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)和運輸領(lǐng)域的意義日益重大。為了讓工作人員擁有一個完美的工作環(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)的功能和價值,不僅要研究分析空調(diào)設(shè)計的規(guī)范和要點,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
獨木舟最早出現(xiàn)在中國,并且獨木舟的制作方法也十分簡單,就是將木頭挖空。獨木舟的出現(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木舟簡單得多,獨木舟的制作是要按照一定的操作流程的。獨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。根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的不同特點,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)計考慮要點
船舶空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計包括6個要點。1)船舶在日常航行時經(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行過程中可以進(jìn)行正常運行。2)船舶的工作環(huán)境充斥著海風(fēng)和鹽,所以在選用材料時要多加注意,要選用可以在這種嚴(yán)苛環(huán)境中長時間工作的。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)計船舶空調(diào)的過程時,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)計參數(shù)及計算方法》,新風(fēng)最低供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為每人2.4 m3/h[2]。同時,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)計規(guī)范
船舶入級是評價船舶技術(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、建造、維護(hù)和檢驗的主要依據(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)在運行階段存在許多問題,比較經(jīng)典的問題主要有以下3個。
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個方面組成。1) 船艙正壓大。在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計過程中,要多加注意對于空調(diào)回風(fēng)口的設(shè)計,如果空調(diào)回風(fēng)口設(shè)計較小,送風(fēng)量較大,特別是當(dāng)屏蔽裝置阻擋回風(fēng)時,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)在運行過程中產(chǎn)生的噪聲通常很大,同時空調(diào)級和空時空調(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,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,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。那么,我們?nèi)绾稳ピO(shè)計空調(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,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。因為其進(jìn)入冷凝器和蒸發(fā)器時,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)在實地工作時處于部分負(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、布置和后期運行。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值最大化。
參考文獻(xiàn)
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