船舶空調系統(tǒng)節(jié)能設計分析

時間:2022-03-13 11:30:25

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船舶空調系統(tǒng)節(jié)能設計分析

摘要:對船舶行業(yè)來說,空調系統(tǒng)的能耗是重點支出部分。本文通過對當前船舶空調系統(tǒng)的耗能情況進行描述,對比不同的船舶空調系統(tǒng)設計情況,對船舶空調系統(tǒng)節(jié)能設計的要點進行研究,為當前船舶行業(yè)的節(jié)能發(fā)展提供參考意見,幫助其降低運行成本。

關鍵詞:船舶行業(yè);運行成本;空調系統(tǒng);節(jié)能設計

1研究背景

現(xiàn)有船舶通風系統(tǒng)一般采用高流速設計,空調送風末端裝置為單風管布風器的通風格柵,無法對房間出風溫度和出風量進行調節(jié)。如雙風溫低噪音布風器,采用冷暖風管同時對布風器供風,由供風量大小調節(jié)布風器出風溫度,該結構雖然調節(jié)布風器出風溫度,但布置空調冷熱風管結構復雜,空間安裝位置困難,組裝、使用成本過高,不適合船舶空調系統(tǒng)使用;另外,布風器距離空調機組的遠近直接影響進入布風器內風量的大小,無法對空調送風系統(tǒng)進行風量平衡調節(jié),浪費能耗,使用舒適度低。因此,當前船舶市場急需一種結構簡單、緊湊,調節(jié)方便,能有效解決布風器出風溫度調節(jié),以及各艙室布風器出風量可調的船用新型布風器。

2研究意義

由于船舶行業(yè)在運行過程中普遍使用獨立電網(wǎng),而且因其環(huán)境的復雜性,對于船舶運行來說,船舶電氣的能耗是相對較高的??照{系統(tǒng)作為船舶上的高耗能設備,如何在不影響其正常工作的情況下降低其能耗,在船舶電氣設備技術中的應用中十分重要,因此,進行基于節(jié)能理念的船舶船舶空調系統(tǒng)研究有著重要的意義。

3空調系統(tǒng)節(jié)能設計的要求

3.1功能性??照{系統(tǒng)的節(jié)能設計不應只關注節(jié)能而忽略了其在功能性上的應用。在利用節(jié)能理念以及相應技術對船舶空調系統(tǒng)進行節(jié)能改造的過程中,對設計要點的考慮必須加入功能性原則的因素,并進行重點的掌控。所謂的功能性原則,就是要求設計者在對船舶空調系統(tǒng)的節(jié)能改造過程中,一定要重點結合相應船舶空調系統(tǒng)的實際功能,在保障其運行質量的同時,實現(xiàn)能源消耗的降低。3.2安全性。對船舶空調系統(tǒng)的改造不能只專注于功能,對于節(jié)能改造后船舶電氣設備運行的安全性也要進行控制。由于地理環(huán)境因素的限制,船舶的航程通常較遠,和內陸的交流以及技術的共享相對來說比較困難,遇到突發(fā)性的安全性問題,將會引發(fā)及其嚴重的后果,甚至會造成整體的覆沒。而且由于海上濕度相對較大,類似空調系統(tǒng)這類電器設備更容易受到電化學腐蝕,從而導致安全問題,因此,在對船舶的空調系統(tǒng)進行節(jié)能設計時,不能僅關注其節(jié)能效果,還要關注空調系統(tǒng)中可能存在的安全隱患,對其出現(xiàn)的故障原因及時分析并且制定相應的對策,確保船舶的航行安全。3.3成本效益性。對船舶空調系統(tǒng)的節(jié)能改造不僅僅是關注其節(jié)能效果,還要考慮其成本效益。如果對船舶的空調系統(tǒng)改造需要花費大量的成本,那么,當節(jié)能的效果低于花費的成本時,整個改造就失去了其最初的意義。因此,在進行船舶空調的節(jié)能設計時,一定要考慮其安裝成本、改造成本以及具體使用成本,充分發(fā)揮其成本效益的效果。

4整體設計思路

4.1設計要點。作為節(jié)能的新型空調系統(tǒng)布風器,可以由進風管和出風管分別聯(lián)通箱體組成,進風管可設置于箱體側板上,出風管可設置于箱體的底板上。進風管管壁上可以均勻設置多個進風孔,并在進風管管壁外套帶一次調節(jié)機構的調節(jié)管,調節(jié)管管壁上均勻設置多個調節(jié)孔,調節(jié)管的調節(jié)孔與進風管的進風孔對應成閉合或部分聯(lián)通或完全接通狀態(tài)。進風管內設接風管壁內密封配合的閥板,閥板可以連接二次調節(jié)機構,采用帶有一次、二次調節(jié)機構共同調節(jié)空調系統(tǒng)進風量,配合空調系統(tǒng)內加熱管控制其出風溫度,實現(xiàn)空調系統(tǒng)出風量大小和出風溫度的平衡調節(jié),達到結構簡單緊湊、操作便捷的效果,不僅使用成本低,還能提高節(jié)能降耗的安全性,滿足船用空調的舒適度調節(jié)要求。(1)對布風器進風量大小實現(xiàn)一次調節(jié)船舶空調系統(tǒng)借助布風器對各艙室統(tǒng)一供風,由于各艙室距離空調系統(tǒng)遠近不一,同步至各布風器的風量大小也不一致,需要對出風量進行調節(jié),在空調系統(tǒng)布風器箱體進風時,可通過調節(jié)一次調節(jié)結構的手輪經(jīng)旋轉調節(jié)桿帶動調節(jié)管在進風管上移動,使調節(jié)管的調節(jié)孔與進風管的進風孔對應成閉合或部分聯(lián)通或完全接通狀態(tài),調節(jié)孔和進風孔的接通大小關系到對空調系統(tǒng)布風器進風量的大小,以此對空調系統(tǒng)的進風量大小實現(xiàn)一次調節(jié);同時,通過調節(jié)二次調節(jié)機構的旋轉經(jīng)齒輪、齒條傳動連桿帶動閥板在進風管內移動,呈現(xiàn)前后滑動狀態(tài),使閥板處于靜風管管壁進風孔段不同位置,調節(jié)連通箱體的進風孔數(shù)量,對空調系統(tǒng)布風器進風量大小,由此對空調系統(tǒng)布風器進風量大小實現(xiàn)二次調節(jié),利用一次、二次調節(jié)配合能有效控制空調系統(tǒng)的進風大小,從而調節(jié)空調系統(tǒng)的出風量大小,確保各艙室送風量平衡。具體設計:一次調節(jié)機構包括手輪和旋轉調節(jié)桿,手輪經(jīng)旋轉調節(jié)桿連接調節(jié)管;二次調節(jié)機構包括旋鈕、齒輪、齒條和連桿,旋鈕設置于出風管口,旋鈕經(jīng)齒輪轉動連接齒條一端,齒條另一端連接桿一段,連接桿另一端連接閥板。預計效果:兩個調節(jié)機構的多級調控實現(xiàn)布風器的送風量平衡,有利于節(jié)能降耗,減少浪費。(2)溫度自動調節(jié)在船舶空調系統(tǒng)布風器工作時,壓差傳感器探測進風管進風信號,溫度傳感器探測進風管進風溫度,船員根據(jù)需要設定房間溫度,當空調系統(tǒng)布風器進風溫度高于設定溫度,或房間溫度高于設定溫度時,加熱通道內的加熱管不工作;當空調系統(tǒng)布風器進風溫度低于設定溫度,或房間溫度低于設定溫度時,加熱管開啟工作,加熱到設定溫度時,加熱管關閉;空調系統(tǒng)布風器出風溫度的調節(jié)由進風管進風和加熱管共同調節(jié),避免冷熱風管調節(jié)的復雜結構,降低生產(chǎn)和安裝成本。具體設計:進風管關口設置溫度傳感器,進風管上設置壓差傳感器,箱體內腔由折流板分隔成依次連通的進風腔、加熱通道和出風腔,進風管經(jīng)進風孔和調節(jié)孔連通進風腔,加熱通道內設有加熱管,溫度傳感器連接加熱管,出風腔連通出風管,出風管上設置散流器,其中散流器為五面孔板結構。預計效果:不同艙室對空調系統(tǒng)的布風器溫度要求不一致,由溫度傳感器探測進風管進風溫度、室內溫度和設定溫度三者共同決定箱體加熱管的啟閉,利用加熱通道內加熱管對送風高效加熱,實現(xiàn)布風器出風溫度的有效調節(jié)。(3)電源自動復位根據(jù)設計結果,當加熱管溫度大于70℃時,70℃溫控器自動切斷加熱管電源復位,當出現(xiàn)異常時,或加熱管溫度大于110℃時,110℃熔斷器將自動切斷加熱管電源復位,不僅可以減少不必要的耗能,達到節(jié)能效果,還能進一步確??照{系統(tǒng)的使用安全。具體設計:加熱管上設置70℃的溫控器和110℃的熔斷器,其中箱體上還要設置玻璃棉。預計效果:利用70℃溫控器和110℃熔斷器的安全保護,預防布風器由于溫度失控引發(fā)的安全隱患。4.2設計負荷確定。在節(jié)能設計的過程中,不僅要考慮其功能及效果的實現(xiàn),還要考慮其整體負荷情況。在傳統(tǒng)的船舶空調負荷計算中,通常選取估算法,但是,所得負荷值往往偏大。在實際過程中,相關設備的容量一般又按全負荷條件來選定,同時,還要加上固定的的裕量。這樣層層疊加下來,估算的設備容量遠遠超出實際值。而在實際運用過程中,空調系統(tǒng)大多數(shù)時間都在部分負荷下進行工作,這就造成了很大的能源浪費。因此,設計負荷要依靠精確計算來確定,盡量不用估算法,在保證滿足運行負荷要求的前提下,選取盡可能小的裕量,并選用可調節(jié)負荷的機型以滿足變工況需求,既能滿足船舶規(guī)范的要求,又達到節(jié)能的目的。

5結語

本次空調系統(tǒng)節(jié)能設計研究,采用了帶有一次、二次調節(jié)機構共同調節(jié)空調系統(tǒng)布風器進風量,配合布風器內加熱管控制布風器出風溫度,實現(xiàn)空調系統(tǒng)布風器出風量大小和出風溫度的平衡調節(jié),本設計方案所述船舶空調系統(tǒng)布風器研究解構簡單、緊湊,操作便捷,適應成本低,節(jié)能降耗,安全性高,滿足了船舶行業(yè)對空調系統(tǒng)的舒適度調節(jié)要求及節(jié)能要求,具備極高的實用價值。

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作者:王雪紅 單位:江蘇兆勝空調有限公司