王静静

（惠生（南通）重工有限公司上海分公司，上海 201200）

某船舶中央空调负荷的确定

王静静

（惠生（南通）重工有限公司上海分公司，上海 201200）

在船舶中央空调系统的设计过程中，空调负荷的确定既是重点又是难点，是空调系统设计中非常重要的设计依据。根据空调的工作过程，结合经验值和焓湿图的使用，介绍了一种确定空调冷热负荷的方法，为某船舶空调设备的选型提供了重要依据。

船舶空调；热负荷；焓；含湿量

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.037

1 引言

船舶空调系统的任务就是将舱室内的空气温度和湿度调节在一定的范围内，为船员的生活和工作创造一个适宜的环境，对于保障电子、通信、机电设备的正常运行以及船员的身体健康发挥着极其重要的作用[1]。某船舶生活模块满足船员的工作和生活所需，采用普通的单风管集中式船舶空调系统以满足一般性的空调舒适性要求。为达到设计温度，中央空调需满足夏季制冷和冬季制热的需求，需要确定空调的制冷和制热负荷。

2 风量的确定

该船舶采用单管变风量系统送风，特点是所有舱室的供风温度相同，靠改变供风量对各个舱室的温度进行调节。进行空调负荷计算首先确定所有舱室的最大送风量，在此基础上再求得整个系统所需要的负荷值。由于夏季制冷和冬季制热时共用一套空气处理单元（AHU），则空调系统风量的确定需要算出如下几种风量，然后取其中最大的参数：

1）制冷时需要的风量；

2）制热时需要的风量；

3）根据换气次数计算出的风量；

4）所有人员需要的新风量。风量计算方法（见表1）。

空调负荷主要受环境条件的影响，当然还与船舶舱室的分布、人数、设备等多方面有关。在进行风量计算时，舱室里的热负荷主要包括维护结构散热、人体散发的热量和设备散热。对于夏季工况，舱室内的热负荷是所有散热之和；而冬季工况仅计算维护结构的散热量。

本船生活区设有船员起居室、公共区域（包括餐厅、吸烟室、娱乐室和医务室等）等共五十多个需要中央空调供风的舱室，所有舱室的风量都选择了上面的四种风量中的最大参数，最后求和算得总风量。

表1 风量计算方法

3 空气温度的确定

工程设计过程中离不开经验参数的使用，因此结合船舶设计实用手册[2]进行各段空气温度的确定。送至舱室的供风温度与舱室内的设计温度差取10℃，此处应该注意，这里的供风温差应与前面计算风量时选取的温差保持一致。考虑送风管内外传热损失引起的温差，则AHU处理后的空气温度与送至舱室的供风温度差取2℃。本船采用走道回风管吸入回风，回风温度与舱室内的设计温度相差2℃。本船中央空调系统没有相对湿度自动控制系统，故冬季考虑新风由室外的温度经预热段加热到10℃。

4 制冷负荷的确定

本船AHU设备由预热段、混合段、过滤段、再热段、冷却段、加湿段、挡水段和风机段组成。夏季工况时，新风和回风在混合段混合后，经冷却段冷却处理至指定温度后再给舱室供风。

空调的制冷负荷计算公式为：

式中，imixing为夏季混合段气体焓；icooling为冷却段出口气体焓；V为供风量。

式（1）中，焓值一般可利用焓湿图查得。首先根据建造规格书给的已知条件（舱室内外空气温度和相对湿度），查得舱室内外的焓值iinside、ioutside和含湿量和dinside、doutside。回风和舱室内空气的含湿量是相同的，即dreturn=dinside，结合回风温度可得回风空气焓ireturn，根据以下公式算得混合空气焓imixing。

式中，ioutside为夏季外界空气焓，ireturn为夏季回风空气焓。

根据冷却段出口的温度和相对湿度（一般为90%~100%），查得对应的焓值icooling。代入式（1）求得制冷负荷。

5 制热负荷的确定

冬季工况时，舱室外新风经预热段预热后与回风混合，混合后的空气经再热段加热至指定温度，再经过喷水满足湿度要求后给舱室供风。因此空调的制热负荷包括预热负荷和再热负荷两部分。

空调的预热功率为

空调再热功率为

式中，i′mixing×冬季混合段气体焓；ire-heating×再热段出口气体焓，i′outside×冬季外界空气焓，i′return×冬季回风焓；V×供风量。

利用焓湿图查对应焓值。由已知条件可得舱室内外焓值i′inside、i′outside和含湿量d′inside、d’outside。回风温度虽然比室内温度下降2℃，但是含湿量保持不变，即d′return=d′inside，进而可查得回风焓

i′return。由于新风预热过程含湿量不变，即dpr-heating=d′outside，查得预热后的空气焓ipr-heating。代入公式（3）求得空调预热段功率。

由以下公式算得混合空气焓i′mixing和含湿量d′mixing。混合空气经再热器加热过程的含湿量不变，则dre-heating=d′mixing。冬季空调加湿量qhumidify可以根据下面的计算公式算得，同时算出加湿段出口含湿量dhumidify。

式中，N为人体的散湿量=75n（n为人数，75为经验值75g/人）。

根据加湿段出口含湿量和出口温度，可以查得对应焓值ihumidify。本船采用喷水等焓加湿，故再热器出口焓值与加湿后的空气焓是相同的，即ire-heting=ihumidify。代入公式（4）求得再热段加热功率。

6 设备选型

由于计算过程中引用了经验参数，依据制冷和制热功率进行设备选型时，还要在计算值的基础上考虑一定设计余量。本船空调设备选型时依据建造规格书的要求采用两套机组，压缩机组通过十字连接管连接，并在AHU上安装供风止回阀，使得两套设备可同时工作，也可独立运行，单套机组最终选用具备总功率60%的制冷和制热能力的设备。

7 总结

本文借助公司在建的船舶项目，结合集中式船舶空调系统的工作特点，介绍了该系统中空调负荷的确定过程。 对于从事中央空调系统设计的工程师来说，合理地计算和设备选型是保证所有工作顺利进行的基础，在工程中占有非常重要的位置。

【1】刘干武，李光华，陈金增，何晨枭.船舶空调控制系统的改装[J].中国舰船研究，2009（12）：29-33.

【2】中国船舶工业集团公司.船舶设计实用手册（第3版）（轮机分册）（精）[M].北京：国防工业出版社，2013.

Determination of Central Air Conditioning Load of a Ship

WANGJing-jing
（WISON(Nantong)HeavyIndustryCo.Ltd.,ShanghaiBranchCompany,Shanghai201200,China）

In the design process of the central air conditioning system, the air conditioning load is not only the key but also the difficulty and it is the very important design basis in the design of the air conditioning system.Based on theworking process of air conditioning, combinedwith the experience value and the use of enthalpyhumidity chart, this paper introduces amethod to calculate the cooling and heat load of air conditioning,which provides an important basis for the selectionofacertaintypeofshipairconditioningequipment.

shipairconditioning;heatload;enthalpy;moisturecontent

F407.474

A

1007-9467（2016）07-0059-02

2016-6-10

王静静（1987～），女，江苏如皋人，助理工程师，从事海洋工程HVAC系统设计研究，（电子信箱）kasyjj@126.com。