一种船舶机舱集控室二源型空调器的结构及其控制方法与流程

本发明属于船舶空调技术领域，尤其涉及一种船舶机舱集控室二源型空调器的结构及其控制方法。

背景技术：

机舱集控室是船舶机电设备的控制枢纽，其内部安装有主配电板、车钟、主辅机控制面板及故障报警装置等重要设备，为了保证这些电气设备能够在高温高湿的海洋环境下可靠运行，同时给机舱工作人员提供一个相对舒适的值班环境，机舱集控室一般都安装有独立式空调装置，确保集控室的空气温湿度处于合理范围之内。

现有船舶的机舱动力系统，约有50％的主机余热被排放到外界环境中，造成了能源浪费与环境污染。国际海事组织自2013年起将eedi(新船能效设计指数)纳入新造船舶强制性要求，2020年eedi将进入第二阶段要求，新造船舶温室气体排放量必须降低20％。设计一种利用主机余热驱动的小型蒸汽喷射式制冷系统，为机舱集控室的空调器提供制冷用冷源，可以提高主机余热利用率，减少化石能源消耗，降低温室气体排放量。

现有技术中，由于集控室外部是高温高湿的环境，而且机舱冷却水布管比较方便，因此集控室空调器一般设计为水冷独立式空调器。机舱环境温度由于动力设备运行在船舶营运期间基本处于高温状态，导致集控室空调器在制冷工况下长时间运行，存在着运动部件维护保养不便、易振动以及噪声较大等缺点。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)机舱集控室的特殊位置使集控室空调器长时间工作，导致电能消耗较大。

(2)制冷压缩机工作时产生的振动与噪声，导致值班人员的舒适性降低。

(3)制冷压缩机长时间工作，导致集控室空调器使用寿命变短，可靠性降低。

解决以上问题及缺陷的难度为：新设计的二源型空调器，需要配置一套冷媒水系统，可充分利用船舶现有设备(锅炉、大气冷凝器及压力水柜等)设计一套小型开环蒸汽喷射式制冷系统以降低系统能耗。

解决以上问题及缺陷的意义为：新设计的二源型空调器，可减少现有纯电力空调器的运行能耗，降低集控室空调器的运行噪声，改善集控室值班人员的工作环境，提高了设备的可靠性。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种船舶机舱集控室二源型空调器的结构及其控制方法，具体涉及一种船舶机舱集控室二源型空调器。本发明提供一种可利用船舶主机余热驱动的喷射式制冷系统，作为集控室空调器的第二种冷源，与原有的蒸气压缩式制冷系统组成一种新型的二源型空调装置。

本发明是这样实现的，一种船舶机舱集控室二源型空调器，包括循环风系统、蒸气压缩式制冷系统、冷媒水系统和控制单元；

所述循环风系统包括回风口、风机、风道及出风口，回风口处设置有风机，集控室的空气通过风机做功驱动，流经蒸发器或表冷器达到降温除湿的效果；

所述蒸气压缩式制冷系统包括制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述蒸发器设置在风道中，使用蒸气压缩式制冷系统时，制冷管道中的制冷剂在蒸发器中汽化吸热，使流经蒸发器的空气得以降温除湿；

所述冷媒水系统包括表冷器、冷媒水泵、冷媒水进机管道和冷媒水出机管道，所述表冷器设置在风道中，使用蒸汽喷射式制冷系统时，冷媒水泵输送的低温冷媒水在表冷器中吸热升温，使流经表冷器的空气得以降温除湿，温度升高的冷媒水返回喷射式制冷系统冷却降温；

所述控制单元包括控制面板、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，第一电磁阀设置在冷媒水进机管道上，第二电磁阀设置在制冷压缩机之前的制冷管道上，第三电磁阀设置在冷凝器冷却水的进机管道上。通过控制面板可实现三个电磁阀的通断切换，进而实现空调器制冷模式的转换。

进一步，所述控制单元可以根据船舶主机运行工况选择空调器工作模式，在船舶航行时选择“喷射式制冷”模式，在船舶停泊时选择“压缩式制冷”模式。

进一步，模式的转换通过与控制面板相连接的电磁阀的通断以及泵的启闭来实现，选择“喷射式制冷”模式时开启第一电磁阀与冷媒水泵，选择“压缩式制冷”模式时开启第二电磁阀、第三电磁阀与制冷压缩机，冷媒水泵与制冷压缩机、三个电磁阀之间均有互锁。

进一步，所述二源型空调器内蒸发器与表冷器为串联布置形式。

进一步，所述二源型空调器为独立式空调器，制冷压缩机、膨胀阀、冷凝器、表冷器、蒸发器及风机均安装在集控室空调器箱体之内。

本发明的另一目的在于提供一种所述船舶机舱集控室二源型空调器的控制方法，所述控制方法包括：

船舶航行期间，值班人员通过控制面板选择“喷射式制冷”模式，控制系统将发出指令关闭制冷压缩机、第二电磁阀和第三电磁阀，并开启第一电磁阀和冷媒水泵，此时主机余热驱动的蒸汽喷射式制冷系统正常工作，由冷媒水泵输送的低温冷媒水进入空调器内的表冷器，对空气进行降温除湿；

船舶停泊期间，值班人员通过控制面板选择“压缩式制冷”模式，控制系统将发出指令关闭冷媒水泵和第一电磁阀关闭，并开启第二电磁阀、第三电磁阀和制冷压缩机，制冷压缩机通过开启的第二电磁阀从蒸发器中吸入低温气态制冷剂，使流经蒸发器的空气得以降温除湿，而制冷压缩机排出的过热蒸气通过开启的第三电磁阀供给的冷却水最终冷凝为液态制冷剂。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

本发明减少了现有集控室空调器长时间运行而出现的能耗较大问题。

利用船舶主机余热驱动喷射式制冷系统，提高了动力装置的经济性。

二源型空调器降低了设备运行噪声，改善集控室值班人员的工作环境。

两种制冷系统可互为备用，提高了机舱集控室空调器的可靠性。

二源型空调器与纯电力空调器的节能比较如表1。

表1二源型空调器与纯电力空调器的节能比较

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的船舶机舱集控室二源型空调器结构示意图。

图2是本发明实施例提供的循环风系统的布局示意图。

图3是本发明实施例提供的空调器控制面板的示意图。

图中：1、集控室；2、二源型空调器；3、表冷器；4、蒸发器；5、风机；6、膨胀阀；7、冷凝器；8、制冷压缩机；9、来自蒸汽喷射制冷系统的冷媒水；10、冷凝器用冷却水；11、冷媒水泵；12、第一电磁阀；13、第二电磁阀；14、第三电磁阀；15、风道；16、控制面板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种船舶机舱集控室二源型空调器的结构及其控制方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种船舶机舱集控室二源型空调器，包括循环风系统、蒸气压缩式制冷系统、冷媒水系统和控制单元，所述循环风系统(图2)包括风机5与风道15，回风口处设置有风机5；所述蒸气压缩式制冷系统包括依次连通的制冷压缩机8、冷凝器7、膨胀阀6和蒸发器4，所述蒸发器4设置在风道中，使用蒸气压缩式制冷系统时，经过蒸发器4冷却后的空气被风机送入集控室内1；冷媒水系统包括表冷器3、冷媒水泵11、冷媒水进机管道和冷媒水出机管道，所述表冷器3设置在风道中，使用蒸汽喷射制冷式系统时，经过表冷器3冷却后的空气被风机5送入集控室内1；控制单元包括控制面板16、第一电磁阀12、第二电磁阀13和第三电磁阀14，第一电磁阀12设置在冷媒水进机管道上，第二电磁阀13设置在制冷压缩机8之前的制冷管道上，第三电磁阀14设置在冷凝器冷却水的进机管道上。

在本发明中，所述控制单元可以根据船舶主机运行工况选择空调器工作模式，在船舶航行时选择“喷射式制冷”模式，在船舶停泊时选择“压缩式制冷”模式。

本发明中，模式的转换通过与控制面板16(图3)相连接的电磁阀的通断以及泵的启闭来实现，选择“喷射式制冷”模式时开启第一电磁阀12与冷媒水泵11，选择“压缩式制冷”模式时开启第二电磁阀13、第三电磁阀14与制冷压缩机8，制冷压缩机8与冷媒水泵11之间、第一电磁阀12与第二电磁阀13、第三电磁阀14之间均有互锁电路。

在本发明中，所述二源型空调器内蒸发器4与表冷器3为串联布置形式。

在本发明中，所述二源型空调器为独立式空调器，制冷压缩机8、膨胀阀6、冷凝器7、表冷器3、蒸发器4及风机5均安装在集控室空调器箱体之内，如图1所示。

本发明提供的一种船舶机舱集控室二源型空调器，业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的仅仅是一个具体实施例而已。

本发明的控制系统工作原理为：在船舶航行过程中，通过控制面板16控制制冷压缩机8、第二电磁阀13和第三电磁阀14关闭，并开启第一电磁阀12和冷媒水泵11，即可在蒸汽喷射式制冷模式下运行，利用主机余热驱动蒸汽喷射式制冷系统；而在船舶停泊时，主机停止工作，废气锅炉不再产生蒸汽，此时可通过控制面板16控制冷媒水泵11和第一电磁阀12关闭，开启第二电磁阀13、第三电磁阀14和制冷压缩机8，从而切换到蒸气压缩式制冷模式运行。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。