黄海彬　陈建　伍东

摘要：本船为孟加拉高速巡逻艇，在孟加拉国近海海域使用，该地区炎热潮湿，本文对该巡逻艇空调系统专业设计特点进行简单介绍。

关键词：巡逻艇；船舶空调系统设计

1.概述

船舶空调系统的主要功能是为空调舱室提供具有一定温度、湿度和洁净度的空气，满足船员的舒适性要求和精密设备的正常运转。

本船是我院为孟加拉国设计的50 m高速巡逻艇，总长51.4 m，型宽7 m。总体布置上，舱室较多，多数舱室空间狭小，且分散。机舱前主甲板下的一部分船体为人员住舱，主甲板及驾驶甲板上为办公和居住舱室。本艇主要任务是负责近海巡逻和日常执法、警戒，领海保护，监视和打击海盗、走私、毒品等。航区为孟加拉国近海区域，其气候炎热潮湿，环境温度35℃～45℃、相对湿度95%、海水温度32℃。

从船舶主尺度和舱室布置看，空间紧凑，这决定了空调要选小巧的，要能方便灵活的布置；从船舶承担的任务看，空调系统还要相当安全可靠，不易损坏和易维护；从航区气候看，单位面积所需要的制冷量比我国大，空调装置要具有较大的制冷能力。本文就这几点要求进行本艇的空调系统的设计和选型。

2.冷量计算

本艇空调系统设计前，需要计算全船空调热负荷。我国船舶空调热负荷一般按GB/T 13409-92《船舶起居处所空气调节与通风设计参数和计算方法》进行计算的。此标准是以夏季工况舱内外空气温度和相对湿度（舱外：35℃，70%相对湿度，舱内：27℃，50%相对湿度）为设计参数的，跟所在国的航区工况有差别，需要调整。

综合考虑空调系统运行效果、经济性，以及对电站和舱室空间的影响，决定调整设计参数为：夏季工况舱外：42℃，70%相对湿度，舱内：2，4℃，50%相对湿度。因此计算用的湿空气焓值也跟着对应调整，由原来的舱外温度35℃、湿度70%时，湿空气焓值为99.73 kJ&g对应调整后为温度42℃、湿度70%时，湿空气焓值为138.58 kJ/kg；由原来舱内“温度27℃、湿度50%时，湿空气焓值为55.58 kJ/kg对应调整后为温度24℃、湿度50%时，湿空气焓值为47.8 kJ/kg。根据计算可得到每个舱室的空调负荷和全船空调负荷，本艇夏季全船空调热负荷为92.5 kW。

3.空调选型

3.1空调系统的分类

现代空调发展迅速，类型繁多，没有固定统一的分类，但可根据空气处理设备的集中度、冷却介质、蒸发方式、管内风速、以至新风比例等的不同分成各种具体空调方式。本文就常用的按照空气处理设备的集中度以及蒸发方式来进行简单的分类，以便于空调选型。

按空气处理设备的集中度分：

（1）集中式空调系统——所有空气处理设备（风机、过滤器、加热器、冷却器、加湿器、减湿器和制冷机组等）都集中在空调机房内，空气处理后，由风管送到各空调舱室里。这种空调系统热源和冷源也是集中的。它处理空气量大，运行可靠，便于管理和维修，但机房占地面积大；

（2）半集中式空调系统——集中在空调机房的空气处理设备，仅处理一部分空气或仅作为冷源和热源，另外在分散的各空间空调舱室内还有空气处理设备。它们对室内空气进行就地处理，或对来及来自集中处理设备的空气进行补充再处理。诱导系统、风机盘管系统就是这种半集中式空调系统的典型例子；

（3）分散式空调系统——没有集中的空调机房，空调机组（风机盘管机组）包括冷热源和空气处理，风机全部集中在一个风箱内，组成一个紧凑、独立的空调系统，可按需要直接装在被调舱室或邻舱内。一般不设风道，可设简单的风道以改善气流分布。

按空气冷却盘中不同的冷却介质来分：

船舶空调器中空气的冷却和加热，目前均采用表面式换热器。冷热介质在盘管内循环，以加热或冷却在管外流动的空气。

（1）直接蒸发式系统一制冷剂直接在冷却盘管内蒸发，吸取盘管外空气热量。适合用于空调负荷不大，空调房间比较集中的场合；

（2）间接蒸发式系统——制冷剂在专用的蒸发器内蒸发吸热，冷却冷冻水（又称冷媒水），冷冻水由水泵输送到专用的水冷式表面冷却器冷却空气。适用于空调负荷较大、房间分散或自动控制要求较高的场合。

3.2空调类型选择

3.2.1按空气处理设备的集中度分类的空调系统选型

选择半集中式空调系统。本艇舱室数量多且狭小分散，在每个舱室适当位置安装一个或几个风机盘管以处理室内空气运走室内热量，全船各舱室的热量再由安装在机舱的冷水机组或压缩冷凝机组通过海水运走。其布置灵活，占用空间最少，可利用床底、柜子底、桌子底等不易利用的空间安装风机盘管，使紧张的舱室空间得到利用充分；把冷水机组或压缩冷凝机组等冷热源设施、冷热水输送设施等设备布置在机舱，把机舱作为机房，不占甲板舱室空间。舱室新风可由本艇的通风系统风机提供。

若采用第一种集中式空调系统，需要在甲板上设立一个空调机房，需要布置全船送风管及相应的回风與新风管。本艇舱室数量多和空间小，布置全船的风管很困难，故集中式空调不适合本艇。

分散式空调系统虽然没有集中的空调机房，但在每一个空调舱室内安装一套空调费用高，对本艇较小的空调舱室来说体积还是比较大且占地方的，而空调压缩机在舱室内运行噪声大，也不适合本艇。

3.2.2按空气冷却盘中不同的冷却介质来分类选型

选择间接蒸发式系统。本艇为带有武备的小型巡逻艇，航行及工作情况比较复杂，对安全性、可靠性要求较高，风机盘管走冷媒水比走制冷剂可靠性高，容易检修维护，而制冷剂一旦发生泄漏，空调制冷，制热能力严重下降甚至无法制冷制热，故间接蒸发式系统更适合本艇。

3.2.3空调系统选型

综上所述，本艇空调系统选择半集中式、间接式空调系统，由冷水机组、海水泵（冷却水泵）、冷媒水泵、间接蒸发式风机盘管（空气处理设备）、回风设施、排风设施、冷凝水排放设施、管路及管路附属设施以及控制系统组成，其系统组成及工作原理如图1所示。

4.空调设备选型及布置

空调设备选择时，不论冷水机组还是风机盘管，要按船舶布置的实际情况和船舶空调负荷计算书来选择合适的类型。

4.1冷水机组的选择

以中国最大的舰船用制冷设备商兆胜空调的设备为例，冷水机组目前有三种类型：活塞式冷水机组、螺杆式冷水机组和涡旋式冷水机组。比较而言，活塞式冷水机组、螺杆式冷水机组的外形尺寸及重量都比涡旋式冷水机组大很多和重很多。本艇航速要求高，船型小，对重量控制严格，一切要尽量轻量化设计，无疑只有涡旋式冷水机组最适合本艇。

4.2风机盘管的选择

本艇选择组合落地式风机盘管。组合落地式风机盘管紧凑的结构设计可将机组安装在橱柜、铺位下或别的封闭空间，通过柔性风管送往安装在高处的送风格栅，以节省紧凑的舱室空间。原来餐厅采用安装在天花板上其它风机盘管，地板上都是座位，没有合适的空间放落地的风机盘管，船东反映此风机盘管容易漏水，本艇吨位较小，在海况较差的时候航行很颠簸，冷凝水容易洒落下来，船东不要这种风机盘管，故拆除一两个座位，餐厅还是采用组合落地式风机盘管。

4.3本艇空调设备布置及系统组成

本艇空调设备布置及系统如图2所示。