董自虎 王自華 張小敏

（1. 海軍駐九江地區(qū)軍事代表室，江西 332000； 2. 九江海天設(shè)備制造有限公司，江西 332000）

1 引言

加壓艙空調(diào)系統(tǒng)的主要作用是：在加壓艙進(jìn)行升壓、穩(wěn)壓和降壓過程中，利用空調(diào)的制冷、制熱性能，調(diào)節(jié)艙內(nèi)溫度，給進(jìn)艙治療人員營造舒適的治療環(huán)境。某船加壓艙空調(diào)系統(tǒng)原先采用的是半導(dǎo)體制冷空調(diào)，在實(shí)際使用過程中，效果不理想，且維護(hù)保養(yǎng)非常困難，因此提出改造。本加壓艙在改進(jìn)設(shè)計(jì)過程中，主要依據(jù)原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，通過對原空調(diào)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行對比、測算，提出切實(shí)可行的改造方案。

2 改進(jìn)的基礎(chǔ)與分析

原空調(diào)設(shè)計(jì)的制冷量為2×2.3 kW，制熱量為2×2.6 kW。該加壓艙外形尺寸為 φ2100×8000（簡稱8 m艙），設(shè)兩主艙和一副艙。

在對現(xiàn)場進(jìn)行分析及結(jié)合相關(guān)計(jì)算，認(rèn)為空調(diào)的功率達(dá)不到加壓艙所需的要求，故需選用功率較大的空調(diào)冷水機(jī)組，制熱則選市場非常成熟的電加熱器，這樣，就可相應(yīng)提高空調(diào)的制冷、制熱功率。

3 系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)原理

制冷工況設(shè)計(jì)原理：在制冷剛開始時，冷水機(jī)組兩臺壓縮機(jī)均投入使用進(jìn)行快速打冷，運(yùn)行一段時間后，溫度控制器通過探測回水溫度控制壓縮機(jī)投入工作的只數(shù)智能卸載。加壓艙艙內(nèi)安裝有溫控探頭，當(dāng)其中一個加壓艙艙內(nèi)溫度逐漸接近溫度設(shè)定值時，溫度控制器控制三通電磁閥動作，減少經(jīng)過表冷器的流量，而部分冷媒水從旁通管路流過；當(dāng)某一個加壓艙艙內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定值時，溫度控制器控制三通電磁閥動作，冷媒水從旁通管路流過，以保證水系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，防止水泵過載，而風(fēng)機(jī)一直工作。循環(huán)水泵一直運(yùn)行。為防止設(shè)備凍裂，系統(tǒng)設(shè)置防凍功能，當(dāng)出水溫度達(dá)到3 ℃時，冷水機(jī)組自動停機(jī)。由于三通電磁閥為線性控制，可輸出4-20 mA電子調(diào)節(jié)信號，可對冷媒水進(jìn)行恒定流量控制。

制熱工況設(shè)計(jì)原理：在制熱剛開始時，電加熱器兩組電加熱元件均投入工作進(jìn)行快速加熱，運(yùn)行一段時間后，溫度控制器通過探測出水溫度控制電加熱投入工作的級數(shù)，達(dá)到節(jié)能降耗的作用。由于此時加壓艙艙內(nèi)的溫度較低，故設(shè)置了防冷風(fēng)功能，只有當(dāng)電加熱器出水溫度達(dá)到45℃時，風(fēng)機(jī)才可開啟。當(dāng)其中1個加壓艙艙內(nèi)溫度逐漸接近溫度設(shè)定值時，溫度控制器控制三通電磁閥動作，減少經(jīng)過表冷器的流量，而部分冷媒水從旁通管路流過；當(dāng)某1個加壓艙艙內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定值時，溫度控制器控制三通電磁閥動作，熱媒水從旁通管路流過，以保證水系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，防止水泵過載，而風(fēng)機(jī)一直工作。循環(huán)水泵一直運(yùn)行。由于三通電磁閥為線性控制，可輸出4-20 mA電子調(diào)節(jié)信號，可對冷媒水進(jìn)行恒定流量控制。

8 m艙空調(diào)系統(tǒng)管路原理圖見圖1，8 m艙空調(diào)系統(tǒng)電氣原理圖見圖2。

4 系統(tǒng)改造的相關(guān)計(jì)算

空調(diào)選型計(jì)算

主要設(shè)計(jì)參數(shù)

加壓艙最高工作壓力：P1=1.5 MPa

大氣壓：P0=0.1 MPa

艙體容積：V=10.4 m3

艙內(nèi)表面積：A=24.4 m2

正常升壓速率：v’=0.1 MPa/min

每人散熱量：q0=418 kJ/h

系數(shù)1：m1=0.28

系數(shù)2：m2=31.2

比熱：Cr=0.715 kJ/kg.k

夏季環(huán)境溫度：Tx=35 ℃

夏季空調(diào)設(shè)定溫度：Txs=28 ℃

冬季最低環(huán)境溫度：Td=5 ℃

冬季空調(diào)設(shè)定溫度：Tds=20 ℃

夏季環(huán)境開氏溫度：TX=308 K

冬季環(huán)境開氏溫度：TXS=301 K

冬季最低環(huán)境開氏溫度：TD=278 K

冬季空調(diào)設(shè)定開氏溫度：TDS=293 K

升溫速率或降溫速率： dT≥0.4 /min℃

艙內(nèi)滿員： n=10

圖1 8m艙空調(diào)系統(tǒng)管路原理圖

圖2 8m艙空調(diào)系統(tǒng)電氣原理圖

1）夏天制冷功率計(jì)算

加壓后（穩(wěn)壓時），為使艙內(nèi)溫度按照規(guī)定的速率（dT≥ 0.4 /min℃）從TX（35 ℃）降到TXS（28 ℃），則降溫時間不得多于tX=17.5min，據(jù)此計(jì)算所需制冷功率：

2）冬天制熱功率計(jì)算

加壓后（穩(wěn)壓時），為使艙內(nèi)溫度按照規(guī)定的速率（Dt≥ 0.4 /min℃）從Td（5 ℃）升到TdS（20℃），則升溫時間不得多于td=37.5分鐘，據(jù)此計(jì)算所需制熱功率：

因此，選用JTLS-8（Ⅱ）型船用冷水機(jī)組，制冷量為9.3 kW，由兩套機(jī)組組成，機(jī)組具有能調(diào)功能。在剛開機(jī)時，冷水機(jī)組兩臺壓縮機(jī)均投入使用進(jìn)行快速打冷，當(dāng)艙內(nèi)溫度達(dá)到平衡時，關(guān)閉其中一臺壓縮機(jī)，使用另一臺壓縮機(jī)工作，保持艙室溫度。同時兩套制冷系統(tǒng)為單獨(dú)的氟利昂系統(tǒng)，故其中一套系統(tǒng)損壞時，另一套系統(tǒng)仍能使用。選用DRQ-10型加熱器，加熱量為10 kW，由兩組電加熱、溫度控制器、水流量開關(guān)、超溫保護(hù)器、壓力保護(hù)器、不銹鋼殼體、船用電纜等部件組成，加熱分兩極，通過溫度控制器智能控制電加熱投入的數(shù)量，達(dá)到節(jié)能降耗的作用。

5 選型設(shè)備主要性能指標(biāo)

5.1 JTLS-8（II）冷水機(jī)組

1） 機(jī)組型號：JTLS-8（II）

2） 制 冷 量：9.3 kW（蒸發(fā)溫度2 ℃，冷凝溫度42 ℃）

3） 制 冷 劑：R22

4） 冷卻水量：～2.2 m3/h（海水≤ 32 ℃）

5） 冷卻水壓力：0.1～0.3 MPa

6）冷媒水量：1.6 m3/h

7） 冷媒水壓力：0.3 MPa

8） 冷媒水進(jìn)出溫度：12/7 ℃

9） 壓縮機(jī)功率：～1.6×2 kW

10） 電源：AC 3φ 380 V 50 Hz

5.2 DRQ-10型電加熱器

1） 型 號：DRQ-10

2） 加熱量：10 kW(2級)

3） 加熱水量：1.6 m3/h

4） 冷媒水壓力：0.3 MPa

5） 進(jìn)出口徑：DN25

6） 電源：AC 3φ 380 V 50 Hz

6 驗(yàn)證結(jié)果

按照標(biāo)準(zhǔn)要求，對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果如表1。

本加壓艙空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)過改進(jìn)設(shè)計(jì)且安裝后，經(jīng)調(diào)試檢測，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行半年來，性能穩(wěn)定，制冷、制熱效果良好，進(jìn)艙治療人員反響滿意，取得良好社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

表1 空調(diào)系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

[1] 張和翔等. HJB170《加壓艙通用規(guī)范》.中國人民解放軍海軍司令部批準(zhǔn), 1997-11-1發(fā)布, 1997-11-1實(shí)施.

[2] 千峰濤等. HJB171《在用加壓艙系統(tǒng)檢驗(yàn)、維修和使用規(guī)程》中國人民解放軍海軍司令部批準(zhǔn),1997-11-1發(fā)布, 1997-11-1實(shí)施.

[3] 張建榮等.GB/T12130《醫(yī)用空氣加壓氧艙》.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2005-09-11發(fā)布, 2006-04-1實(shí)施.

[4] 葉乾惠等.GB150《鋼制壓力容器》.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1998-03-20發(fā)布, 1998-10-01實(shí)施.

[5] 宮學(xué)健等.GJB13A《艦船電氣規(guī)范》.國防科學(xué)技術(shù)委員會. 1997-06-25發(fā)布, 1997-12-01實(shí)施.

[6] GJB763.3,《艦船噪聲極限和測量方法》.

[7] 唐云歧.《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》. 北京: 中國勞動社會保障出版社, 1997.