第十二章 船舶空调装置

(2)湿度 人对空气的湿度并不十分敏感。相对温度在30％ ~70％的范围 内人都不会感到不适。但如果湿度太低，人呼吸时会因失水过多 而感到口干舌燥，而湿度太高，则汗液难以蒸发，也不舒服。 夏季空调采用冷却除湿法，室内湿度一般控制在40％～50％； 冬季室内湿度以30％～40％为宜，以便减少送风加湿量，并防止 靠外界的舱壁结露。
二、船舶空调装置概况
船舶空调装置一般都是将空气经过集中处理再分送到各个舱室，这 样的空调装置称为集中式或中央空调装置。有的船舶空调装置还能将 集中处理后送往各舱室的空气进行分区处理或舱室单独处理，称为半 集中式空调装置。只有某些特殊舱室，例如机舱集中控制室，才单独 设专用的空气调节器，称为独立式空调装置。
(1)温度 就空调来说，使人舒适与否最重要的是能在一般衣着时自然地保持 身体的热平衡，其中影响最大的是空气的温度。在温度适中和稍有流 动的空气条件下。 根据通常的衣着情况，一般人感到舒适的温度条件冬季为19～24℃， 夏季为21～28℃。 我国船舶空调舱室设计标准是，冬季室温为19—22℃； 夏季室温为24—28℃；夏季室内外温差不超过6—10℃。 室内各处温差不超过3—5℃；
一、空调送风量和送风参数的确定 1．舱室的显热负荷和湿负荷 单位时间内渗入舱室并能引起室温变化的热量称为舱室的显热负荷，单位为kJ ／h，用Q。表示。它主要包括： (1)渗入热——因室内外温差而由舱室壁面渗入的热量; (2)太阳辐射热——因太阳照在舱室外壁而传入的热量; (3)人体热——室内人员散发的热量，平均每人约210kJ／h； (4)设备热——室内照明和其它电气设备等所散发的热量。 据统计分析，夏季，渗入热约占舱室显热负荷的26％～31％； 透过玻璃窗的太阳辐射热约占25～27％， 人体散热约占16％～18％； 电气设备散热约占4％～5％。 这些热负荷都是从外界进入舱室的，夏季舱室的显热负荷都为正值。冬季，因渗 入热变为负值(实际上是渗出热)，而且绝对值远大于其余三项之和，故舱室显热负 荷即变为负值。 舱室在单位时间内所增加的水蒸气量称为舱室的湿负荷，单位为g／h，用D／ 表示。舱室的湿负荷主要来自室内人员和某些潮湿物品所散发的水汽。根据气温 和劳动强度的不同，每个人产生的湿负荷约为40～200g／h。湿负荷一般都为正 值。
非空调舱室(厕所、浴室、配餐室等)、公共活动舱室和病房，以及 某些较大客船的走廊都设有抽风口，由排风机，经排风系统从高处排 至舷外。 由于非空调舱室中形成一定的负压，空调舱室的空气就会自动流 入，使非空调舱室也能得到一定的空调效果，并避免这些舱室的不良 气味散发到其它舱室。
第二节、空调送风量和送风参数
我国所定的远洋船舶空调设计的舱外条件
冬季为一18℃，相对湿度80％，夏季为+35℃，湿球温度28℃(约相当 于相对湿度70％)。 我国和ISO所定的船舶空调装置设计参数如表12-1所示。
工 项 目 19—22℃ 30％～40％ 0．35m／。以下 30—50m3／h人 55～60dB(A) 一18℃ 80％ 22℃ 一20℃ 35℃ 28℃(湿球) 27℃ 50％ 30℃ 70％ 24—28℃ 6—10℃ 40％一50％ 室内温度 室内外温差 相对湿度 风速 新鲜空气量 允许噪声级 舱外条件(远洋) ISO SF6 舱外 况 冬 季 夏 季
空调的分区
货船上，由于空调舱室不多，一般都是根据对热负荷影响的差别将左、 右舷分为两个空调区，较大的船也有将受日光和海风影响较大的艇甲板 以上舱室单独设区，即全船设三个空调区。 客船上，由于空调舱室为数甚多，则空调分区就要多得多。客船空调 分区除照顾热湿比的差异外，还应避免风管穿过船上的防火隔墙或水密 隔墙。如果确需穿过，则须加设防火风闸或水密风闸，以便一旦发生火 灾或船体破损进水时，能及时将其关闭，以防火势曼延或海水进入。
第二节、空调送风量和送风参数
显 热 负 荷 新 风 送风 舱室 （tr,r） 回风 排风
湿 负 荷
2．送风量和送风参数的确定 图12—2示出舱室热、湿平衡的示意图。 当舱室内的空气状况稳定时，送风量和从室内排出的空气流量是 相等的，换气所带走的热量和湿量应分别与舱室的热负荷和湿负荷 相等。即
式中：V—送风的体积流量，m3／h； ρ—空气密度，常温常压下约为1.2kg／m3 cp —空气定压比热，约为1 kJ／kg· ℃ tr,ts—室内温度及送风温度，℃ dr,ds—室内空气及送风含湿量，g/kg
dr - ds
空调的分区
上述过程的热湿比也就是舱室的热湿比:
当舱室的热湿比相近(如图中的A 舱和B舱)时，采用合适的送风量， 即可使各舱室内的参数处于h一d 图上的舒适区域内。 但如果舱室间的热湿比相差太远 (如图中的A舱与C舱)，则无论怎 样调节送风量，也不可能使各舱 室的空气参数同时处于A—d图上 的舒适区域内。这时只有向热湿 比较小的C舱送人含湿量小的风 (点C)，才可能使该舱室的空气参 数进人舒适区域。
Qx = Vρcp(tr-ts) W = Vρ(dr-ds)
kJ／h g／h
船舶各空调舱室的热负荷是各不相同的，即使是同一空调舱室，其 热负荷也会变化； 各舱室人员对气候条件的要求也可能不同，因此，就希望能对各空 调舱室的空气温度进行单独调节。 空气温度调节的方法有两种： 一是改变送风量，即变量调节；主要通过改变布风器风门开度来实 现，变量调节可能影响风管中的风压，干扰其它舱室的送风量，而 且会影响室温分布的均匀性，调节性能不如变质调节好。 一种则是改变送风温度，即变质调节；在布风器中进行再加热、再 冷却或采用双风管系统来实现。 当外界气候条件很差，以致全船空调舱室的热负荷超过设计值，而 送风量又已达到设计限度时，要保持舱室的温度适宜，就只能靠暂 时减少新风量、增大回风量的方法来解决。
(3)清新程度 所谓清新程度是指空气清洁(少含粉尘和有害气体)和新鲜(有足 够的含氧量)的程度。如果只从满足人呼吸对氧气的需要出发， 新鲜空气的最低供给量2～4m3/h· 人即可，然而要使 空气中二氧 化碳、烟气等有害气体的浓度在允许的程度以下，则新风量就需 达到30～50m3／h · 人。
(4)气流速度 在室内的活动区域，要求空气能有轻微的流动，以使室内温、湿 度均匀和人不感到气闷，室内气流速度以0．15～0．20m／s为宜， 最大不超过0．35m／s，否则人会感到不舒适。 距室内空调出风口1m处测试的噪声应不大于55～60dB(A)。
2．区域再热式单风管系统 这种系统是将中央空调器统一处理后的空气，由设在空调器分配 室各隔离室内或主风管内的二次换热器对送风进行再加热，即对送 风温度作进一步调节，然后再用单风管送至各个舱室。 这种系统对热负荷(绝对值)较小的舱室可少进行或不进行再加热 (即采用较小的送风温差)，故一般可不必把送风量过分调小。
2．空调的分区 空调装置的中央空调器的送风量不宜过大，比较合适的送风量约 在3 000～7 500m3／h范围内。这是因为每根主风管的流量通常都 限制在1 500m3／h之内，以免其尺寸过大，这样，若一个中央空调 器送风量太大，就会因主风管数目太多而难于布置。所以，空调舱 室较多的船舶。 一般都分为若干独立的空调区，并为每区设置各自的空调器和送风 系统。
第十二章
船舶空气调节装置 marine air conditioning plant
第一节 概述 第二节 空调的送风量和送风参数 第三节 船舶空调系统及设备 第四节 船舶空调装置的自动调节 第五节 船舶空调装置的实例和管理 复习思考题
第一节
概 述
为了能在舱室内创造出一个适宜的 人工气候，以便为船员、旅客提供一个 舒适的工作和生活环境，现代船舶大都 设有空气调节装置。
一、对船舶空调的要求 船舶空调主要用于满足人们对工作和生活环境舒适和 卫生的要求。它与某些生产工艺和精密仪器等所要求的恒 温恒湿空调不同，对温、湿度等空气条件的要求并不十分 严格，允许在稍大的范围内变动，属于舒适性空调。 船舶空调装置应能在规定的舱外空气设计参数下，使 室内空气条件符合以下要求。
四 “度”
二、舱室的热湿比和空调分区 1，舱室的全热负荷和热湿比 为了能在研究空调过程中利用湿空气的焓湿图，就须研究湿 空气状态变化过程的焓值变化及过程的热湿比。 由工程热力学可知，1 kg湿空气的焓h大致为1 kg干空气的 焓ha与其所含水蒸气的焓 0．001 dhv之和，即 h= ha +0．001 dhv kJ／kg
在划分空调分区时，应将热湿比相近的舱室划在同一分区内。这 是因为当舱室的热湿比相差较大时，若采用同样参数的送风，单靠 调节风量，是不能使各舱室内的空气参数同时保持在适宜的范围之 Байду номын сангаас的。
空调的分区
当空调舱室达到稳定状态时，换 气所带走的热量和湿量，将等于 舱室的热负荷和湿负荷； 其平衡关系可用全热平衡式(12—7) 和湿平衡式(12—2)来表示。由于排 走空气的参数就是室内空气的参 数(tr、dr和hr)，所以也可以理解 为送风在参数(ts，ds和hs)转变 到室内空气参数的过程中，正好 吸收了相当于舱室热负荷和湿负 荷的热量和湿量。
4．双风管系统 这种系统的中央空调器如图所示，由前、后两部分组成，一部 分送风经空调器前部预处理后即经中间分配室送至舱室布风器， 称为一级送风，而其余部分则经空调器后部再处理后经后分配室 送至舱室布风器，称为二级送风。
这种系统能向舱室同时供送温度不同的两种空气，因此通过调节布风器 两个风门的开度，改变两种送风的混合比，即可调节舱室温度，冬、夏 都可变质调节，调节灵敏。虽然空调器和风管系统的重量和尺寸较大， 但因不需设末端换热器，可采用较便宜的直布式布风器，故噪声低，管 理简单，当布风器数量较多时总造价比末端再处理式低，较适合对空调 性能要求高的客船。
3．末端再处理式单风管系统 这种系统除在中央空调器中对送风作统一处理外，还在各舱室 的布风器内设末端换热器，对送风进行末端再处理。 末端再处理的方式通常有两种。 一种是末端电再热式，即在布风器内设电加热器，冬季改变加热 电阻的阻值进行变质调节，空调器将送风只加热到能满足热负荷 较低的舱室对室温的最低要求即可，一般为20～30℃，夏季则只 能做变量调节，送风温度为11～15℃。这种方法所花费用不多， 管理也较简单，常在低温海域航行的货船多有使用。 另一种是末端水换热式，即在布风器内设水换热器，冬季通以热 水，夏季则通以冷水，如图12—5所示。这种系统冬、夏都可藉调 节水量实现变质调节。取暖工况时送风温度约为15～25℃；降温 工况时约为12～16℃。这种系统的空调器只需承担舱室的部分热、 湿负荷，故送风量可比其它空调器减少1／2～1／3，有的即可采 用全新风。