黃海彬　陳建　伍東

摘要：本船為孟加拉高速巡邏艇，在孟加拉國近海海域使用，該地區(qū)炎熱潮濕，本文對該巡邏艇空調(diào)系統(tǒng)專業(yè)設(shè)計特點進(jìn)行簡單介紹。

關(guān)鍵詞：巡邏艇；船舶空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

1.概述

船舶空調(diào)系統(tǒng)的主要功能是為空調(diào)艙室提供具有一定溫度、濕度和潔凈度的空氣，滿足船員的舒適性要求和精密設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。

本船是我院為孟加拉國設(shè)計的50 m高速巡邏艇，總長51.4 m，型寬7 m?？傮w布置上，艙室較多，多數(shù)艙室空間狹小，且分散。機(jī)艙前主甲板下的一部分船體為人員住艙，主甲板及駕駛甲板上為辦公和居住艙室。本艇主要任務(wù)是負(fù)責(zé)近海巡邏和日常執(zhí)法、警戒，領(lǐng)海保護(hù)，監(jiān)視和打擊海盜、走私、毒品等。航區(qū)為孟加拉國近海區(qū)域，其氣候炎熱潮濕，環(huán)境溫度35℃～45℃、相對濕度95%、海水溫度32℃。

從船舶主尺度和艙室布置看，空間緊湊，這決定了空調(diào)要選小巧的，要能方便靈活的布置；從船舶承擔(dān)的任務(wù)看，空調(diào)系統(tǒng)還要相當(dāng)安全可靠，不易損壞和易維護(hù)；從航區(qū)氣候看，單位面積所需要的制冷量比我國大，空調(diào)裝置要具有較大的制冷能力。本文就這幾點要求進(jìn)行本艇的空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計和選型。

2.冷量計算

本艇空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計前，需要計算全船空調(diào)熱負(fù)荷。我國船舶空調(diào)熱負(fù)荷一般按GB/T 13409-92《船舶起居處所空氣調(diào)節(jié)與通風(fēng)設(shè)計參數(shù)和計算方法》進(jìn)行計算的。此標(biāo)準(zhǔn)是以夏季工況艙內(nèi)外空氣溫度和相對濕度（艙外：35℃，70%相對濕度，艙內(nèi)：27℃，50%相對濕度）為設(shè)計參數(shù)的，跟所在國的航區(qū)工況有差別，需要調(diào)整。

綜合考慮空調(diào)系統(tǒng)運行效果、經(jīng)濟(jì)性，以及對電站和艙室空間的影響，決定調(diào)整設(shè)計參數(shù)為：夏季工況艙外：42℃，70%相對濕度，艙內(nèi)：2，4℃，50%相對濕度。因此計算用的濕空氣焓值也跟著對應(yīng)調(diào)整，由原來的艙外溫度35℃、濕度70%時，濕空氣焓值為99.73 kJ&g對應(yīng)調(diào)整后為溫度42℃、濕度70%時，濕空氣焓值為138.58 kJ/kg；由原來艙內(nèi)“溫度27℃、濕度50%時，濕空氣焓值為55.58 kJ/kg對應(yīng)調(diào)整后為溫度24℃、濕度50%時，濕空氣焓值為47.8 kJ/kg。根據(jù)計算可得到每個艙室的空調(diào)負(fù)荷和全船空調(diào)負(fù)荷，本艇夏季全船空調(diào)熱負(fù)荷為92.5 kW。

3.空調(diào)選型

3.1空調(diào)系統(tǒng)的分類

現(xiàn)代空調(diào)發(fā)展迅速，類型繁多，沒有固定統(tǒng)一的分類，但可根據(jù)空氣處理設(shè)備的集中度、冷卻介質(zhì)、蒸發(fā)方式、管內(nèi)風(fēng)速、以至新風(fēng)比例等的不同分成各種具體空調(diào)方式。本文就常用的按照空氣處理設(shè)備的集中度以及蒸發(fā)方式來進(jìn)行簡單的分類，以便于空調(diào)選型。

按空氣處理設(shè)備的集中度分：

（1）集中式空調(diào)系統(tǒng)——所有空氣處理設(shè)備（風(fēng)機(jī)、過濾器、加熱器、冷卻器、加濕器、減濕器和制冷機(jī)組等）都集中在空調(diào)機(jī)房內(nèi)，空氣處理后，由風(fēng)管送到各空調(diào)艙室里。這種空調(diào)系統(tǒng)熱源和冷源也是集中的。它處理空氣量大，運行可靠，便于管理和維修，但機(jī)房占地面積大；

（2）半集中式空調(diào)系統(tǒng)——集中在空調(diào)機(jī)房的空氣處理設(shè)備，僅處理一部分空氣或僅作為冷源和熱源，另外在分散的各空間空調(diào)艙室內(nèi)還有空氣處理設(shè)備。它們對室內(nèi)空氣進(jìn)行就地處理，或?qū)砑皝碜约刑幚碓O(shè)備的空氣進(jìn)行補(bǔ)充再處理。誘導(dǎo)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)就是這種半集中式空調(diào)系統(tǒng)的典型例子；

（3）分散式空調(diào)系統(tǒng)——沒有集中的空調(diào)機(jī)房，空調(diào)機(jī)組（風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組）包括冷熱源和空氣處理，風(fēng)機(jī)全部集中在一個風(fēng)箱內(nèi)，組成一個緊湊、獨立的空調(diào)系統(tǒng)，可按需要直接裝在被調(diào)艙室或鄰艙內(nèi)。一般不設(shè)風(fēng)道，可設(shè)簡單的風(fēng)道以改善氣流分布。

按空氣冷卻盤中不同的冷卻介質(zhì)來分：

船舶空調(diào)器中空氣的冷卻和加熱，目前均采用表面式換熱器。冷熱介質(zhì)在盤管內(nèi)循環(huán)，以加熱或冷卻在管外流動的空氣。

（1）直接蒸發(fā)式系統(tǒng)一制冷劑直接在冷卻盤管內(nèi)蒸發(fā)，吸取盤管外空氣熱量。適合用于空調(diào)負(fù)荷不大，空調(diào)房間比較集中的場合；

（2）間接蒸發(fā)式系統(tǒng)——制冷劑在專用的蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸熱，冷卻冷凍水（又稱冷媒水），冷凍水由水泵輸送到專用的水冷式表面冷卻器冷卻空氣。適用于空調(diào)負(fù)荷較大、房間分散或自動控制要求較高的場合。

3.2空調(diào)類型選擇

3.2.1按空氣處理設(shè)備的集中度分類的空調(diào)系統(tǒng)選型

選擇半集中式空調(diào)系統(tǒng)。本艇艙室數(shù)量多且狹小分散，在每個艙室適當(dāng)位置安裝一個或幾個風(fēng)機(jī)盤管以處理室內(nèi)空氣運走室內(nèi)熱量，全船各艙室的熱量再由安裝在機(jī)艙的冷水機(jī)組或壓縮冷凝機(jī)組通過海水運走。其布置靈活，占用空間最少，可利用床底、柜子底、桌子底等不易利用的空間安裝風(fēng)機(jī)盤管，使緊張的艙室空間得到利用充分；把冷水機(jī)組或壓縮冷凝機(jī)組等冷熱源設(shè)施、冷熱水輸送設(shè)施等設(shè)備布置在機(jī)艙，把機(jī)艙作為機(jī)房，不占甲板艙室空間。艙室新風(fēng)可由本艇的通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)提供。

若采用第一種集中式空調(diào)系統(tǒng)，需要在甲板上設(shè)立一個空調(diào)機(jī)房，需要布置全船送風(fēng)管及相應(yīng)的回風(fēng)與新風(fēng)管。本艇艙室數(shù)量多和空間小，布置全船的風(fēng)管很困難，故集中式空調(diào)不適合本艇。

分散式空調(diào)系統(tǒng)雖然沒有集中的空調(diào)機(jī)房，但在每一個空調(diào)艙室內(nèi)安裝一套空調(diào)費用高，對本艇較小的空調(diào)艙室來說體積還是比較大且占地方的，而空調(diào)壓縮機(jī)在艙室內(nèi)運行噪聲大，也不適合本艇。

3.2.2按空氣冷卻盤中不同的冷卻介質(zhì)來分類選型

選擇間接蒸發(fā)式系統(tǒng)。本艇為帶有武備的小型巡邏艇，航行及工作情況比較復(fù)雜，對安全性、可靠性要求較高，風(fēng)機(jī)盤管走冷媒水比走制冷劑可靠性高，容易檢修維護(hù)，而制冷劑一旦發(fā)生泄漏，空調(diào)制冷，制熱能力嚴(yán)重下降甚至無法制冷制熱，故間接蒸發(fā)式系統(tǒng)更適合本艇。

3.2.3空調(diào)系統(tǒng)選型

綜上所述，本艇空調(diào)系統(tǒng)選擇半集中式、間接式空調(diào)系統(tǒng)，由冷水機(jī)組、海水泵（冷卻水泵）、冷媒水泵、間接蒸發(fā)式風(fēng)機(jī)盤管（空氣處理設(shè)備）、回風(fēng)設(shè)施、排風(fēng)設(shè)施、冷凝水排放設(shè)施、管路及管路附屬設(shè)施以及控制系統(tǒng)組成，其系統(tǒng)組成及工作原理如圖1所示。

4.空調(diào)設(shè)備選型及布置

空調(diào)設(shè)備選擇時，不論冷水機(jī)組還是風(fēng)機(jī)盤管，要按船舶布置的實際情況和船舶空調(diào)負(fù)荷計算書來選擇合適的類型。

4.1冷水機(jī)組的選擇

以中國最大的艦船用制冷設(shè)備商兆勝空調(diào)的設(shè)備為例，冷水機(jī)組目前有三種類型：活塞式冷水機(jī)組、螺桿式冷水機(jī)組和渦旋式冷水機(jī)組。比較而言，活塞式冷水機(jī)組、螺桿式冷水機(jī)組的外形尺寸及重量都比渦旋式冷水機(jī)組大很多和重很多。本艇航速要求高，船型小，對重量控制嚴(yán)格，一切要盡量輕量化設(shè)計，無疑只有渦旋式冷水機(jī)組最適合本艇。

4.2風(fēng)機(jī)盤管的選擇

本艇選擇組合落地式風(fēng)機(jī)盤管。組合落地式風(fēng)機(jī)盤管緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計可將機(jī)組安裝在櫥柜、鋪位下或別的封閉空間，通過柔性風(fēng)管送往安裝在高處的送風(fēng)格柵，以節(jié)省緊湊的艙室空間。原來餐廳采用安裝在天花板上其它風(fēng)機(jī)盤管，地板上都是座位，沒有合適的空間放落地的風(fēng)機(jī)盤管，船東反映此風(fēng)機(jī)盤管容易漏水，本艇噸位較小，在海況較差的時候航行很顛簸，冷凝水容易灑落下來，船東不要這種風(fēng)機(jī)盤管，故拆除一兩個座位，餐廳還是采用組合落地式風(fēng)機(jī)盤管。

4.3本艇空調(diào)設(shè)備布置及系統(tǒng)組成

本艇空調(diào)設(shè)備布置及系統(tǒng)如圖2所示。