船舶小型空調(diào)系統(tǒng)常見問題及解決對策

鄒林峰　顧偉峰

摘? 要：近些年來，隨著船舶工業(yè)的不斷發(fā)展，船舶已經(jīng)成為我國主要的水上交通工具，它在水上作業(yè)和運(yùn)輸領(lǐng)域的意義日益重大。為了讓工作人員擁有一個(gè)完美的工作環(huán)境，船舶必須完善本身的空調(diào)系統(tǒng)，該文將對船舶空調(diào)系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)的要求與規(guī)范、船舶空調(diào)系統(tǒng)的常見問題、問題的解決方案、如何進(jìn)行空調(diào)節(jié)能等方面進(jìn)行分析，以期空調(diào)系統(tǒng)在船舶上發(fā)揮更大的作用。

關(guān)鍵詞：船舶;空調(diào)系統(tǒng);常見問題;解決對策;節(jié)能

中圖分類號：U665? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

隨著船舶工業(yè)的不斷發(fā)展，它在水上作業(yè)和運(yùn)輸領(lǐng)域的意義日益重大。因此，為了給船舶工人提供更好的工作環(huán)境，有必要安裝空調(diào)系統(tǒng)。為了保證空調(diào)系統(tǒng)的功能和價(jià)值，不僅要研究分析空調(diào)設(shè)計(jì)的規(guī)范和要點(diǎn)，還要針對常見問題制定有針對性的措施。

1 船舶和船舶空調(diào)系統(tǒng)

1.1 船舶的發(fā)展歷史

獨(dú)木舟最早出現(xiàn)在中國，并且獨(dú)木舟的制作方法也十分簡單，就是將木頭挖空。獨(dú)木舟的出現(xiàn)是船舶發(fā)展史上的巨大進(jìn)步，人們也不再使用木筏出行。但是木筏的制作方法比獨(dú)木舟簡單得多，獨(dú)木舟的制作是要按照一定的操作流程的。獨(dú)木舟也是船舶最早的原型。商朝和漢代的造船技術(shù)更加長進(jìn)，木板船最早出現(xiàn)在商朝。到了宋朝，我國的船舶事業(yè)更上一層樓，船上已經(jīng)開始使用指南針。最大、最牢固的船舶業(yè)于15世紀(jì)在中國制造出來。蒸汽船和鐵船則于18世紀(jì)和19世紀(jì)分別出現(xiàn)，船舶事業(yè)又開始向新的進(jìn)程發(fā)展。

1.2 船舶空調(diào)系統(tǒng)的介紹

船舶空調(diào)系統(tǒng)一般是由冷熱源、空氣處理設(shè)備、空氣輸配和自動控制組成的。

船舶空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)其使用對象的不同要求具有不同的特點(diǎn)。根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的不同特點(diǎn)，可以從不同的角度進(jìn)行分析，分類方法有很多種。根據(jù)冷卻盤管內(nèi)的冷卻介質(zhì)，可分為直接蒸發(fā)系統(tǒng)和間接冷卻空調(diào)系統(tǒng);根據(jù)風(fēng)管內(nèi)空氣流量的分類，可分為高速系統(tǒng)和低速系統(tǒng);最后，根據(jù)空調(diào)艙室內(nèi)負(fù)荷所采用的不同傳輸介質(zhì)，可分為全空氣系統(tǒng)、全水系統(tǒng)和風(fēng)水系統(tǒng)[1]。

2 船舶空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮要點(diǎn)

船舶空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括6個(gè)要點(diǎn)。1）船舶在日常航行時(shí)經(jīng)常會出現(xiàn)顛簸搖晃現(xiàn)象，所以要求設(shè)備在復(fù)雜海況下或船舶日常運(yùn)行過程中可以進(jìn)行正常運(yùn)行。2）船舶的工作環(huán)境充斥著海風(fēng)和鹽，所以在選用材料時(shí)要多加注意，要選用可以在這種嚴(yán)苛環(huán)境中長時(shí)間工作的。3）考慮使用環(huán)境，即設(shè)備可全年在環(huán)境中使用，并考慮一定的儲備能力。4）設(shè)備可以在工作過程中產(chǎn)生噪聲和振動，但是在非工作時(shí)間要避免設(shè)備出現(xiàn)震動和噪聲。5）要選取尺寸和重量合適的設(shè)備，選取的設(shè)備工作效率要高，也要注意設(shè)備的成本，要互相權(quán)衡。6）選取的設(shè)備要滿足規(guī)范要求，同時(shí)也要滿足最低換氣次數(shù)和換氣量要求。

3 船舶空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和規(guī)范

3.1 溫度與相對濕度

人們的舒適度是與氣溫有關(guān)的。一般來說，人們正常工作和生活的舒適氣溫夏季約為25℃，冬季約為22℃。艙內(nèi)外溫差不宜超過6℃～10℃。人們對空氣的濕度不敏感。一般來說，相對濕度在50%左右。在設(shè)計(jì)船舶空調(diào)的過程時(shí)，氣候條件是不可忽視的條件，其對于空調(diào)設(shè)備的負(fù)荷、尺寸、成本有關(guān)鍵的影響，進(jìn)而會影響船舶的整體設(shè)計(jì)和成本。出于對整體經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能型的考慮，一般來講不會基于極端的氣候條件，溫度設(shè)計(jì)參數(shù)可以更接近舒適范圍的上限?？照{(diào)夏季制冷除濕，冬季噴水蒸汽或水加濕，實(shí)際上分別保持40%～60%和30%～40%的濕度。

3.2 空氣清新程度

對于小型船舶的空氣新鮮度，與空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)供給密切相關(guān)。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)《船舶起居艙空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)及計(jì)算方法》，新風(fēng)最低供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為每人2.4 m3/h[2]。同時(shí)，還規(guī)定船舶在無限航區(qū)內(nèi)的情況應(yīng)高于空調(diào)總風(fēng)量的一半，船舶在有限航區(qū)內(nèi)的情況應(yīng)高于空調(diào)總風(fēng)量的40%。對于空調(diào)風(fēng)量來說，需要考慮的因素是船艙的熱損失和熱量，在換氣和送風(fēng)過程中，需要有流動性，為船上的人提供更舒適的環(huán)境。一般情況下，小型船舶的空氣流速應(yīng)在0.35 m/s范圍內(nèi)，理想狀態(tài)為0.15 m/s～0.20 m/s。

3.3 設(shè)計(jì)規(guī)范

船舶入級是評價(jià)船舶技術(shù)狀態(tài)的重要方式。船舶入級分為船體和船舶設(shè)備。政府船舶檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)或船級社是為船舶入級或維護(hù)船舶航行安全而發(fā)布的有關(guān)船舶結(jié)構(gòu)、性能、系統(tǒng)裝置、設(shè)備及材料的安全和質(zhì)量的一系列技術(shù)規(guī)定。船舶規(guī)范是船舶設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)和檢驗(yàn)的主要依據(jù)。

一般來說，設(shè)備對于船舶的航行安全是不具有威脅影響的，所以船舶空調(diào)不用進(jìn)行分類。但是對于空調(diào)管道系統(tǒng)的布置和材料制造，各船級社和船舶檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)都有明確的要求?？照{(diào)管道穿過艙壁或甲板的要求見表1。

另外，空調(diào)系統(tǒng)管件需要滿足《船用通風(fēng)管路通艙管件》的要求，通風(fēng)附件需要滿足《船用通風(fēng)附件技術(shù)條件》的要求，空調(diào)風(fēng)管吊架需要滿足《風(fēng)管吊架》的要求，空調(diào)風(fēng)管截面需要滿足《船用通風(fēng)系統(tǒng)管路和附件的公稱通徑》的要求等。

4 船舶小型空調(diào)系統(tǒng)的常見問題

空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是船舶室內(nèi)環(huán)境影響的因素之一，并且它的影響因素越來越明顯?，F(xiàn)如今，船舶空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行階段存在許多問題，比較經(jīng)典的問題主要有以下3個(gè)。

4.1 風(fēng)量調(diào)節(jié)問題

一般來說，船舶主要是以集中式單風(fēng)道系統(tǒng)為基礎(chǔ)，代表中央空調(diào)系統(tǒng)對送風(fēng)進(jìn)行統(tǒng)一處理，經(jīng)過一定的處理后，再輸送到各船舶機(jī)艙配電板。雖然集中式單風(fēng)道系統(tǒng)造價(jià)低，安裝簡單，但在調(diào)節(jié)風(fēng)量的過程中操作困難，嚴(yán)重時(shí)會影響風(fēng)量。

4.2 風(fēng)量平衡問題

風(fēng)量平衡問題主要由2個(gè)方面組成。1） 船艙正壓大。在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，要多加注意對于空調(diào)回風(fēng)口的設(shè)計(jì)，如果空調(diào)回風(fēng)口設(shè)計(jì)較小，送風(fēng)量較大，特別是當(dāng)屏蔽裝置阻擋回風(fēng)時(shí)，不可避免地會出現(xiàn)正壓的情況。2）上層建筑回風(fēng)困難。由于船舶空間有限，回風(fēng)管道截面較小，船舶艙內(nèi)氣流不平衡。

4.3 噪聲問題

噪聲是船舶空調(diào)系統(tǒng)中常見的問題。根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，船舶生活艙噪聲分貝需控制在60 dB以內(nèi)。但是，空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪聲通常很大，同時(shí)空調(diào)級和空時(shí)空調(diào)級的氣流干擾也會產(chǎn)生一定的噪聲，對船員的生活和工作影響很大。

5 解決方法

5.1 風(fēng)管風(fēng)量調(diào)節(jié)問題

由于船舶艙內(nèi)送風(fēng)參數(shù)基本相同，只能通過調(diào)節(jié)空氣分配器來調(diào)節(jié)艙內(nèi)送風(fēng)參數(shù)。需要注意的是，在通過空氣分配器調(diào)節(jié)風(fēng)量的過程中，為了保證新風(fēng)量與艙內(nèi)空氣參數(shù)的平衡，需要控制風(fēng)量的變化范圍。

5.2 風(fēng)量平衡問題

合理調(diào)整百葉窗角度，增大回風(fēng)口面積，科學(xué)布置回風(fēng)口是解決風(fēng)量平衡的最佳途徑?；?qū)⒋摶仫L(fēng)口百葉窗改為絲網(wǎng)式，對加強(qiáng)艙內(nèi)空氣循環(huán)具有積極意義。此外，還可在機(jī)艙頂部設(shè)置自然通風(fēng)孔，對加強(qiáng)機(jī)艙內(nèi)空氣循環(huán)具有積極意義。

5.3 噪聲問題

對于空調(diào)系統(tǒng)的噪聲，最好的解決辦法是通過一些降噪措施來控制噪聲。例如在通風(fēng)管道或空調(diào)中增加吸聲材料，這對降低高頻噪聲有很好的效果。同時(shí)，可在空調(diào)風(fēng)機(jī)出口加裝消聲裝置，降低噪聲。另外，空調(diào)系統(tǒng)噪聲與布風(fēng)機(jī)類型的關(guān)系比較密切。目前，空氣分布器分為直接分配式和感應(yīng)式2種。直配式由于具有低噪聲、低成本的特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。

6 針對小型船舶空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能對策

船舶的續(xù)航能力是與空調(diào)系統(tǒng)消耗的能源掛鉤的。如果空調(diào)消耗的能源過多，船的續(xù)航能力自然差，反之，船的續(xù)航能力就會增強(qiáng)。那么，我們?nèi)绾稳ピO(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)，以此來減輕其對能源的消耗呢？

6.1 不凝性氣體要進(jìn)行定期排放

一般來說，空調(diào)制冷系統(tǒng)中的不凝氣體多為空氣，而空氣常存在于空調(diào)的冷凝器和儲液罐中。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)中含有較多的不凝性氣體時(shí)，能耗將明顯增加。因此，機(jī)上空調(diào)管理人員應(yīng)定期檢查空調(diào)，排出空調(diào)系統(tǒng)中的不凝氣體。

6.2 定期放油，避免大量潤滑油進(jìn)入換熱器

為了讓空調(diào)運(yùn)行得更好，就會在空調(diào)系統(tǒng)中使用一些潤滑油。但是潤滑油也是存在不利影響的，會對設(shè)備的傳熱產(chǎn)生不好的影響。因?yàn)槠溥M(jìn)入冷凝器和蒸發(fā)器時(shí)，器內(nèi)會產(chǎn)生薄膜，薄膜的產(chǎn)生導(dǎo)致耗能增加。那么又該如何去解決呢？可以讓工作人員進(jìn)行定期檢查，多加注意控制空調(diào)潤滑油的油分離器。如果分離器產(chǎn)生問題，工作人員可以進(jìn)行手動控制，以免大量的潤滑油進(jìn)入各類設(shè)備里面。

6.3 采用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)

為了讓空調(diào)壓縮機(jī)進(jìn)行能量調(diào)節(jié)，通常會讓船舶空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)地工作時(shí)處于部分負(fù)荷的狀態(tài)，而不是一直處于滿負(fù)荷狀態(tài)，但是需要注意的是，空調(diào)本身的制冷量和制冷量之間存在數(shù)值差異，會使得制冷量大打折扣，也大幅度增加了空調(diào)的能耗。隨著空調(diào)變頻技術(shù)的發(fā)展，空調(diào)變頻裝置的成本大大降低。解決上述問題的最好辦法是將變頻技術(shù)引入船舶空調(diào)。目前，變頻技術(shù)已廣泛應(yīng)用于家用空調(diào)中，相信船用空調(diào)成熟的變頻技術(shù)即將到來。

6.4 采用熱焙交換器降低空調(diào)裝置負(fù)

換熱器是鋼制矩形殼體內(nèi)的電動輪對。車輪由大量浸有吸濕鹽的鋁合金薄波紋板組成，形成大量狹窄的氣流通道。轉(zhuǎn)輪依次將座艙排氣通道和空調(diào)新風(fēng)通道相鄰轉(zhuǎn)動，交替吸收和釋放熱量和水分到排氣和新風(fēng)中。這樣，新風(fēng)的溫度和含水量與排風(fēng)的含水量接近，既節(jié)省了夏季新風(fēng)的降溫除濕，又節(jié)省了冬季的采暖加濕，從而減少了空調(diào)裝置的負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能的目的。

7 結(jié)語

空調(diào)系統(tǒng)在船舶領(lǐng)域發(fā)揮著不可忽略的作用，所以要注意對其的設(shè)計(jì)、布置和后期運(yùn)行。除了要保證空調(diào)系統(tǒng)的功能和完整性外，還應(yīng)根據(jù)存在的問題積極制定解決方案，使空調(diào)系統(tǒng)在船舶上的作用和價(jià)值最大化。

參考文獻(xiàn)

[1]張建華，闞安康，韓厚德.船舶中央空調(diào)系統(tǒng)能耗分析及節(jié)能措施[J].船舶與海洋工程，2011（1）：59-61.

[2]李敏，李湛.帶蓄冷裝置的熱回收船舶空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[J].中國修船，2008，21（3）：20-23.