第十二章 船舶空调装置
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第十二章
船舶空调装置
marine air conditioning plant
§12.1 概述 §12.2 船舶空调装置的主要设备
§12.3 船舶空调装置的自动调节
§12.4 船舶空调装置的实例和管理 复习思考题
武汉理工大学能动学院 周宏基编制
本章的学习要点
1.了解空调装置在船上的作用； 2.掌握船舶对空气调节的要求； 3.掌握集中处理式空调装置的组成；
较低的舱室对室温的最低要求即可，一般为20～30℃，夏季则只
能做变量调节，送风温度为11～15℃。这种方法所花费用不多， 管理也较简单，常在低温海域航行的货船多有使用。
另一种是末端水换热式，即在布风器内设水换热器，冬季通以
热水，夏季则通以冷水，如图12—5所示。这种系统冬、夏都可藉 调节水量实现变质调节。取暖工况时送风温度约为15～25℃；降 温工况时约为12～16℃。这种系统的空调器只需承担舱室的部分 热、湿负荷，故送风量可比其它空调器减少1／2～1／3，有的即 可采用全新风。
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空调的分区
空调舱室的分区原则是：让热湿比相近的舱室置于同一空调区 货船上，由于空调舱室不多，一般都是根据对热负荷影响的差别将 左、右舷分为两个空调区，较大的船也有将受日光和海风影响较大的艇 甲板以上舱室单独设区，即全船设三个空调区。
客船上，由于空调舱室为数甚多，则空调分区就要多得多。客船空
化碳、烟气等有害气体的浓度在允许的程度以下，则新风量就需
达到30～50m3／h · 人。 (4)气流速度 在室内的活动区域，要求空气能有轻微的流动，以使室内温、
湿度均匀和人不感到气闷，室内气流速度以0．15～0．20m／s为
宜，最大不超过0．35m／s，否则人会感到不舒适。 距室内空调出风口1m处测试的噪声应不大于55～60dB(A)。
dr - ds
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空调的分区
上述过程的热湿比也就是舱室的热湿比:
当舱室的热湿比相近(如图中
的A舱和B舱)时，采用合适的送 风量，即可使各舱室内的参数处 于h－d图上的舒适区域内。 但如果舱室间的热湿比相差 太远(如图中的A舱与C舱)，则无 论怎样调节送风量，也不可能使 各舱室的空气参数同时处于h—d 图上的舒适区域内。这时只有向 热湿比较小的C舱送入含湿量小 的风(点C)，才可能使该舱室的空 气参数进入舒适区域。
透过玻璃窗的太阳辐射热约占25～27％，
(3)人体热——室内人员散发的热量，平均每人约210kJ／h。 人体散热约占16％～18％； (4)设备热——室内照明和其它电气设备等所散发的热量。 电气设备散热约占4％～5％。 热量传入舱室显热负荷为正值；热量传出舱室显热负荷为负值。
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2．区域再热式单风管系统
这种系统是将中央空调器统一处理后的空气，由设在空调器分 配室各隔离室内或主风管内的二次换热器对送风进行再加热，即对 送风温度作进一步调节，然后再用单风管送至各个舱室。
这种系统对热负荷(绝对值)较小的舱室可少进行或不进行再加
热(即采用较小的送风温差)，故一般可不必把送风量过分调小。
舱室的全热负荷和湿负荷之比可称为舱室的热湿比，用ε表示。即
ε＝ Q/0.001W
kJ／kg
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热湿比讨论
船上各空调舱室的位置、大小和用途不尽相同，所以不同舱室不仅热负荷和
湿负荷可能不同，而且热湿比也可能不同。 位置相近和大小相同的舱室，热负荷相近，如住的人越多，则湿负荷越大，热 湿比的绝对值就越小。 公共舱室(尤其是餐厅)湿负荷一般较大，热湿比则比船员住舱要小； 夏季船员住舱的ε约为12, 560～25 ,120kJ／kg； 餐厅ε则约为6 280~12 560kJ／kg。 冬季Q<0， ε为负值； 夏季Q>0， ε为正值。
室内外温差
相对湿度 风速 新鲜空气量
6—10℃
40％一50％
允许噪声级
舱外条件(远洋) ISO SF6 舱外 一18℃ 80％ 22℃ 一20℃
55～60dB(A)
35℃ 28℃(湿球) 27℃ 50％ 30℃ 70％
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二、船舶空调装置概况
船舶空调装置一般都是将空气经过集中处理再分送到各个舱室， 这样的空调装置称为集中式或中央空调装置。有的船舶空调装置还能 将集中处理后送往各舱室的空气进行分区处理或舱室单独处理，称为
船舶空调装置应能在规定的舱外空气设计参数下，使室内空气条
件符合以下“四 度”要求:
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空气调节就是使室内的空气温度、湿度、清新度和 气流速度（简称四度）保持在一定的范围之内
温度——空气 的冷热程度。 湿度——空气 中含水蒸气的量
清新度——空气 中有足够的含氧量
气流速度
对空气 冬季加热 夏季冷却
舱室的湿负荷W (kg／h)会使空气的含湿量d增加，也就是使湿空气的焓值 增加，即可视为潜热负荷。
Qq≈2.5W
kJ／h
舱室的全热负荷Q是单位时间内加入舱室使空气焓值变化的全部热量，它 为显热负荷Qx与潜热负荷Qq之和。即： Q ＝ Qx + Qq
＝ Vρcp（tr－ts） + 2.5Vρ（dr-ds） ＝ Vρ[（cptr＋2.5dr） － （cpts＋2.5ds） ] ＝ Vρ（hr-hs）
5 4 3 2 1 新风 回风
图12- 区域再热式单风管系统 1-空气处理器；2-主风管；3-区域加热器；4-支风管；5-布风器
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3．末端再处理式单风管系统
这种系统除在中央空调器中对送风作统一处理外，还在各舱 室的布风器内设末端换热器，对送风进行末端再处理。 末端再处理的方式通常有两种。 一种是末端电再热式，即在布风器内设电加热器，冬季改变加热 电阻的阻值进行变质调节，空调器将送风只加热到能满足热负荷
室内各处温差不超过3—5℃；
(2)湿度
夏季室内湿度:40％～50％ 冬季室内湿度:30％～40％
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(3)清新程度
所谓清新程度是指空气清洁(少含粉尘和有害气体)和新鲜(有
足够的含氧量)的程度。如果只从满足人呼吸对氧气的需要出发， 新鲜空气的最低供给量2～4m3/h· 人即可，然而要使 空气中二氧
tr、ts—室内温度及送风温度，℃
dr、ds—室内空气及送风含湿量， g/kg
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空气温度调节的方法
空气温度调节的方法有两种：
1. 改变送风量，即变量调节；
2. 改变送风温度，即变质调节。
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二、舱室的热湿比和空调分区
1. 舱室的全热负荷和热湿比
湿 负 荷
排风
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3．送风量和送风参数的确定
当舱室内的空气状况稳定时，送风量和从室内排出的空气流量
是相等的，换气所带走的热量和湿量应分别与舱室的热负荷和湿负 荷相等。即 Qx = Vρcp(tr-ts) kJ／h
W = Vρ(dr-ds)
式中：
g／h
V—送风的体积流量，m3／h； ρ—空气密度，常温常压下约为 1.2kg／m3 cp —空气定压比热，约为 1 kJ／kg· ℃
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第二节
空调送风量和送风参数
一、空调送风量和送风参数的确定 1．舱室的显热负荷Qx
单位时间内渗入舱室并能引起室温变化的热量称为舱室的显热负荷，单位为 kJ／h。
它主要包括：
(1)渗入热——因室内外温差而由舱室壁面渗入的热量。夏季，渗入热约占 舱室显热负荷的26％～31％； (2)太阳辐射热——因太阳照在舱室外壁而传入的热量。
4.掌握船舶空调热负荷的类型、舱室热湿平衡的关系；
5.掌握船舶空调送风量和送风参数的确定方法； 6.了解船舶空调装置的类型和应用场合； 7.掌握船舶单风管集中处理式空调器的组成及其各处理环节的特点； 8.掌握布风器的作用和类型及其特点； 9.掌握船舶空调装置的自动调节系统； 10. 掌握船舶空调装置的管理要点。
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第一节
概 述
能使船舶舱室内形成适宜的人工
气候，以便为船员、旅客提供一个舒
适的工作和生活环境的机器设备和系 统，称为船舶空气调节装置。
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一、对船舶空调的要求
船舶空调主要用于满足人们对工作和生活环境舒适和卫生的要 求。对温、湿度等空气条件的要求并不十分严格，允许在稍大的范 围内变动，属于舒适性空调。
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我国所定的远洋船舶空调设计的舱外条件
冬季为一18℃，相对湿度80％，夏季为+35℃，湿球温度28℃(约相
当于相对湿度70％)。
我国和ISO所定的船舶空调装置设计参数如表12-1所示。
工 项 目 19—22℃ 30％～40％ 0．35m／。以下 30—50m3／h人 24—28℃ 室内温度 况 冬 季 夏 季
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2．空调的分区
空调装置的中央空调器的送风量不宜过大，比较合适的送风量
约在3 000～7 500m3／h范围内。这是因为每根主风管的流量通常
都限制在1 500m3／h之内，以免其尺寸过大，这样，若一个中央空 调器送风量太大，就会因主风管数目太多而难于布置。所以，空调 舱室较多的船舶。 一般都分为若干独立的空调区，并为每区设置各自的空调器和 送风系统。 在划分空调分区时，应将热湿比相近的舱室划在同一分区内。
对空气 冬季加湿 夏季除湿
确保足够的 新鲜空气量
通风机 送风
人们舒 适性 要求： 18~28℃
人们舒 适性 要求： 30~60%
大于每人每小时 30~50m3 的新鲜空气量
人们舒 适性 要求： 0.25m/s 左右
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(1)温度
我国船舶空调舱室设计标准是: 冬季室温为19—22℃； 夏季室温为24—28℃,夏季室内外温差不超过6—10℃。
1．集中式单风管系统 2．区域再热式单风管系统 3．末端再处理式单风管系统 4．双风管系统
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1．集中式单风管系统
在这种系统中，送风由中央空调器统一处理，然后通过单风管送到各个 舱室，如图12—4所示。由于各舱室的送风参数相同，所以对各舱室空气参数 的个别调节就只能靠改变布风器风门的开度，即改变送风量来实现。这种系 统比较简单，初置费较低，在货船上用得最普遍。但因采用变量调节，调节 幅度不宜过大，否则难以保证舱室的新风供给量和室内空气参数基本相等， 此外，调节时还会对其它舱室的送风量产生干扰。
半集中式空调装置。只有某些特殊舱室，例如机舱集中控制室，才单
独设专用的空气调节器，称为独立式空调装置。
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集中处理式空调系统示意图
8 7 6 9
10
11 4 12
5 3 2
Fra Baidu bibliotek
1
图12-1 集中处理式空调系统示意图 1-餐厅；2-布风器； 3-新风口；4-供风机；5-回风管；6-走道；7-排风机； 8-排风管；9-卧室；10-卫生间；11-中央空调处理器；12-供风管
2. 湿负荷 W
舱室在单位时间内所增加的水蒸气量称为舱室的湿负荷，单位为g／h。 舱室的湿负荷主要来自室内人员和某些潮湿物品所散发的水汽。根据气温和劳 动强度的不同，每个人产生的湿负荷约为40～200g／h。湿负荷一般为正值。
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空调系统能量平衡图
显 热 负 荷 新 风 送风 舱室 （tr,r） 回风
这是因为当舱室的热湿比相差较大时，若采用同样参数的送风，单
靠调节风量，是不能使各舱室内的空气参数同时保持在适宜的范围 之内的。
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空调的分区
当空调舱室达到稳定状态时，换 气所带走的热量和湿量，将等于 舱室的热负荷和湿负荷； 其平衡关系可用全热平衡式(12—7) 和湿平衡式(12—2)来表示。由于排 走空气的参数就是室内空气的参 数(tr、dr和hr)，所以也可以理解 为送风在参数(ts，ds和hs)转变 到室内空气参数的过程中，正好 吸收了相当于舱室热负荷和湿负 荷的热量和湿量。
调分区除照顾热湿比的差异外，还应避免风管穿过船上的防火隔墙或水 密隔墙。如果确需穿过，则须加设防火风闸或水密风闸，以便一旦发生 火灾或船体破损进水时，能及时将其关闭，以防火势曼延或海水进入。
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第三节 船舶空调系统及设备
一、船舶空调系统的分类
集中式和半集中式船舶空调装置根据其调节方法的不 同主要有以下几种形式。
船舶空调装置
marine air conditioning plant
§12.1 概述 §12.2 船舶空调装置的主要设备
§12.3 船舶空调装置的自动调节
§12.4 船舶空调装置的实例和管理 复习思考题
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本章的学习要点
1.了解空调装置在船上的作用； 2.掌握船舶对空气调节的要求； 3.掌握集中处理式空调装置的组成；
较低的舱室对室温的最低要求即可，一般为20～30℃，夏季则只
能做变量调节，送风温度为11～15℃。这种方法所花费用不多， 管理也较简单，常在低温海域航行的货船多有使用。
另一种是末端水换热式，即在布风器内设水换热器，冬季通以
热水，夏季则通以冷水，如图12—5所示。这种系统冬、夏都可藉 调节水量实现变质调节。取暖工况时送风温度约为15～25℃；降 温工况时约为12～16℃。这种系统的空调器只需承担舱室的部分 热、湿负荷，故送风量可比其它空调器减少1／2～1／3，有的即 可采用全新风。
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空调的分区
空调舱室的分区原则是：让热湿比相近的舱室置于同一空调区 货船上，由于空调舱室不多，一般都是根据对热负荷影响的差别将 左、右舷分为两个空调区，较大的船也有将受日光和海风影响较大的艇 甲板以上舱室单独设区，即全船设三个空调区。
客船上，由于空调舱室为数甚多，则空调分区就要多得多。客船空
化碳、烟气等有害气体的浓度在允许的程度以下，则新风量就需
达到30～50m3／h · 人。 (4)气流速度 在室内的活动区域，要求空气能有轻微的流动，以使室内温、
湿度均匀和人不感到气闷，室内气流速度以0．15～0．20m／s为
宜，最大不超过0．35m／s，否则人会感到不舒适。 距室内空调出风口1m处测试的噪声应不大于55～60dB(A)。
dr - ds
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空调的分区
上述过程的热湿比也就是舱室的热湿比:
当舱室的热湿比相近(如图中
的A舱和B舱)时，采用合适的送 风量，即可使各舱室内的参数处 于h－d图上的舒适区域内。 但如果舱室间的热湿比相差 太远(如图中的A舱与C舱)，则无 论怎样调节送风量，也不可能使 各舱室的空气参数同时处于h—d 图上的舒适区域内。这时只有向 热湿比较小的C舱送入含湿量小 的风(点C)，才可能使该舱室的空 气参数进入舒适区域。
透过玻璃窗的太阳辐射热约占25～27％，
(3)人体热——室内人员散发的热量，平均每人约210kJ／h。 人体散热约占16％～18％； (4)设备热——室内照明和其它电气设备等所散发的热量。 电气设备散热约占4％～5％。 热量传入舱室显热负荷为正值；热量传出舱室显热负荷为负值。
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2．区域再热式单风管系统
这种系统是将中央空调器统一处理后的空气，由设在空调器分 配室各隔离室内或主风管内的二次换热器对送风进行再加热，即对 送风温度作进一步调节，然后再用单风管送至各个舱室。
这种系统对热负荷(绝对值)较小的舱室可少进行或不进行再加
热(即采用较小的送风温差)，故一般可不必把送风量过分调小。
舱室的全热负荷和湿负荷之比可称为舱室的热湿比，用ε表示。即
ε＝ Q/0.001W
kJ／kg
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热湿比讨论
船上各空调舱室的位置、大小和用途不尽相同，所以不同舱室不仅热负荷和
湿负荷可能不同，而且热湿比也可能不同。 位置相近和大小相同的舱室，热负荷相近，如住的人越多，则湿负荷越大，热 湿比的绝对值就越小。 公共舱室(尤其是餐厅)湿负荷一般较大，热湿比则比船员住舱要小； 夏季船员住舱的ε约为12, 560～25 ,120kJ／kg； 餐厅ε则约为6 280~12 560kJ／kg。 冬季Q<0， ε为负值； 夏季Q>0， ε为正值。
室内外温差
相对湿度 风速 新鲜空气量
6—10℃
40％一50％
允许噪声级
舱外条件(远洋) ISO SF6 舱外 一18℃ 80％ 22℃ 一20℃
55～60dB(A)
35℃ 28℃(湿球) 27℃ 50％ 30℃ 70％
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二、船舶空调装置概况
船舶空调装置一般都是将空气经过集中处理再分送到各个舱室， 这样的空调装置称为集中式或中央空调装置。有的船舶空调装置还能 将集中处理后送往各舱室的空气进行分区处理或舱室单独处理，称为
船舶空调装置应能在规定的舱外空气设计参数下，使室内空气条
件符合以下“四 度”要求:
武汉理工大学能动学院 周宏基编制
空气调节就是使室内的空气温度、湿度、清新度和 气流速度（简称四度）保持在一定的范围之内
温度——空气 的冷热程度。 湿度——空气 中含水蒸气的量
清新度——空气 中有足够的含氧量
气流速度
对空气 冬季加热 夏季冷却
舱室的湿负荷W (kg／h)会使空气的含湿量d增加，也就是使湿空气的焓值 增加，即可视为潜热负荷。
Qq≈2.5W
kJ／h
舱室的全热负荷Q是单位时间内加入舱室使空气焓值变化的全部热量，它 为显热负荷Qx与潜热负荷Qq之和。即： Q ＝ Qx + Qq
＝ Vρcp（tr－ts） + 2.5Vρ（dr-ds） ＝ Vρ[（cptr＋2.5dr） － （cpts＋2.5ds） ] ＝ Vρ（hr-hs）
5 4 3 2 1 新风 回风
图12- 区域再热式单风管系统 1-空气处理器；2-主风管；3-区域加热器；4-支风管；5-布风器
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3．末端再处理式单风管系统
这种系统除在中央空调器中对送风作统一处理外，还在各舱 室的布风器内设末端换热器，对送风进行末端再处理。 末端再处理的方式通常有两种。 一种是末端电再热式，即在布风器内设电加热器，冬季改变加热 电阻的阻值进行变质调节，空调器将送风只加热到能满足热负荷
室内各处温差不超过3—5℃；
(2)湿度
夏季室内湿度:40％～50％ 冬季室内湿度:30％～40％
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(3)清新程度
所谓清新程度是指空气清洁(少含粉尘和有害气体)和新鲜(有
足够的含氧量)的程度。如果只从满足人呼吸对氧气的需要出发， 新鲜空气的最低供给量2～4m3/h· 人即可，然而要使 空气中二氧
tr、ts—室内温度及送风温度，℃
dr、ds—室内空气及送风含湿量， g/kg
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空气温度调节的方法
空气温度调节的方法有两种：
1. 改变送风量，即变量调节；
2. 改变送风温度，即变质调节。
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二、舱室的热湿比和空调分区
1. 舱室的全热负荷和热湿比
湿 负 荷
排风
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3．送风量和送风参数的确定
当舱室内的空气状况稳定时，送风量和从室内排出的空气流量
是相等的，换气所带走的热量和湿量应分别与舱室的热负荷和湿负 荷相等。即 Qx = Vρcp(tr-ts) kJ／h
W = Vρ(dr-ds)
式中：
g／h
V—送风的体积流量，m3／h； ρ—空气密度，常温常压下约为 1.2kg／m3 cp —空气定压比热，约为 1 kJ／kg· ℃
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第二节
空调送风量和送风参数
一、空调送风量和送风参数的确定 1．舱室的显热负荷Qx
单位时间内渗入舱室并能引起室温变化的热量称为舱室的显热负荷，单位为 kJ／h。
它主要包括：
(1)渗入热——因室内外温差而由舱室壁面渗入的热量。夏季，渗入热约占 舱室显热负荷的26％～31％； (2)太阳辐射热——因太阳照在舱室外壁而传入的热量。
4.掌握船舶空调热负荷的类型、舱室热湿平衡的关系；
5.掌握船舶空调送风量和送风参数的确定方法； 6.了解船舶空调装置的类型和应用场合； 7.掌握船舶单风管集中处理式空调器的组成及其各处理环节的特点； 8.掌握布风器的作用和类型及其特点； 9.掌握船舶空调装置的自动调节系统； 10. 掌握船舶空调装置的管理要点。
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第一节
概 述
能使船舶舱室内形成适宜的人工
气候，以便为船员、旅客提供一个舒
适的工作和生活环境的机器设备和系 统，称为船舶空气调节装置。
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一、对船舶空调的要求
船舶空调主要用于满足人们对工作和生活环境舒适和卫生的要 求。对温、湿度等空气条件的要求并不十分严格，允许在稍大的范 围内变动，属于舒适性空调。
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我国所定的远洋船舶空调设计的舱外条件
冬季为一18℃，相对湿度80％，夏季为+35℃，湿球温度28℃(约相
当于相对湿度70％)。
我国和ISO所定的船舶空调装置设计参数如表12-1所示。
工 项 目 19—22℃ 30％～40％ 0．35m／。以下 30—50m3／h人 24—28℃ 室内温度 况 冬 季 夏 季
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2．空调的分区
空调装置的中央空调器的送风量不宜过大，比较合适的送风量
约在3 000～7 500m3／h范围内。这是因为每根主风管的流量通常
都限制在1 500m3／h之内，以免其尺寸过大，这样，若一个中央空 调器送风量太大，就会因主风管数目太多而难于布置。所以，空调 舱室较多的船舶。 一般都分为若干独立的空调区，并为每区设置各自的空调器和 送风系统。 在划分空调分区时，应将热湿比相近的舱室划在同一分区内。
对空气 冬季加湿 夏季除湿
确保足够的 新鲜空气量
通风机 送风
人们舒 适性 要求： 18~28℃
人们舒 适性 要求： 30~60%
大于每人每小时 30~50m3 的新鲜空气量
人们舒 适性 要求： 0.25m/s 左右
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(1)温度
我国船舶空调舱室设计标准是: 冬季室温为19—22℃； 夏季室温为24—28℃,夏季室内外温差不超过6—10℃。
1．集中式单风管系统 2．区域再热式单风管系统 3．末端再处理式单风管系统 4．双风管系统
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1．集中式单风管系统
在这种系统中，送风由中央空调器统一处理，然后通过单风管送到各个 舱室，如图12—4所示。由于各舱室的送风参数相同，所以对各舱室空气参数 的个别调节就只能靠改变布风器风门的开度，即改变送风量来实现。这种系 统比较简单，初置费较低，在货船上用得最普遍。但因采用变量调节，调节 幅度不宜过大，否则难以保证舱室的新风供给量和室内空气参数基本相等， 此外，调节时还会对其它舱室的送风量产生干扰。
半集中式空调装置。只有某些特殊舱室，例如机舱集中控制室，才单
独设专用的空气调节器，称为独立式空调装置。
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集中处理式空调系统示意图
8 7 6 9
10
11 4 12
5 3 2
Fra Baidu bibliotek
1
图12-1 集中处理式空调系统示意图 1-餐厅；2-布风器； 3-新风口；4-供风机；5-回风管；6-走道；7-排风机； 8-排风管；9-卧室；10-卫生间；11-中央空调处理器；12-供风管
2. 湿负荷 W
舱室在单位时间内所增加的水蒸气量称为舱室的湿负荷，单位为g／h。 舱室的湿负荷主要来自室内人员和某些潮湿物品所散发的水汽。根据气温和劳 动强度的不同，每个人产生的湿负荷约为40～200g／h。湿负荷一般为正值。
武汉理工大学能动学院 周宏基编制
空调系统能量平衡图
显 热 负 荷 新 风 送风 舱室 （tr,r） 回风
这是因为当舱室的热湿比相差较大时，若采用同样参数的送风，单
靠调节风量，是不能使各舱室内的空气参数同时保持在适宜的范围 之内的。
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空调的分区
当空调舱室达到稳定状态时，换 气所带走的热量和湿量，将等于 舱室的热负荷和湿负荷； 其平衡关系可用全热平衡式(12—7) 和湿平衡式(12—2)来表示。由于排 走空气的参数就是室内空气的参 数(tr、dr和hr)，所以也可以理解 为送风在参数(ts，ds和hs)转变 到室内空气参数的过程中，正好 吸收了相当于舱室热负荷和湿负 荷的热量和湿量。
调分区除照顾热湿比的差异外，还应避免风管穿过船上的防火隔墙或水 密隔墙。如果确需穿过，则须加设防火风闸或水密风闸，以便一旦发生 火灾或船体破损进水时，能及时将其关闭，以防火势曼延或海水进入。
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第三节 船舶空调系统及设备
一、船舶空调系统的分类
集中式和半集中式船舶空调装置根据其调节方法的不 同主要有以下几种形式。