船舶小型空调系统常见问题及解决对策

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　　摘  要：近些年来，随着船舶工业的不断发展，船舶已经成为我国主要的水上交通工具，它在水上作业和运输领域的意义日益重大。为了让工作人员拥有一个完美的工作环境，船舶必须完善本身的空调系统，该文将对船舶空调系统的组成、设计的要求与规范、船舶空调系统的常见问题、问题的解决方案、如何进行空调节能等方面进行分析，以期空调系统在船舶上发挥更大的作用。
　　关键词：船舶;空调系统;常见问题;解决对策;节能
　　中图分类号：U665            文献标志码：A
　　0 前言
　　随着船舶工业的不断发展，它在水上作业和运输领域的意义日益重大。因此，为了给船舶工人提供更好的工作环境，有必要安装空调系统。为了保证空调系统的功能和价值，不仅要研究分析空调设计的规范和要点，还要针对常见问题制定有针对性的措施。
　　1 船舶和船舶空调系统
　　1.1 船舶的发展历史
　　独木舟最早出现在中国，并且独木舟的制作方法也十分简单，就是将木头挖空。独木舟的出现是船舶发展史上的巨大进步，人们也不再使用木筏出行。但是木筏的制作方法比独木舟简单得多，独木舟的制作是要按照一定的操作流程的。独木舟也是船舶最早的原型。商朝和汉代的造船技术更加长进，木板船最早出现在商朝。到了宋朝，我国的船舶事业更上一层楼，船上已经开始使用指南针。最大、最牢固的船舶业于15世纪在中国制造出来。蒸汽船和铁船则于18世纪和19世纪分别出现，船舶事业又开始向新的进程发展。
　　1.2 船舶空调系统的介绍
　　船舶空调系统一般是由冷热源、空气处理设备、空气输配和自动控制组成的。
　　船舶空调系统根据其使用对象的不同要求具有不同的特点。根据空调系统的不同特点，可以从不同的角度进行分析，分类方法有很多种。根据冷却盘管内的冷却介质，可分为直接蒸发系统和间接冷却空调系统;根据风管内空气流量的分类，可分为高速系统和低速系统;最后，根据空调舱室内负荷所采用的不同传输介质，可分为全空气系统、全水系统和风水系统[1]。
　　2 船舶空调系统设计考虑要点
　　船舶空调系统设计包括6个要点。1）船舶在日常航行时经常会出现颠簸摇晃现象，所以要求设备在复杂海况下或船舶日常运行过程中可以进行正常运行。2）船舶的工作环境充斥着海风和盐，所以在选用材料时要多加注意，要选用可以在这种严苛环境中长时间工作的。3）考虑使用环境，即设备可全年在环境中使用，并考虑一定的储备能力。4）设备可以在工作过程中产生噪声和振动，但是在非工作时间要避免设备出现震动和噪声。5）要选取尺寸和重量合适的设备，选取的设备工作效率要高，也要注意设备的成本，要互相权衡。6）选取的设备要满足规范要求，同时也要满足最低换气次数和换气量要求。
　　3 船舶空调系统设计要求和规范
　　3.1 温度与相对湿度
　　人们的舒适度是与气温有关的。一般来说，人们正常工作和生活的舒适气温夏季约为25℃，冬季约为22℃。舱内外温差不宜超过6℃～10℃。人们对空气的湿度不敏感。一般来说，相对湿度在50%左右。在设计船舶空调的过程时，气候条件是不可忽视的条件，其对于空调设备的负荷、尺寸、成本有关键的影响，进而会影响船舶的整体设计和成本。出于对整体经济性和节能型的考虑，一般来讲不会基于极端的气候条件，温度设计参数可以更接近舒适范围的上限。空调夏季制冷除湿，冬季喷水蒸汽或水加湿，实际上分别保持40%～60%和30%～40%的湿度。
　　3.2 空气清新程度
　　对于小型船舶的空气新鲜度，与空调系统的新风供给密切相关。根据国际标准《船舶起居舱空调通风设计参数及计算方法》，新风最低供应标准为每人2.4 m3/h[2]。同时，还规定船舶在无限航区内的情况应高于空调总风量的一半，船舶在有限航区内的情况应高于空调总风量的40%。对于空调风量来说，需要考虑的因素是船舱的热损失和热量，在换气和送风过程中，需要有流动性，为船上的人提供更舒适的环境。一般情况下，小型船舶的空气流速应在0.35 m/s范围内，理想状态为0.15 m/s～0.20 m/s。
　　3.3 设计规范
　　船舶入级是评价船舶技术状态的重要方式。船舶入级分为船体和船舶设备。政府船舶检验机构或船级社是为船舶入级或维护船舶航行安全而发布的有关船舶结构、性能、系统装置、设备及材料的安全和质量的一系列技术规定。船舶规范是船舶设计、建造、维护和检验的主要依据。
　　一般来说，设备对于船舶的航行安全是不具有威胁影响的，所以船舶空调不用进行分类。但是对于空调管道系统的布置和材料制造，各船级社和船舶检验机构都有明确的要求。空调管道穿过舱壁或甲板的要求见表1。
　　另外，空调系统管件需要满足《船用通风管路通舱管件》的要求，通风附件需要满足《船用通风附件技术条件》的要求，空调风管吊架需要满足《风管吊架》的要求，空调风管截面需要满足《船用通风系统管路和附件的公称通径》的要求等。
　　4 船舶小型空调系统的常见问题
　　空调系统的运行状态是船舶室内环境影响的因素之一，并且它的影响因素越来越明显。现如今，船舶空调系统在运行阶段存在许多问题，比较经典的问题主要有以下3个。
　　4.1 风量調节问题
　　一般来说，船舶主要是以集中式单风道系统为基础，代表中央空调系统对送风进行统一处理，经过一定的处理后，再输送到各船舶机舱配电板。虽然集中式单风道系统造价低，安装简单，但在调节风量的过程中操作困难，严重时会影响风量。
　　4.2 风量平衡问题
　　风量平衡问题主要由2个方面组成。1） 船舱正压大。在空调系统设计过程中，要多加注意对于空调回风口的设计，如果空调回风口设计较小，送风量较大，特别是当屏蔽装置阻挡回风时，不可避免地会出现正压的情况。2）上层建筑回风困难。由于船舶空间有限，回风管道截面较小，船舶舱内气流不平衡。 　　4.3 噪声问题
　　噪声是船舶空调系统中常见的问题。根据国家有关规定，船舶生活舱噪声分贝需控制在60 dB以内。但是，空调系统在运行过程中产生的噪声通常很大，同時空调级和空时空调级的气流干扰也会产生一定的噪声，对船员的生活和工作影响很大。
　　5 解决方法
　　5.1 风管风量调节问题
　　由于船舶舱内送风参数基本相同，只能通过调节空气分配器来调节舱内送风参数。需要注意的是，在通过空气分配器调节风量的过程中，为了保证新风量与舱内空气参数的平衡，需要控制风量的变化范围。
　　5.2 风量平衡问题
　　合理调整百叶窗角度，增大回风口面积，科学布置回风口是解决风量平衡的最佳途径。或将船舱回风口百叶窗改为丝网式，对加强舱内空气循环具有积极意义。此外，还可在机舱顶部设置自然通风孔，对加强机舱内空气循环具有积极意义。
　　5.3 噪声问题
　　对于空调系统的噪声，最好的解决办法是通过一些降噪措施来控制噪声。例如在通风管道或空调中增加吸声材料，这对降低高频噪声有很好的效果。同时，可在空调风机出口加装消声装置，降低噪声。另外，空调系统噪声与布风机类型的关系比较密切。目前，空气分布器分为直接分配式和感应式2种。直配式由于具有低噪声、低成本的特点，得到了广泛的应用。
　　6 针对小型船舶空调系统的节能对策
　　船舶的续航能力是与空调系统消耗的能源挂钩的。如果空调消耗的能源过多，船的续航能力自然差，反之，船的续航能力就会增强。那么，我们如何去设计空调系统，以此来减轻其对能源的消耗呢？
　　6.1 不凝性气体要进行定期排放
　　一般来说，空调制冷系统中的不凝气体多为空气，而空气常存在于空调的冷凝器和储液罐中。当空调系统中含有较多的不凝性气体时，能耗将明显增加。因此，机上空调管理人员应定期检查空调，排出空调系统中的不凝气体。
　　6.2 定期放油，避免大量润滑油进入换热器
　　为了让空调运行得更好，就会在空调系统中使用一些润滑油。但是润滑油也是存在不利影响的，会对设备的传热产生不好的影响。因为其进入冷凝器和蒸发器时，器内会产生薄膜，薄膜的产生导致耗能增加。那么又该如何去解决呢？可以让工作人员进行定期检查，多加注意控制空调润滑油的油分离器。如果分离器产生问题，工作人员可以进行手动控制，以免大量的润滑油进入各类设备里面。
　　6.3 采用变频技术实现压缩机的能量调节
　　为了让空调压缩机进行能量调节，通常会让船舶空调系统在实地工作时处于部分负荷的状态，而不是一直处于满负荷状态，但是需要注意的是，空调本身的制冷量和制冷量之间存在数值差异，会使得制冷量大打折扣，也大幅度增加了空调的能耗。随着空调变频技术的发展，空调变频装置的成本大大降低。解决上述问题的最好办法是将变频技术引入船舶空调。目前，变频技术已广泛应用于家用空调中，相信船用空调成熟的变频技术即将到来。
　　6.4 采用热焙交换器降低空调装置负
　　换热器是钢制矩形壳体内的电动轮对。车轮由大量浸有吸湿盐的铝合金薄波纹板组成，形成大量狭窄的气流通道。转轮依次将座舱排气通道和空调新风通道相邻转动，交替吸收和释放热量和水分到排气和新风中。这样，新风的温度和含水量与排风的含水量接近，既节省了夏季新风的降温除湿，又节省了冬季的采暖加湿，从而减少了空调装置的负荷，达到节能的目的。
　　7 结语
　　空调系统在船舶领域发挥着不可忽略的作用，所以要注意对其的设计、布置和后期运行。除了要保证空调系统的功能和完整性外，还应根据存在的问题积极制定解决方案，使空调系统在船舶上的作用和价值最大化。
　　参考文献
　　[1]张建华，阚安康，韩厚德.船舶中央空调系统能耗分析及节能措施[J].船舶与海洋工程，2011（1）：59-61.
　　[2]李敏，李湛.带蓄冷装置的热回收船舶空调系统的设计研究[J].中国修船，2008，21（3）：20-23.
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