船用空调设计基础知识.docx

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1、一、 船用空调装置设计步骤船用空调装置的目的是改善船上的居住质量，自二十世纪30年代开始采用，主要在客船的客厅，公室等区划。近代，随着船舶的现代化，为了改善船员的作业和居住环境，货船上也配置了空调装置。L设计条件的选定首先必须明确以下的设计条件：1.1 本船的航线，停靠港。L2外界、室内及冷却海水/淡水的温度。如果船东不特别指明，按表1.1。（SPEC有规定）1.3 空调区划的相邻区划的温度的决定。如果船东无特别指定，按基准2来决定甲板、围壁及非空调区划的温度。1.4 空调区划的布置及空调装置安装场所的决定。1.5 防热规格的决定2 .空调方式的选定设计条件决定后，根据船舶的航线，空调区划的范

2、围，船的种类等综合判断。2.1 方式选定的着眼点：要客观判断，充分满足设计条件的装置采用何种方式，如有必要需作出细致的利弊对比。2.2 在满足设计条件的情况下，考虑装置的经济性。2.3 装置的操作是否简单易行。2.4 装置自动控制的程度。根据控制程度，选择易于执行的方式。3 .制冷和制热负荷的计算。根据设计的进度及资料的情况分以下3种：3.1 根据空调区划的室容积（或面积）求出概略负荷。此法适用于初期计划，是速算冷冻机功率及其它机器的简便方法，因设计条件的不同可能会产生大的差异，因此使用此方法要注意。3.2 室内负荷，换气空气负荷，再热负荷，机器负荷等分别算出的方法。该法将各种负荷都一一算出。

3、然后进行汇总集计。只要设计条件确定就可以算负荷。是经常使用的方法。3.3 送风量，装置露点温度，室内显热负荷，求出负荷。此法将制冷或制暖循环在空气线图上，根据空气冷却器、加热器的性能及空气吹出口的特性求出负荷。船厂初期设计时一般不采用。4 .空调装置的设计制冷/制热的负荷算出后，就可以设计以下的机器。此阶段船厂对装置的计划实际是初步设计，或决定装置采购申请书的规格。初步的设计为详细设计的基础，同时在装置的预算上也需注意。4.1 送风量的决定：空调负荷计算过程中送风量的决定必不可少。且下述的机器容量计算也需要。4.2 机器容量的决定即确定各机器的动力，参考后述的冷冻机容量计算基准、送风机容量计算

4、基准，冷却水泵容量计算基准。4.3 制冷及制暖的方式的决定这与空调方式有关，因此空调方式一旦决定，制冷/制热的方法也就大体决定了，以下几点应予以确定：制冷时采用间接冷却式还是直接膨胀式？制暖时采用蒸气？电气？还是热水？制暖时采用Heatpump的方式，还是普通的方法？4.4 机器的配置及台数（SPEC有规定）根据空调方式可以大致决定机器的种类及其机器的配置，以下几点必须考虑：空调房冷冻机在何处布置？冷却水的供给是专用冷却水泵还是合用？如有个别空调方式时，空调区划的划分及台数的决定。机器的布置：检修，风管布置，冷媒配管，冷却水配管等需一同考虑。4.5 冷冻机的种类及附属机器的种类船用空调多采用压

5、缩机的压缩冷冻方式压缩机又分为往复式，涡轮式或回转式附属机器：冷凝器，受液槽，加热器，这些形式、容量可由厂家决定。注意：作为船用设备，材料应具有耐腐蚀性且外形上不会因为船舶的动摇而受影响。4.6 空气处理单元空气处理单元与陆用产品基本相同，但作为船用以下照应予以注意：安装处所的甲板层高。与含有盐分的空气接触，故应该使用耐蚀性良好的材料。注意船舶的横摇、纵倾、尤其需注意落水管的布置。空气处理单元包括空气滤清器，冷却盘管，加热盘管，加湿器，清音器，送风机及单元本体，可由厂家选定。5 .送风的设计上述2、3、4项决定之后，可进行送风的设计，送风设计的详细及计算可参考另外的通风装置设计基准。以下为初步

6、设计时的考虑项目。5.1 空调区划的划分根据配置划分，中央区划，船尾区划根据温度条件划分，如果温度条件不同，区划分开热负荷的平衡：定期航路使用目的来划分水密及防火区划5.2 布风器的形式5.3 外气取入口（新风口）新风口应考虑烟害大小应能满足全送风量（100%新风）5.4 噪音对策噪音特别是送风机、风管及布风器的噪音必须引起注意，通常仅注意高速高压，通风方式的噪音，其实低速式的也要注意。6 .自动调整装置6.1 控制对象空调区划的温度空调区划的湿度送风管的压力（送风量的变化引起压力的变化）及送风量空调装置的安全运行根据负荷的变化来进行经济运行防止机器的误操作6.2 控制方法手动，部分自动6.3

7、 自动控制的种类电气式，电子式，压力式，自纳式等，具体可与专门厂家商讨。二、设计基准1.外气、室内及冷却海水温度基准1.1外气温度条件表1.1区分项目基准值主要运用航线干球温度湿度制冷夏季外气基准A3570%波斯湾一印度一东南亚夏季外气基准B3270%一般区域冬季外气基准a-18北美制热冬季外气基准b-10欧洲、日本北海道冬季外气基准C0一般区域1.2室内温度条件表1.2区分项目基准值不舒适感指数舒适程度干球温度相对湿度制冷夏季室内基准A3050%78能够入睡的最高温度夏季室内基准B27 50%74半数感到舒适冬季室内基准2050%舒适感的下限1.3冷却水温度表13基准值适用Fresh wat

8、er36 一般远洋船Sea water A32一般远洋船Sea water B27日本国内航线2.周围的温度条件本基准用于热负荷计算时周围环境的温度条件:表2.1区分、外气温度名称制冷时（C）制热时（）ABaC35oCDB32CDB-18CDB-10oCDBOCDB阳光辐甲板（阳光直射）6055180C*1-10oC*10oC*1射面的甲板（荫）4040-18oC*1-10oC*10oC*1相当外壁（阳光直射）5045-18oC*1-10oC*10oC*1气温度壁（荫）4040-18oC*1-ooc*10oC*1非空调居住区通路室温+5C室温+5*2*2*2区划的机舱4040*3*3*3空气温

9、锅炉层5050*3*3*3度非空调区划*4*4*4*4*4注*1：冬季不考虑太阳的辐射*2：制暖时可以考虑：通路温度=1/2 x （室内温度+外气温度）*3：制暖时，E/R温度较高，有热量流入，但不作考虑，作为余量。.*4：资料不足，暂未定。援通演族3.制冷制热的负荷计算基准3.1 负荷的分类表3.1记号制冷负荷Qc制暖负荷Qh参考显热负荷Qs潜热负荷Ql室内负荷(Q1)传热负荷*3QOo人体负荷QbOo省略*1侵入空气负荷Qi省略*2省略省略*2室内机器负荷UmOo省略*1机器负荷(Q2)送风机负荷QfO省略*1风管取得负荷QdO省略*1循环泵负荷qpO省略*1间接冷却式的场合换气负荷(Q3

10、)新鲜外气负荷QoOoO循环空气负荷QcaOO再热负荷qrO再热式的场合注*1：制暖时由于该项影响较小，一般不考虑*2：船舶计算时因窗为水密，且舱室门不外开，因此侵入空气的负荷的影响较小，可以不考虑。*3：传热负荷应包括围壁及窗玻璃两个方面，船舶由于窗玻璃的面积相对较小，为简化计算，初期计算时，玻璃面作为围壁考虑。3.2 负荷计算方法室内负荷(Qi)传热负荷 q= U t A (3.1)U = C (3.2)11ln14+ HF % An aiU ：甲板、围壁、里子板、地面的导热系数(Kcal/n?h )At：室温与周围温度的差(C)。见表L2及2A：甲板、围壁等的表面积(n?)al ：内面的

11、导热系数(Kcalm2 h ) al =8 Kcalm2 h a1 ：外面的导热系数(Kcalm2 h ) al =30 Kcalm2 h ln：防热材的厚度(m)n ：防热材的传热系数(Kcal/m h )C： Beam、Frame 等的系数(参考 C=1.33.0)人体负荷q=n(qbsqb)n：居住人数、七暖通家族qbs：人体显热 Kcal/h取50Kcalh人（见表3.2）qbi：人体潜热 Kcal/h取63Kcalh人（见表3.2）侵入空气负荷Q=qsqiL=029V（to-tr）+720V（Xo-Xr） （3.4）qis：侵入空气的显热（Kcal/h）qiL：侵入空气的潜热（Kca

12、l/h）Vj：侵入空气量（mVh）W=N Vr （Ni侵入回数：回Zh； VR：室容积m3）to,Xo外气的温度（）及绝对湿度（Kg/Kg）tr,Xr：室内的温度（C）及绝对湿度（Kg/Kg）0.29：空气的比热/标准空气的比体积=0240.83720：水的蒸发潜热/标准空气的比体积= 597/0.83室内机器负荷（qM）各种光源的发热，见表3.3动力源的发热，见表3.4机器负荷Q2机器负荷在制冷时需考虑，而在制暖时作为余量不予计算送风机负荷（qp）qF=860 x （送风机轴功率 KW）（Fan MOTOR 在 duct 外部）（3.5）qF=860x（送风机轴功率 KW）x （Fan MO

13、TOR 在 duct 内部）（3.5）%:电动机效率，见表3.6风管取得负荷qD制冷时 qD=（0.030.06） Qis循环PUMP负荷（qp）qp=860 x （PUMP 功率 KW） （3.7）注：仅在间接冷却式时计入换气负荷Q3新鲜空气负荷q。qo=qosqo（KcalHr）=60VAF0.29（to-tr）+720（Xo-Xr） （3.8）Vaf：新鲜外气量（m3min）按公式4.3计算to,Xo：外气的温度及绝对湿度tr, Xr：室内的温度及绝对湿度循环空气负荷（qcA）qcA= 17.3（Va-Vaf） （tcA-tr） （3.9）VA：送风量（nmin）按公式4.1或4.2计算Vaf：新鲜外气量（msmin）按公式4.3计算tcA：循环空气的温度（C）tr：室内的温度（C）一般地，制冷时：tcAtr = 5C制热时：tcAtr=l2 （t0-tr）注：*1.循环空气通常从通道取得，故tcA可取通道的