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摘要：21世纪是人类利用与开发海洋的新时代，同样也给船舶与海洋工程行业（以下称为“船舶”）带来了新的机遇和挑战。通风空调工程的能耗问题和环境污染问题日益突出，在国家大力倡导建设资源节约型社会的背景下，船用通风空调工程的节能减排技术越来越被人们所关注。通风空调的节能减排一是要做到节约能源、降低能耗，二是要做到降低污染、减少废气的排放量。文中重点分析了船用通风空调节能减排措施，希望有机会能在实际船型中得到应用与发展。
关键词：船舶通风空调；节能减排；措施
1导言
船舶货运以其运量大、成本低等优点成为运输行业的主要方式之一，目前国际贸易总运量中，超过2/3的货物运输是利用海上运输完成的，因此，全面提升我国的船用装备配套能力具有重要意义，发展船舶空调系统生产设计和运营管理是加快我国船舶建造，提升我国航运业竞争力的重要举措。
2通风空调节能减排简述
2.1通风空调的系统结构
通风空调中的通风指的是实现船舶舱室内空气循环流动，使得室外新鲜空气进入室内，通风空调中的空调指的是在空气进入室内时对其进行温湿度调节、过滤净化处理。通风系统和空调系统综合在一起实现了船舶舱室内的通风、冷热调节、温湿调节功能，保持室内空气符合居住和使用要求。通风空调系统涉及面较多，系统结构复杂，需要综合利用机械学、流体力学、热力学以及物理学等知识领域的专业知识来进行设计施工。通风空调的发展满足了人们对于生活舒适性的要求，在船舶建造工程中的应用越来越广泛，其中产生的能耗和环保问题也需要从业者引起足够的重视，促进资源节约型社会的发展。
2.2通风空调节能减排现状
通风空调的节能减排一是要做到节约能源，降低能耗，二是要做到降低污染，减少废气的排放量，这就要求我们从通风空调的设计阶段开始秉持节能减排的设计理念，在施工过程中采用先进的节能减排技术，保证通风空调在运行使用过程中既能保证符合使用要求，又能减少能耗、降低污染，这也符合船舶建造工程的发展趋势。但在实际应用过程中，部分企业仍然不能认识到通风空调节能减排的重要性，一味追求经济效益，对通风空调节能减排的要求敷衍了事，使得通风空调实际的技能减排效果与设计要求不符，这种做法不仅严重阻碍了通风空调节能减排技术的进步，更使得业主方遭受损失，增加了通风空调运行使用的能耗成本。缺乏通风空调节能减排设计的专业型人才也是制约通风空调节能减排技术发展的一个因素，因其涉及的技术领域较多，对设计开发人员的综合性素质要求较高，因此空调节能减排技术的发展速度不尽人意，许多船舶建造工程在设计施工过程中缺乏通风空调节能减排的技术支持，阻碍了该项技术在船舶建造工程中的推广和应用。另一方面通风空调的节能减排缺乏完善的法律法规约束和统一的规范标准，导致节能减排管理工作不能顺利进行。
3船用通风空调节能减排措施
3.1风道系统设计
风道系统是空调系统设计中重要的一个环节，风道系统不合理会增加空气流动的阻力，增加能耗。因此，在设计风道系统时要以降低空气流动阻力为基本原则，尤其是回风管道，一旦设计不合理，不仅空气流动阻力增大，而且使回风受到阻碍。在风道系统设计中可以在以下几个方面采取节能设计：（1）对于送、回风系统的设计中，要设置合理的送、回风口，尽量缩短风道长度，减少管道的弯曲部分，总之，尽可能减少空气流动阻力；（2）淘汰传统的定风量空调系统，采用变风量系统，可以根据船舶内负荷大小自动调节风量，减少能耗损失；（3）可以采取大温差送风的方式，这种送风方式与传统送风方式相比的优势在于，在不改变人体舒适度的前提下，减少了风量的输送，从而也就降低了能耗。
3.2水系统设计
水系统是空调系统中关键的部分。水系统要想达到节能的效果必须使水系统达到平衡，这样才能达到室内所需的最佳温度，同时空调能耗是最低的。水系统的节能设计可以从以下几方面入手。（1）管路布置方式。空调系统中管路布置方式通常有两种：同程和异程。对于以节能为目标设计的空调系统最好选择异程式管路布置。因为异程式比同程式少一条回路管网，减少了成本投入，另外，异程式系统与变水量相结合可以大大降低能耗，达到节能的效果。（2）流量控制。传统的空调系统中，冷却水循环泵都是定流量工作，在没有那么大负荷要求的情况下依旧运行额定的流量，因而造成了能源的浪费。随着变频技术的深入，我们对冷却水循环泵的工作可以采用变流量控制，根据所需负荷自动调节水泵流量，进而调节冷却水循环泵转速，达到节能目的。（3）调节传热温差与供、回水温差。空调系统中，保持传热系数不变的前提下，传输一定的热量，传热温差越大，受热面积就越小，进而所需的设备较小金属消耗量也较小，所以我们可以通过增大传热温差以及供、回水温差来达到降低能耗的目的。
3.3调整船舶变频空调系统的空调负荷变化
由己经建立的船舶空调热负荷数学模型可知，当环境温度、相对湿度等发生改变之后，船舶空调热负荷随之变化，变频改造后的船舶空调系统，会根据舱室热负荷的需求，进行各项参数的协调变化，从而调节船舶空调系统能耗及各子系统能耗。由图1可知，船舶变频空调系统随着热负荷可调比例的变化而自动调节各子系统中的流量变化。风机送风量、冷冻水流量、制冷剂流量及冷却水流量均会随着空调可调负荷比例的降低而降低，风机送风量呈线性变化，制冷剂流量变化不明显。当空调可调负荷从1变为0.4时，制冷剂流量从3.7kg/s变为1.5kg/s，冷冻水流量从35kg/s变为7.9kg/s，冷却水流量从40.2kg/s变为8.1kg/s，风机送风量从40.6kg/s变为16.3kg/s。
图1流量随可调负荷比例变化
风机、压缩机、冷却水泵的能耗均是随着船舶空调热负荷的降低而逐渐降低的，其中，压缩机能耗线性降低，在热负荷从设计工况下空调热负荷占比100%变为40%的过程中，压缩机能耗从260kW降低为100kW，节能160kW，节能率为61.5%；风机能耗从55.6kW降低为3.6kW，节能52kW，节能率为94%。
3.4设备选择
着经济的发展，科技的进步，目前大量的机械设备都引入了节能的设计理念，因而，船舶企业在选择空调系统设备时要选择节能、高效的设备，在价格方面这种设备一定较普通设备昂贵，但是从企业长远发展的角度来看，虽然在投资成本上增高了，但是今后在能源费用上会大大降低，减少了运行之后的开销。空调系统中的主要设备有压缩机和热交换器，压缩机的好坏直接决定了空调运行时功率的高低，所以在选择时要进行合理的分析，结合压缩机指标中的性能曲线，选择压缩机最佳的工作频率；热交换器的质量影响着压缩机的运行功率，选择高性能的压缩机，对于一定的制冷量所需要的传热温差就小，蒸发温度降低的幅度也就小，从而制冷系数下降较小，压缩机的功率降低，最终达到降低能耗的效果。
3.5合理的应用节能减排技术
船舶舱室壁隔热效果对于通风空调的能耗影响较大，如果舱壁的隔热保温效果差，即使通风空调工程中节能减排技术应用的再好，也会由于舱壁隔热性能差导致能量的损失加大，因此合理的应用节能减排技术的同时也需要做好船舶结构及绝缘材料的节能设计。合理的应用节能减排技术还体现在对自然资源的利用上，当船舶在停泊作业时或者临时应急，可以考
虑如太阳能驱动自然通风空调系统，可以利用太阳能作为能量来源，大大降低通风空调的能量损耗，这种可再生资源的利用需要对船舶周边的自然环境和气候条件进行分析，有效利用太阳能、风能，条件允许可以加大舱壁绝缘厚度，减少通风空调系统在温湿度、冷暖调节过程中的能量损耗。通风空调节能减排技术的合理应用也体现在系统配置的合理性上，做到既满足船舶对通风、空调功能的要求，又不会因为配置过剩导致资源浪费和环境污染。在通风空调设备运行时，适当降低室内外温差，减少通风空调设备的运行能耗，达到节能减排的目的。
结束语
综上所述，通过在船舶空调系统设计时遵循节能的设计原则，可以彻底改变船舶中央空调系统的低效、高能耗状态，节省大量的燃油费用支出，降低营运成本，提高航运企业在现代物流行业中的竞争力，以适应市场经济的竞争环境。这对通风空调工程从业者来说既是机遇也是挑战，积极参与通风空调节能减排技术的开发与应用不但顺应节能环保的行业发展趋势，也会使得企业在行业内更具竞争力，促进企业的健康发展，这就需要我们在平时的工作中不断积累经验，加强学习，提高自身技术水平。
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论文作者:王丹萍1,王金丽2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/10/31
标签：节能论文; 空调论文; 船舶论文; 空调系统论文; 负荷论文; 压缩机论文; 温差论文; 《基层建设》2017年第10期论文;