專利名稱：一種船用壓縮式空調(diào)系統(tǒng)及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種船用空調(diào)技術(shù)，特別是一種船用壓縮式空調(diào)系統(tǒng)及其工作方法。
背景技術(shù)：
船舶上空調(diào)主要用于向船員提供舒適的生產(chǎn)、生活環(huán)境。我國(guó)國(guó)標(biāo)GB/T13409-92《船舶起居處所空氣調(diào)節(jié)與通風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)和計(jì)算方法》和《鋼制海船建造與入級(jí)規(guī)范(2009)))規(guī)定無(wú)限航區(qū)船舶的設(shè)計(jì)規(guī)定冬季室內(nèi)溫度為22°C ;夏季艙內(nèi)溫度為27°C等。
船舶上空調(diào)系統(tǒng)，依據(jù)工況不同，可分為夏季制冷工況與冬季供暖工況。目前船舶上的空調(diào)系統(tǒng)，夏季工況時(shí)，多采用壓縮式制冷系統(tǒng)向艙室提供符合標(biāo)準(zhǔn)的冷風(fēng)；而冬季工況時(shí)，采用鍋爐蒸汽系統(tǒng)提供的蒸汽加熱室外空氣以向艙室提供符合標(biāo)準(zhǔn)的暖風(fēng)，空調(diào)系統(tǒng)制冷壓縮機(jī)則閑置。對(duì)于處于冬季工況中的船用空調(diào)系統(tǒng)，船舶在航行狀態(tài)時(shí)主要依靠廢氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽對(duì)空氣進(jìn)行加熱；在非航行狀態(tài)時(shí)，船舶依靠燃油鍋爐產(chǎn)生蒸汽加熱冷空氣。若航行至寒冷海域時(shí)，一方面船用燃油需要更多的蒸汽加熱以保持其流動(dòng)性，另一方面過(guò)低室外溫度也加大空調(diào)系統(tǒng)的用氣量，此時(shí)除廢氣鍋爐外，需額外使用燃油鍋爐以增加供氣量，上述情況勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致船舶燃油消耗量增加。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有裝置存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種能充分利用船舶柴油機(jī)的余熱，減少在系泊和嚴(yán)寒情況下燃油鍋爐的耗油量，提高設(shè)備的利用率，減少船舶營(yíng)運(yùn)成本的船用壓縮式空調(diào)系統(tǒng)及其工作方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種船用壓縮式空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、冷凝器、溫控三通閥、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置、冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組、低溫淡水/高溫淡水選擇閥組、風(fēng)機(jī)、送風(fēng)總管和布風(fēng)器；所述的壓縮機(jī)通過(guò)出口處的轉(zhuǎn)換管路與冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組連接；所述的冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組分別通過(guò)管路與冷凝器和蒸發(fā)器連接，所述的冷凝器通過(guò)雙向管路與溫控三通閥連接，所述的溫控三通閥經(jīng)過(guò)低溫淡水/高溫淡水選擇閥組與低溫淡水管路和高溫淡水管路連接，所述的冷凝器還通過(guò)管路經(jīng)節(jié)流裝置與蒸發(fā)器連接；所述的蒸發(fā)器為風(fēng)冷式換熱器，蒸發(fā)器的一側(cè)裝有風(fēng)機(jī)和送風(fēng)總管，蒸發(fā)器的另一側(cè)為供風(fēng)系統(tǒng)，供風(fēng)系統(tǒng)上開(kāi)有新風(fēng)口和回風(fēng)口 ；所述的送風(fēng)總管為一送風(fēng)管路，送風(fēng)總管的進(jìn)口正對(duì)風(fēng)機(jī)，使得風(fēng)機(jī)吹送的空氣進(jìn)入送風(fēng)總管中，送風(fēng)總管的出口通過(guò)分支管路連接到布風(fēng)器，將合適溫度的空氣送至船員艙室；所述的冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組為兩位四通換向閥，安裝于壓縮機(jī)進(jìn)、出口管路上，利用閥芯相對(duì)閥體的位移來(lái)改變閥內(nèi)通道的溝通情況以實(shí)現(xiàn)換向功能；所述的冷凝器為水冷殼管式換熱器；所述的低溫淡水/高溫淡水選擇閥組中集成一對(duì)兩位三通選擇閥用以實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凝器冷卻介質(zhì)的選擇；所述的蒸發(fā)器為強(qiáng)制對(duì)流風(fēng)冷式翅片換熱器，安裝于送風(fēng)總管內(nèi)，蒸發(fā)器一側(cè)裝有風(fēng)機(jī)以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制對(duì)流換熱；
所述的壓縮機(jī)通過(guò)冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組依次連接至冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器，最后連接回到壓縮機(jī)，構(gòu)成水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。一種船用壓縮式空調(diào)系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟A、夏季制冷工況時(shí)，通過(guò)低溫淡水/高溫淡水選擇閥組選擇低溫淡水作為冷凝器的冷卻介質(zhì)；經(jīng)壓縮機(jī)壓縮的高溫高壓的氣態(tài) 冷劑進(jìn)入冷凝器；氣態(tài)冷劑在冷凝器中被低溫淡水冷凝；冷凝后的液態(tài)冷劑經(jīng)節(jié)流裝置節(jié)流成為低溫低壓濕蒸汽，低溫低壓濕蒸汽在蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸收空氣熱量；蒸發(fā)后的氣態(tài)冷劑重新被壓縮機(jī)吸入后壓縮，完成系統(tǒng)循環(huán)；在蒸發(fā)器中被冷卻的冷風(fēng)由風(fēng)機(jī)經(jīng)送風(fēng)總管送至布風(fēng)器，分配給船員生活艙室；B、冬季工供熱工況時(shí)，通過(guò)改變冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組和低溫淡水/高溫淡水選擇閥組中閥芯相對(duì)閥體的位置來(lái)改變系統(tǒng)中冷劑的流動(dòng)方向及選擇高溫淡水作為冷凝器的冷卻介質(zhì)；此時(shí)，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮的高溫高壓的氣態(tài)冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器；在蒸發(fā)器中被風(fēng)機(jī)吹送的冷風(fēng)冷凝，冷凝后的液態(tài)冷劑經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置節(jié)流成低溫低壓的濕蒸汽，低溫低壓的濕蒸汽在冷凝器中蒸發(fā)吸收缸套水熱量；溫控三通閥根據(jù)設(shè)定的高溫淡水出口溫度調(diào)節(jié)進(jìn)入冷凝器中高溫淡水流量；在冷凝器中蒸發(fā)后的氣態(tài)冷劑重新被壓縮機(jī)吸入后壓縮，完成系統(tǒng)循環(huán)；在蒸發(fā)器中吸熱的暖風(fēng)由風(fēng)機(jī)經(jīng)送風(fēng)總管至布風(fēng)器，分配給船員生活艙室。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果I、由于本發(fā)明利用柴油機(jī)高溫淡水中的余熱為熱泵提供熱源，減少船舶蒸汽的需求量，并減少了燃油的消耗。2、本發(fā)明所述的水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)具有較高的性能系數(shù)制冷系數(shù)為2. 9^3. 4 ；理論供熱系數(shù)可達(dá)7，實(shí)際運(yùn)行為4飛。3、由于本發(fā)明夏季制冷與冬季供熱由同一套設(shè)備實(shí)現(xiàn)，因而避免了船舶空調(diào)系統(tǒng)工作在冬季工況時(shí)，船舶空調(diào)壓縮機(jī)閑置的情況出現(xiàn)，大大的提高了壓縮機(jī)的利用率。4、由于本發(fā)明中利用水源熱泵向艙室供暖，充分利用了船舶柴油機(jī)的余熱，既提高了船舶柴油機(jī)的能量綜合利用率，同時(shí)也省去了空調(diào)蒸汽加熱管路。在滿足艙室環(huán)境溫度的情況下，簡(jiǎn)化了船舶蒸汽管路設(shè)計(jì)。


本發(fā)明僅有附圖I幅。圖I是船用壓縮式水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的示意圖。圖中1、壓縮機(jī)，2、冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組，3、冷凝器，4、溫控三通閥，5、低溫淡水/高溫淡水選擇閥組，6、高溫淡水管路，7、低溫淡水管路，8、節(jié)流裝置，9、蒸發(fā)器，10、風(fēng)機(jī)，11、送風(fēng)總管，12、布風(fēng)器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。如圖I所示，一種船用壓縮式空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)I、冷凝器3、溫控三通閥4、蒸發(fā)器9、節(jié)流裝置8、冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組2、低溫淡水/高溫淡水選擇閥組5、風(fēng)機(jī)10、送風(fēng)總管11和布風(fēng)器12 ;所述的壓縮機(jī)I通過(guò)出口處的轉(zhuǎn)換管路與冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組2連接；所述的冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組2分別通過(guò)管路與冷凝器3和蒸發(fā)器9連接，所述的冷凝器3通過(guò)雙向管路與溫控三通閥4連接，所述的溫控三通閥4經(jīng)過(guò)低溫淡水/高溫淡水選擇閥組5與低溫淡水管路7和高溫淡水管路6連接，所述的冷凝器3還通過(guò)管路經(jīng)節(jié)流裝置8與蒸發(fā)器9連接；所述的蒸發(fā)器9為風(fēng)冷式換熱器，蒸發(fā)器
9的一側(cè)裝有風(fēng)機(jī)10和送風(fēng)總管11，蒸發(fā)器9的另一側(cè)為供風(fēng)系統(tǒng)，供風(fēng)系統(tǒng)上開(kāi)有新風(fēng)口和回風(fēng)口 ；所述的送風(fēng)總管11為一送風(fēng)管路，送風(fēng)總管11的進(jìn)口正對(duì)風(fēng)機(jī)10，使得風(fēng)機(jī)
10吹送的空氣進(jìn)入送風(fēng)總管11中，送風(fēng)總管11的出口通過(guò)分支管路連接到布風(fēng)器12，將 合適溫度的空氣送至船員艙室；所述的冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組2為兩位四通換向閥，安裝于壓縮機(jī)I進(jìn)、出口管路上，利用閥芯相對(duì)閥體的位移來(lái)改變閥內(nèi)通道的溝通情況以實(shí)現(xiàn)換向功能；所述的冷凝器3為水冷殼管式換熱器；所述的低溫淡水/高溫淡水選擇閥組5中集成一對(duì)兩位三通選擇閥用以實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凝器3冷卻介質(zhì)的選擇；所述的蒸發(fā)器9為強(qiáng)制對(duì)流風(fēng)冷式翅片換熱器，安裝于送風(fēng)總管11內(nèi)，蒸發(fā)器9 一側(cè)裝有風(fēng)機(jī)10以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制對(duì)流換熱；所述的壓縮機(jī)I通過(guò)冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組2依次連接至冷凝器3、節(jié)流裝置8、蒸發(fā)器9，最后連接回到壓縮機(jī)1，構(gòu)成水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。一種船用壓縮式空調(diào)系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟A、夏季制冷工況時(shí)，通過(guò)低溫淡水/高溫淡水選擇閥組5選擇低溫淡水作為冷凝器3的冷卻介質(zhì)；經(jīng)壓縮機(jī)I壓縮的高溫高壓的氣態(tài)冷劑進(jìn)入冷凝器3 ;氣態(tài)冷劑在冷凝器3中被低溫淡水冷凝；冷凝后的液態(tài)冷劑經(jīng)節(jié)流裝置8節(jié)流成為低溫低壓濕蒸汽，低溫低壓濕蒸汽在蒸發(fā)器9中蒸發(fā)吸收空氣熱量；蒸發(fā)后的氣態(tài)冷劑重新被壓縮機(jī)I吸入后壓縮，完成系統(tǒng)循環(huán)；在蒸發(fā)器9中被冷卻的冷風(fēng)由風(fēng)機(jī)10經(jīng)送風(fēng)總管11送至布風(fēng)器12，分配給船員生活艙室；B、冬季工供熱工況時(shí)，通過(guò)改變冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組2和低溫淡水/高溫淡水選擇閥組5中閥芯相對(duì)閥體的位置來(lái)改變系統(tǒng)中冷劑的流動(dòng)方向及選擇高溫淡水作為冷凝器3的冷卻介質(zhì)；此時(shí)，經(jīng)壓縮機(jī)I壓縮的高溫高壓的氣態(tài)冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器9 ;在蒸發(fā)器9中被風(fēng)機(jī)10吹送的冷風(fēng)冷凝，冷凝后的液態(tài)冷劑經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置8節(jié)流成低溫低壓的濕蒸汽，低溫低壓的濕蒸汽在冷凝器3中蒸發(fā)吸收缸套水熱量；溫控三通閥4根據(jù)設(shè)定的高溫淡水出口溫度調(diào)節(jié)進(jìn)入冷凝器3中高溫淡水流量；在冷凝器3中蒸發(fā)后的氣態(tài)冷劑重新被壓縮機(jī)I吸入后壓縮，完成系統(tǒng)循環(huán)；在蒸發(fā)器9中吸熱的暖風(fēng)由風(fēng)機(jī)10經(jīng)送風(fēng)總管11至布風(fēng)器12，分配給船員生活艙室。
權(quán)利要求
1.一種船用壓縮式空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于包括壓縮機(jī)(I)、冷凝器(3)、溫控三通閥(4)、蒸發(fā)器(9)、節(jié)流裝置(8)、冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組(2)、低溫淡水/高溫淡水選擇閥組(5)、風(fēng)機(jī)(10)、送風(fēng)總管(11)和布風(fēng)器(12);所述的壓縮機(jī)(I)通過(guò)出口處的轉(zhuǎn)換管路與冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組(2)連接；所述的冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組(2)分別通過(guò)管路與冷凝器(3)和蒸發(fā)器(9 )連接，所述的冷凝器(3 )通過(guò)雙向管路與溫控三通閥(4 )連接，所述的溫控三通閥(4 )經(jīng)過(guò)低溫淡水/高溫淡水選擇閥組(5)與低溫淡水管路(7)和高溫淡水管路(6)連接，所述的冷凝器(3)還通過(guò)管路經(jīng)節(jié)流裝置(8)與蒸發(fā)器(9)連接；所述的蒸發(fā)器(9)為風(fēng)冷式換熱器，蒸發(fā)器(9)的一側(cè)裝有風(fēng)機(jī)(10)和送風(fēng)總管(11)，蒸發(fā)器(9)的另一側(cè)為供風(fēng)系統(tǒng)，供風(fēng)系統(tǒng)上開(kāi)有新風(fēng)口和回風(fēng)口 ；所述的送風(fēng)總管(11)為一送風(fēng)管路，送風(fēng)總管(11)的進(jìn)口正對(duì)風(fēng)機(jī)(10)，使得風(fēng)機(jī)(10)吹送的空氣進(jìn)入送風(fēng)總管(11)中，送風(fēng)總管(11)的出口通過(guò)分支管路連接到布風(fēng)器(12)，將合適溫度的空氣送至船員艙室； 所述的冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組(2)為兩位四通換向閥，安裝于壓縮機(jī)(I)進(jìn)、出口管路上，利用閥芯相對(duì)閥體的位移來(lái)改變閥內(nèi)通道的溝通情況以實(shí)現(xiàn)換向功能；所述的冷凝器(3)為水冷殼管式換熱器；所述的低溫淡水/高溫淡水選擇閥組(5)中集成一對(duì)兩位三通選擇閥用以實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凝器(3)冷卻介質(zhì)的選擇；所述的蒸發(fā)器(9)為強(qiáng)制對(duì)流風(fēng)冷式翅片換熱器，安裝于送風(fēng)總管(11)內(nèi)，蒸發(fā)器(9) 一側(cè)裝有風(fēng)機(jī)(10)以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制對(duì)流換熱； 所述的壓縮機(jī)(I)通過(guò)冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組(2)依次連接至冷凝器(3)、節(jié)流裝置(8)、蒸發(fā)器(9)，最后連接回到壓縮機(jī)(I )，構(gòu)成水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。
2.一種船用壓縮式空調(diào)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于包括以下步驟 A、夏季制冷工況時(shí)，通過(guò)低溫淡水/高溫淡水選擇閥組(5)選擇低溫淡水作為冷凝器(3)的冷卻介質(zhì)；經(jīng)壓縮機(jī)(I)壓縮的高溫高壓的氣態(tài)冷劑進(jìn)入冷凝器(3);氣態(tài)冷劑在冷凝器(3)中被低溫淡水冷凝；冷凝后的液態(tài)冷劑經(jīng)節(jié)流裝置(8)節(jié)流成為低溫低壓濕蒸汽，低溫低壓濕蒸汽在蒸發(fā)器(9)中蒸發(fā)吸收空氣熱量；蒸發(fā)后的氣態(tài)冷劑重新被壓縮機(jī)(I)吸入后壓縮，完成系統(tǒng)循環(huán)；在蒸發(fā)器(9)中被冷卻的冷風(fēng)由風(fēng)機(jī)(10)經(jīng)送風(fēng)總管(11)送至布風(fēng)器(12)，分配給船員生活艙室； B、冬季工供熱工況時(shí)，通過(guò)改變冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組(2)和低溫淡水/高溫淡水選擇閥組(5)中閥芯相對(duì)閥體的位置來(lái)改變系統(tǒng)中冷劑的流動(dòng)方向及選擇高溫淡水作為冷凝器(3)的冷卻介質(zhì)；此時(shí)，經(jīng)壓縮機(jī)(I)壓縮的高溫高壓的氣態(tài)冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器(9);在蒸發(fā)器(9)中被風(fēng)機(jī)(10)吹送的冷風(fēng)冷凝，冷凝后的液態(tài)冷劑經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置(8)節(jié)流成低溫低壓的濕蒸汽，低溫低壓的濕蒸汽在冷凝器(3)中蒸發(fā)吸收缸套水熱量；溫控三通閥(4)根據(jù)設(shè)定的高溫淡水出口溫度調(diào)節(jié)進(jìn)入冷凝器(3)中高溫淡水流量；在冷凝器(3)中蒸發(fā)后的氣態(tài)冷劑重新被壓縮機(jī)(I)吸入后壓縮，完成系統(tǒng)循環(huán)；在蒸發(fā)器(9)中吸熱的暖風(fēng)由風(fēng)機(jī)(10)經(jīng)送風(fēng)總管(11)至布風(fēng)器(12)，分配給船員生活艙室。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種船用壓縮式空調(diào)系統(tǒng)及其工作方法，所述的系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、溫控三通閥、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置、冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組、低溫淡水/高溫淡水選擇閥組、風(fēng)機(jī)、送風(fēng)總管和布風(fēng)器；所述的壓縮機(jī)通過(guò)冷劑流向轉(zhuǎn)換閥組依次連接至冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器，最后連接回到壓縮機(jī)，構(gòu)成水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。由于本發(fā)明利用柴油機(jī)高溫淡水中的余熱為熱泵提供熱源，減少船舶蒸汽的需求量，并減少了燃油的消耗。由于本發(fā)明夏季制冷與冬季供熱由同一套設(shè)備實(shí)現(xiàn)，因而避免了船舶空調(diào)系統(tǒng)工作在冬季工況時(shí)，船舶空調(diào)壓縮機(jī)閑置的情況出現(xiàn)，大大的提高了壓縮機(jī)的利用率。本發(fā)明在滿足艙室環(huán)境溫度的情況下，簡(jiǎn)化了船舶蒸汽管路設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)F25B13/00GK102645049SQ20121013856
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者沈波, 潘博, 潘新祥, 王維偉, 董景明 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)