马承华

摘 要：随着对环境保护和工作居住环境舒适度的重视，国际海事组织对中小型船舶的工作居住环境提出了高的要求。为了满足市场需求和提高船舶工作居住环境的舒适度，现很多中小型船舶也开始采用间接式中央空调系统，并形成了一定的趋势。

本文通过对直接式和间接式中央空调系统的分析对比，以及采用这两种形式中央空调系统的实船工作情况，对中小型船舶中央空调系统设计和建造进行探讨，希望对业界有一定的指导借鉴意义。

关键词：船舶中央空调系统；噪声；制冷环境；节能；智能化

中图分类号：U664.86 文献标识码：A

Design of Central Air Conditioning System for Small and

Medium-sized Ships

MA Chenghua

（ Guangzhou Shunhai Shipyard Limited， Guangzhou 511440 ）

Abstract： With the development of the world， people's attention to the environmental protection and living and working environment comfort， although working conditions and environment in the vessels are bad， the IMO puts forward high requirements for the comfort of working and living environment in the small and medium-sized vessels and its standard also is gradually closed to the luxury passenger and Ro-Ro vessels. In order to meet the needs of the market and improve the living environment of vessels， a number of small and medium-sized ships have also started to adopt indirect central air-conditioning system and formed a certain trend.

This paper introduces the direct and indirect central air conditioning systems for small and medium-sized ships and compares the working performances of them.

Key words： Marine central air conditioning system； Noise； Air conditioning environment； Energy saving； Intelligence

1 前言

对于船舶来说，中央空调系统不仅能够为船员和旅客提供较为舒适的工作和生活环境，还能够确保船舶的各项设备正常运转。随着对环境保护和节能意识的提高，以及对船上工作居住环境舒适度要求的提升，给中小型船舶中央空调系统的设计提出了挑战。

在实际的完工船舶中，中央空调系统总会存在或多或少的问题，例如：由空调系统引起的噪声问题；各区域制冷效果不均的问题；空调系统节能及其智能化问题；空调系统工作的可靠性问题；制冷剂泄漏引起的环境污染问题；空调系统的节能化和智能化问题等。

本文通过直接式和间接式中央空调系统的分析对比，以及两种形式中央空调系统在实船上应用情况，对中小型船舶在中央空调系统设计和建造进行探讨，希望对业界有一定的指导借鉴意义。

2 船用中央空调系统工作原理

2.1 直接式中央空调系统工作原理

图1为船用直接式中央空调系统工作原理图，它分为两个闭路循环：

（1）压缩机从直接式空调器中的蒸发器吸入低压过热的气体（制冷剂一般为氟利昂），经过压缩机压缩成高压过热的气体，排出到冷凝器，经冷凝器冷却成高压过冷的液体，这些液体经过膨胀阀节流降压成为低温低压的气体，进入到蒸发器与空气进行热交换，带走空气中的热量，使空气温度变低。这些制冷剂就变成为低压过热的气体又被压缩机吸入，形成高温高压的气体，这样循环不断的工作，从而源源不断的制造冷的空气送到各个舱室；

（2）外界空气（即新风）和回风（经过各室内回来的风）在直接式中央空调器混合后，经过空调器上的过滤器、蒸发器、加热器、加湿器、负离子发生器等，再经抽风机吸入到空调器上的总空气分配室，然后经各空气支管进入到各舱室，再由各舱室经回风管进入到混合室，又和新鲜风进行混合，如此循环不断的进行制冷或制热。

2.2 间接式中央空调系统工作原理

图2为船用间接式中央空调系统工作原理图，它分为三个闭路循环：

（1）压缩机从干式蒸发器吸入低压过热的气体（制冷剂一般为氟利昂），经过压缩机压缩成高压过热的气体，排出到冷凝器，经冷凝器冷却成高压过冷的液体，这些液体经过膨胀阀节流降压成为低温低压的气体，进入到干式蒸发器与冷媒介质（一般为淡水）进行热交换，带走冷媒介质中的热量，使冷媒介质变成比较低温的介质。这些制冷剂就变成为低压过热的气体又被压缩机吸入，形成高温高压的气体，这样循环不断的工作，从而源源不断的制造冷的冷媒介质，送到各区域的间接式空调器；

（2）低溫冷媒介质被送往各个区域的间接式空调器的热交换盘管中，与空气进行热交换，形成高温冷媒介质，高温冷媒介质通过冷媒水泵，被送往干式蒸发器，与制冷剂进行热量交换，再次形成低温冷媒介质，这样循环不断的工作；endprint

（3）外界空气（即新风）和回风（经过各室内回来的风）混合后经过过滤器、蒸发器、加热器、加湿器、负离子发生器等，再经抽风机吸入.到间接式空调器上的空气分配室，然后经各空气支管进入到各舱室，再由各舱室经回风管进入到混合室，又和新风进行混合，如此循环不断的进行制冷或制热。

3 直接式和间接式中央空调系统的分析对比

基于船用直接式和间接式中央空调系统的工作原理，现从以下六个方面对其进行分析对比：

3.1 环保方面

直接式中央空调系统是直接将制冷剂从压缩装置送到空调器蒸发器中进行制冷。而直接式空调器一般布置在中央空调房内，压缩机装置布置在设备舱内。这将导致压缩机装置和空调器距离远、管路长、制冷剂量多、制冷剂在管路中泄漏风险增加等问题；

间接式中央空调系统的制冷剂是在压缩机、冷凝器和干式蒸发器中流动，在设计中为了减少制冷剂的用量和泄漏风险，可以将这些部件做成一个模块，这样管路少、需要制冷剂少，泄漏的风险大大降低。从干式蒸发器到各个制冷区域内的间接式空调器所用的冷媒介质一般为淡水，如有泄漏也无污染，同时可以直接从船上的淡水系统进行补给，大大提高了操作的方便性。

3.2 风管等附件布置

直接式中央空调系统，所有的回风及其新风需通过回风支管、回风总管和新风总管回到直接式空调器中进行处理，根据需制冷的区域及其每个区域制冷量的大小，来确定送风支管的数量和支管截面积的大小。通过这些支管，将处理后的冷风从直接式空调器送往相应的区域。虽然这种设计比较简单、成本较低，但存在如下问题：（1）因全船所有的风都需在中央空调器处理，中央空调器尺寸大、风管总管截面积大；（2）所有的送风支管、回风总管和新风总管需回到空调器上，空调器上风管的布置难度加大；（3）空调房的位置离有些需制冷的区域较远，处于不同的防火区域内，这样将导致风管支管的路径长、增加空气阻力、风管穿过不同防火区域时破坏防火分隔等问题，需通过加大风管截面积和增加防火风闸等方法解决；（4）当风管支管多、截面积大时，在与电缆、管路等附件在同一个空间布置时，将增加现场施工的难度，有时还需牺牲部分功能以便于布置。

间接式中央空调系统，根据防火分隔、制冷区域的功能要求，以及回风，新风和送风风管的走向布置、空调器的安装位置等方面，将全船需制冷的区域划分为不同的区域，将全船的制冷量分配到多个间接式空调器中。间接式空调器尺寸小、风管截面积小、方便布置。这样将不会破坏防火分隔，减少风管支管的长度及其阻力、方便风管与电缆、管路等在同一空间区域的布置等；因有多个间接式空调器，将会使系统相对复杂，在设计中需合理考虑风管和空调器的布置以方便装修，提高船上工作居住环境的舒适度。

3.3 船舶噪声

根据GB5979-86《海洋船舶噪声级规定》 ，其中规定卧室噪声为60 dB（A），办公室、休息室等为65 dB（A）。

直接式中央空调系统，通过上面的分析，风管管路长、弯头多、空气阻力加大。为了保证制冷效果和将处理后的风送到相应的区域，需加大直接式中央空调器上风机的压头。提高风机压头，将会导致如下问题：（1）空调器的噪声增加；（2）风在风管中流动时噪声加大；（3）风在房间内从布风器出来时噪声也会加大。当然，通过加大风管截面积、减少风管上弯头的数量和加装消声器等方法也可以降低噪声，但效果不太明显，而且会增加现场施工难度。

间接式中央空调系统，通过上面的分析，风管管路短、弯头少、空气阻力小。这样可以选择低压头、低噪声的间接式空调器。制冷区域的噪声会降低，容易满足规范对噪声的要求，船上工作居住环境的舒适度大大提高。

3.4 制冷效果

在直接式中央空调系统中，中央空调的工作情况是通过回风总管上的回风温度进行控制，全船送风的温度一样，要想改变每个区域或房间的温度，只有通过调节每个区域或房间的送风量来进行调整。这样将会导致有的区域送风量大，有的区域送风量小，有的风管风速高，有的风管风速低，有的区域温度高，有的区域温度低等问题。风管风速的问题，也将产生噪声等问题。此种方法的调节需要人通过其经验进行调节，非人性化和智能化。

在间接式中央空调系统中，各区域可以根据自己的需要独立设置自己的温度，当温度设定好后，间接式空调器会通过冷媒介质的供应量来调节所需的温度。当某区域不需要制冷时，也可将此区域的间接式空调器关闭。整套间接式空调装置通过自动控制方式来调整设备的工作情况，所制冷的环境更人性化，设备更智能化，更能满足规范的要求。

3.5 节能化和智能化

在采用直接式中央空调装置时，为了保证设备的安全使用，一般都采取一用一备的方式，而且每套系统的制冷量都会按实际的最大制冷量加上10%余量来决定。这样需加大船舶发电机容量，导致能量的浪费，增加使用成本。

在采用间接式空调装置时，也会设置一用一备的方式，但每套系统的制冷容量会按最大制冷量的75%进行选型。当全船负荷较小时，单套机组运行即可；当全船负荷较大时，可两套机组同时投入运行。同时，用间接式空调器在智能化和节能化的升级改造空间非常巨大。

3.6 实船空调装置工作情况

船舶中央空调系统的设计是一个复杂的过程。还有很多方面需要考虑，例如：新风和回风比例的考虑；空气中湿度的控制；空调器冷凝水的排放；未来设备的维护和保养；冷媒水管和空调风管的保温绝热；风管与电缆、管路的在同一区域的布置；中央空调系统附件对装修的影响等。在此就不一一探讨。

通过分别采用直接式和间接式中央空调装置的同类型实船，在设计、施工、完工后的调试及其实际工作情况等，分析两种中央空调系统有如下特点：

（1）直接式中央空调装置：①系统简单、成本低；② 风管截面积大、风管路径长、穿过不同的防火区域，施工难度相对较大，不利于装修；③ 制冷区域的噪声分贝相对会高一些，特别是靠近中央空调房的区域和房间内靠近布风器的位置；④ 制冷情况不太均匀，靠近中央空调房的区域制冷效果相对较好，远离中央空调房的区域相对差些。

总的来说，系统相对简单，成本相对较低，住居和工作环境的舒适度相应也会低一些。

（2）间接式中央空调装置：① 系统复杂、成本相对高一些；② 因间接式空调器数量多，在设计中对区域的划分、空調器的布置需仔细考虑；③ 设计中需处理好新风管、回风管和送风管的布置，以及冷媒水地漏管的设计；④ 本系统各制冷区域可根据要求设定相应的温度；⑤ 各制冷区域的噪声分贝相对较低。

总的来说，系统相对复杂，成本相对较高，住居和工作环境的舒适度相应也会高一些。

通过船东代表、租船方代表和验船师的反馈，从空调的制冷效果、房间内的噪声等级和装修情况等方面，间接式中央空调装置优于直接式中央空调装置。

4 结束语

在船舶设计建造中，出于对船舶空间和建造成本的考虑，间接式中央空调装置一般用在大型的豪华邮船和客滚船上，直接式中央空调装置一般用在中小型船舶上。

随着人们对环境保护和工作居住环境舒适度的重视，加上船舶的工作条件和环境的恶劣，对中小型船舶工作居住环境的舒适度也提出了很高的要求，其标准也逐渐向豪华邮船和客滚船靠近。为了满足市场需要和提高船舶工作居住环境的舒适度，现很多中小型船舶也开始采用间接式中央空调装置，并形成了一定的趋势，这是未来船舶向节能化和智能化发展的趋势。

通过本文的分析，希望对后续中小型船舶中央空调系统设计和建造有一定的指导借鉴意义。

参考文献

[1] 中国造船工程学会编著. 船舶设计手册 轮机分册[M]. 国防工业出版

社，2013.

[2] 何耀东. 中央空调实用技术[M]. 冶金工业出版社， 2006.

[3] 中国船级社. 钢制海船入级规范[S]. 人民交通出版社， 2017.endprint