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摘要：在船舶空调系统方案的设计过程中，一定要寻找更好的设计思路，探寻更好的设计对策，保证设计可以更好的提升方案的可行性，保证方案在应用过程中可以发挥更大的优势。
关键词：船舶；空调系统；节能
1船舶空调系统分类
1.1按空气处理设备的设置分类
（1）集中式空调系统。所有的空气处理设备，包括风机、冷却器、加湿器、加热器、过滤器等都集中在一个空调机房内。根据新风量又可分为封闭式系统（无新风），直流式系统（全新风），混合式系统（部分新风）。
（2）半集中式系统。除了有集中空调机房外，被调节舱室内还设有冷、热交换装置等，对进入被调房间的空气再进行二次处理。
（3）全分散式系统。这种机组，空气处理设备，风机集中在箱体内，不设集中机房，可以安置在被调舱室或邻近舱内。
船舶上建居住舱室多，结构复杂，空间小且封闭，为方便施工，减少费用，一般采用集中式空调系统。考虑被调舱室人员的舒适和健康，又要节省能源，大多采用混合式系统，新风比根据规格书和船东要求选择。
1.2按蒸发器中冷却介质分类
（1）直接蒸发式系统。制冷剂在蒸发器冷却盘管内蒸发吸取空气热量，多用在制冷负荷不大，被调舱室较为集中的客、货轮上。
（2）间接冷却式系统。制冷剂冷却冷媒水，冷媒水再冷却空气，多用在空调面积大而舱室分散，空调负荷大的客船上。
直接蒸发式系统的空气处理装置（AHU）考虑到制冷剂压力，一般不能安装在比压缩机组高太多或太远的的地方，而压缩机组一般布置在机舱内（考虑噪音和防火等原因），这样就会导致AHU离被调舱室较远，想要把处理过的空气送到被调舱室就需要布置较大较长较多的风管，而船舶空间有限，所以对于面积大而分散的舱室多采用间接冷却式，间接冷却式虽然制冷效率不如直接式，但不受制冷量和AHU安装位置的限制，且可节省较多空间，施工量和材料。
2船舶空调系统热舒适要求
船舶空调系统一般由四大部分组成：冷热源、空气处理设备、空气的输送与分配、自动控制，通过对舱室空气进行机械处理、热湿处理、物理-化学处理，保证所需的舱室气体成分和参数。
热舒适和人体机理、生理相关研究表明，适宜的室内微气候环境可以保证人群高效的工作效率，减少生产事故机率；有益于人体身体健康，防止呼吸道等疾病的发生；可使人保持良好的精神状态。因而船舶设计、生产对船舶空调提出了严格的热舒适要求。
船舶空调应使舱室空气参数维持在某一特定范围内，使生活在舱室的人通过机体温度自动调节，就可感到舒适。人类机体生命活动产生的热量是通过人的皮肤以辐射换热、对流换热、导热(显热)、汗液蒸发潜热及呼吸过程传给外界的。影响舱室内人体冷热感的因素大体如下：周围空气介质的温度、相对湿度、流动速度及四周舱壁的温度。上述参数的不同组合可使人有相同的冷热感，相同的冷热感也可由多种参数组合所致。如果生活在舱室里的人员不感到热也不感到冷，也没有空气流动的感觉，则舱内空气介质就被认为达到了热舒适要求。
3热舒适指标控制及其优越性
热舒适指标控制（Comfort Index Based Control）是以热舒适指标为控制目标的HVAC系统运行控制方式。在传统的控制方法中，室内空气的温度、湿度等参数为被控量，而在热舒适指标控制中，通常以平均预测投票（PMV）或标准有效温度（SET*）等反映室内热舒适状况的参数为被控参数。在空调的控制系统中采用模糊控制、神经网络控制、专家系统等智能控制技术，直接或间接实现对被控参数的调节。
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通常情况下，按照是否对热舒适指标参数进行直接控制，可以将热舒适指标控制分为直接控制和间接控制两种方式。
在直接控制中，采用热舒适指标传感器测量船舱环境中的PMV或SET*，通过执行机构来改变系统中的各参数，将船舱环境的PMV或SET*数值调整在人体舒适的范围内。直接控制方式由于对测量控制设备的要求较高，且控制算法相对复杂，因此在实际应用中受到了一定的限制。PWV指标的计算主要综合了物理和生理因素对人体热舒适感觉的影响，因此在热舒适指标控制中采用较多，受到了研究工作者的青睐。使用PWV控制指标可以使控制系统按照要求将环境的热舒适控制在ISO7730规定的范围之内。在船舶空调的控制系统中使用PWV控制指标需要考虑多种因素，计算较为繁琐。但在对热舒适要求高的船舶空调控制系统，采用PWV控制指标作为被控量是一种理想的选择。
间接控制方式是将船舱环境中的某一参数指标作为被控量，根据其他环境参数作为设定值的确定依据，对控制量进行调整，从而使船舱环境的热舒适指标满足控制要求。在间接控制中通常采用空气温度和风速作为被控参数。在船舶空调系统中，由于在海上航行的过程中气象状况不断变化，特别是外界空气的流动速度和方向等都不确定，同时船舱内空气流动速度一般很低，容易受到外界气流的影响，此外，风速的控制和测量受到很大的限制，因此，采用船舱内空气温度作为被控参数更为合适。
国内外众多研究结果表明，通过先进的控制方式对室内空气参数进行调节优化，可以实现高度舒适和显著的节能效益。
总的来说，以热舒适为指标的控制系统优点如下：
3.1控制系统不再通过以室内空气为作用点，间接实现对空调用户的服务，而是直接作用于人。根据热舒适的研究理论，将影响人体舒适感的六个因素，即空气温度、空气湿度、平均辐射温度、气流速度、人体新陈代谢率和服装热阻都考虑在内，因而能更好的提高室内的热舒适性。
3.2由于调节参数中综合了室内气流、辐射的客观因素，以及人体着装情况等主观因素，便于选择最佳的环境参数组合进行控制，从而尽量降低系统的能耗。
3.3由于热舒适指标的复杂性和模糊性，数学模型非线性关系，缺乏直观性，通常为了确保计算的准确性，要求运用神经网络、模糊控制和专家系统智能控制。同时相对传统控制方式，基于先进控制理论的控制系统响应迅速，温湿度以及热舒适场波动小，自适应强。
4船舶空调系统方案节能设计
4.1设计参数优化
船舶空调主要是维持船舱内良好的空气质量，为船上人员提供舒适的工作和生活环境，属于舒适型空调。船舶空调系统的负荷随温度和相对湿度的增大而减少。因而，当温度一定时，适当增大相对湿度，可以减少空调系统的能耗。我国和ISO7730标准所规定的船舶空调装置设计参数为：冬季室温为19～22℃，相对湿度30%～40%；夏季室温为24～28℃，相对湿度40%～50%；夏季室内外温差不超过6～10℃，室内各处温差不超过3～5℃。通过模型优化设计参数可以达到明显的节能效果，并推荐在满足热舒适性要求的条件下，我国船舶空调夏季设计参数为：t=25℃时，φ>35%；t=27℃时，φ<55%；最佳的室内设计参数为：t=26℃，55%<φ<60%，基本符合ISO7730标准的规定。并建议在需同时考虑节能与热舒适度要求的条件下，选取船舶空调系统夏季设计参数时，不宜采用提高温度值的方法体现节能，而相对湿度则可在允许的范围内取高一些。
4.2设计负荷确定
空调负荷是整个空调系统设计的基础。传统的船舶空调负荷计算主要采用估算法，所得负荷值往往偏大。而相关设备的容量一般又按全负荷条件来选定，再加以一定的裕量。这样，经过层层加码，有的设备容量裕度可高达30%左右。而在实际中，这些设备多数时间是在部分负荷下工作的，设备的设计容量远远超过实际使用负荷，造成很大的能源浪费。对于船舶而言，过大的装机容量还会过度占用船舶宝贵的舱室空间和载重量，成为另一种形式的能源浪费。
结束语
综上所述，针对船舶空调系统方案，我们需要更加深入的进行总结，本文思考了船舶空调系统方案的设计方法和设计内容，提出设计的具体方法，可以为今后的设计带来有益的参考。
参考文献：
[1]叶国栋.舒适空调中的热舒适指标控制研究.长沙：湖南大学，2016.78.
[2]晋欣桥,夏清,周兴禧等.采用室内热舒适控制的变风量空调系统节能控制研究[J].节能,2017(5):6-10.
论文作者:陈宝双
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/30
标签：舱室论文; 舒适论文; 船舶论文; 空气论文; 参数论文; 空调系统论文; 指标论文; 《防护工程》2018年第17期论文;