(jié)合的情況。

該區(qū)域空調(diào)系統(tǒng)在人員流動情況較為復(fù)雜區(qū)域，設(shè)置CO2濃度探測系統(tǒng)，控制實時新風(fēng)量，保證環(huán)境舒適度。

2.2" "變風(fēng)量空調(diào)+帶電輔熱系統(tǒng)

變風(fēng)量空調(diào)+帶電輔熱系統(tǒng)，通常應(yīng)用在管理人員、低級別管理人員、船員住艙及其辦公室以及其它房間。該區(qū)域的空調(diào)器，通常設(shè)置為帶熱能回收裝置，如圖5所示。

豪華郵輪醫(yī)療中心亦采用該系統(tǒng)形式，但同以上有所區(qū)別的是空調(diào)器為全新風(fēng)空調(diào)，同時配置1臺專用抽風(fēng)機(jī)；整個系統(tǒng)管路采用不銹鋼部件，空氣從安裝在天花板上的不銹鋼散流器送入室內(nèi)，散流器的顏色與天花板顏色相匹配，在排風(fēng)管上適當(dāng)位置安裝過濾器；廁所空調(diào)也由該系統(tǒng)提供但抽風(fēng)獨(dú)立，使用專用風(fēng)機(jī)將空氣排到大氣中，該區(qū)相鄰走廊的房間保持負(fù)壓，與其它相鄰區(qū)域的該區(qū)走廊保持負(fù)壓，其典型系統(tǒng)圖，如圖6所示。

2.3" "定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)

定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，常用于機(jī)械處所及相關(guān)區(qū)域辦公室。通常該區(qū)域空調(diào)，可以設(shè)置為普通空調(diào)器和無熱回收空調(diào)器，其中無熱回收空調(diào)器為雙層疊加型式，應(yīng)用于機(jī)械處所，該區(qū)域?qū)痈弑容^高，這樣雙層疊加，既利用了空間高度，又節(jié)約了功能艙室的占地面積。

定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，由空調(diào)箱、冷媒水、熱媒水、定風(fēng)量空氣末端裝置、單風(fēng)管系統(tǒng)等組成，如圖7所示。

2.4" "廚房空調(diào)系統(tǒng)

郵輪和常規(guī)船廚房比較，功能比較齊全，包含中式、西式、燒烤、火鍋等。廚房作為高熱源、高失火風(fēng)險區(qū)域，是船上較為特殊的處所，其空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)需完全獨(dú)立。廚房空調(diào)系統(tǒng)為全新風(fēng)形式，采用定點送風(fēng)，對溫度、濕度不作考核。

廚房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，分為機(jī)械送風(fēng)和機(jī)械抽風(fēng)兩部分：機(jī)械送風(fēng)通過全新風(fēng)空調(diào)器實現(xiàn)，機(jī)械抽風(fēng)通過抽風(fēng)機(jī)實現(xiàn)，抽風(fēng)機(jī)與廚房內(nèi)的集氣罩及其他抽風(fēng)頭連接，以適當(dāng)大于總送風(fēng)量的值進(jìn)行機(jī)械抽風(fēng)，保證房間負(fù)壓，使廚房內(nèi)的污濁空氣不會溢出至相鄰處所。廚房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)圖，如圖8所示。

廚房空調(diào)通風(fēng)設(shè)備通常采用變頻控制，與廚房內(nèi)的主要烹飪設(shè)備、集氣罩等集成控制，并具有一定的互控關(guān)系。如當(dāng)局部烹飪設(shè)備處于停用狀態(tài)，則該處所的集氣罩停止使用，該區(qū)域的空調(diào)送風(fēng)相應(yīng)減小；反之亦然，以此實現(xiàn)廚房通風(fēng)設(shè)備的差異化調(diào)節(jié)，最大限度的節(jié)約能源。

在常規(guī)船舶設(shè)計時，常用換氣次數(shù)來決定廚房空調(diào)器的制冷量和加熱量，采用定點送風(fēng)，溫濕度不作考核，因此廚房的實際使用舒適性并不高；而郵輪設(shè)計時，根據(jù)廚房各設(shè)備散熱量累計所需排風(fēng)量以及送風(fēng)溫度共同決定廚房空調(diào)器的制冷量和加熱量，這樣廚房的舒適性就會大大提高。

3" " 結(jié)論

郵輪空調(diào)系統(tǒng)不僅有以上幾種形式，也不完全按照以上幾種形式進(jìn)行設(shè)計，具體還要看郵輪的豪華程度以及船東運(yùn)營方所需要的節(jié)能效果以及艙室布置等。本郵輪典型空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計成功，對以后類似郵輪、普通游船和高端客滾船艙室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計，具有一定的參考和借鑒作用。

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