■ 文｜煙臺(tái)中集來福士游艇事業(yè)部 朱勇 郭麗娟

中集海洋工程有限公司 田宇 吳妙子

游艇，是一種水上娛樂用奢侈的消費(fèi)品。它集航海、運(yùn)動(dòng)、娛樂、休閑等功能于一體，可滿足個(gè)人及家庭享受生活的需要?？照{(diào)系統(tǒng)是游艇上的重要系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)的好壞直接影響到乘員在艇上休閑娛樂的舒適性。游艇通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)的目的是，在滿足健康安全環(huán)節(jié)要求的前提下，能夠滿足船上人員溫度，濕度等方面的舒適度及奢華家具，飾品的濕度、溫度的使用要求，并能夠使所有的設(shè)備達(dá)到正常工作狀態(tài)。

1.變風(fēng)量系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用

變風(fēng)量VAV系統(tǒng)于20世紀(jì)60年代在美國誕生，可根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷變化或室內(nèi)要求參數(shù)的變化，保持恒定送風(fēng)溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量，從而使室內(nèi)參數(shù)達(dá)到要求。由于空調(diào)系統(tǒng)大部分時(shí)間在負(fù)荷下運(yùn)行，所以風(fēng)量的減少帶來了風(fēng)機(jī)能耗的降低。VAV系統(tǒng)追求以較少的能耗來滿足室內(nèi)空氣環(huán)境的要求。傳統(tǒng)的定風(fēng)量系統(tǒng)易出現(xiàn)船舶房間過冷或過熱的現(xiàn)象，風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)常常發(fā)生凝水污染及產(chǎn)生噪聲的問題。變風(fēng)量系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)這些情況，并且它能在送風(fēng)溫度不變的情況下，使空調(diào)風(fēng)在船舶房間不同部分中根據(jù)需要合理分配，同時(shí)系統(tǒng)布置靈活，調(diào)節(jié)方便。

2.設(shè)計(jì)實(shí)例

本游艇項(xiàng)目船長 88.5米，為亞洲最大豪華游艇。生活區(qū)共分 5層甲板，生活區(qū)大部分房間為休息室，VIP房間，主人房間等。

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作原理

為獲得空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷，我們?cè)诿總€(gè)房間內(nèi)都裝有一個(gè)溫度控制器，用來檢測(cè)室內(nèi)溫度，并與船主設(shè)定的期望溫度值進(jìn)行比較。當(dāng)二者出現(xiàn)差值時(shí)，溫控器將改變風(fēng)管上VAV電動(dòng)閥的閥門開度，減少或增加進(jìn)入室內(nèi)的風(fēng)量從而調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，直到室內(nèi)溫度回復(fù)為設(shè)定值。同時(shí)根據(jù)房間的負(fù)荷情況，通過變頻器調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速起到節(jié)能作用。送風(fēng)機(jī)速度控制通常有定靜壓，變靜壓，總風(fēng)量等控制方法。本項(xiàng)目采用定靜壓控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

其它游艇生活區(qū)一般采用定風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，其追蹤房間負(fù)荷變化的手段是控制回風(fēng)溫度，調(diào)節(jié)冷熱水閥門。在這個(gè)過程中，送風(fēng)量保持不變，送風(fēng)的能耗不變。但對(duì)于變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，追蹤房間負(fù)荷變化的主要手段是控制各個(gè)末端的送風(fēng)量。由于空調(diào)負(fù)荷在全年的絕大多數(shù)時(shí)間里都低于設(shè)計(jì)負(fù)荷，因此低負(fù)荷是減少風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量、使得送風(fēng)機(jī)的能耗得以降低的關(guān)鍵。

2.2 常用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)形式

1）單風(fēng)管變風(fēng)量系統(tǒng)

該系統(tǒng)是變風(fēng)量系統(tǒng)中最簡(jiǎn)單的一種，僅有一條送風(fēng)管道通過末端設(shè)備和送風(fēng)口向室內(nèi)送風(fēng)。送風(fēng)量根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷大小由室內(nèi)溫控器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以維持室溫在設(shè)定的范圍內(nèi)。這種方式只能同時(shí)加熱或同時(shí)制冷，大多應(yīng)用在小型船舶或大型客滾船上。

2）熱水供暖和變風(fēng)量的組合系統(tǒng)

變風(fēng)量系統(tǒng)可以采用最簡(jiǎn)單的單風(fēng)道系統(tǒng)，在冬季供熱時(shí)，為了補(bǔ)償負(fù)荷變化，利用熱水供暖系統(tǒng)在室內(nèi)負(fù)荷減少時(shí)自動(dòng)或手動(dòng)開啟暖氣閥向房間補(bǔ)充熱量，同時(shí)也可以滿足有的房間在需要制冷有的房間需要制熱的復(fù)雜負(fù)荷條件。采用這種組合系統(tǒng)，室內(nèi)的最小風(fēng)量，相對(duì)濕度都可以得到保證。

3）單風(fēng)管變風(fēng)量再加熱空調(diào)系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用的變風(fēng)量末端帶有加熱器，在室內(nèi)負(fù)荷減少到一定程度時(shí)開啟加熱器補(bǔ)償熱量，這樣既能滿足房間最小風(fēng)量，又不會(huì)產(chǎn)生房間過冷現(xiàn)象。

4）雙風(fēng)管變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)

雙風(fēng)管系統(tǒng)能很好的滿足各個(gè)艙室的換氣次數(shù)及舒適性要求，可以通過手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)布風(fēng)器的冷暖風(fēng)調(diào)風(fēng)門調(diào)節(jié)房間溫度，但此系統(tǒng)投資高，管路系統(tǒng)復(fù)雜，占用空間大，一般不采用此系統(tǒng)。

2.3 本項(xiàng)目系統(tǒng)形成

本游艇項(xiàng)目在滿足人員的舒適性及奢華家具，飾品的濕度，溫度的使用要求的前提下，在經(jīng)濟(jì)，空間等方面綜合進(jìn)行考慮后，采用的單風(fēng)管變風(fēng)量再加熱空調(diào)系統(tǒng)。末端裝置是改變房間送風(fēng)量以維持室內(nèi)溫度的重要設(shè)備。末端裝置有節(jié)流型和旁通型兩種分類方法，前者采用節(jié)流機(jī)構(gòu)（如風(fēng)閥）調(diào)節(jié)風(fēng)量；后者則是通過調(diào)節(jié)風(fēng)閥把多余的風(fēng)量旁通到回風(fēng)道。另外，按是否補(bǔ)償壓力變化可分為有壓力有關(guān)型和壓力無關(guān)型兩種。

一般的空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)口都是定截面的，導(dǎo)葉角度也很少改變，所以當(dāng)風(fēng)量減少時(shí)，勢(shì)必影響室內(nèi)的氣流組織。因此，要考慮隨室內(nèi)負(fù)荷的變化而導(dǎo)致的處理風(fēng)量的變化對(duì)室內(nèi)氣流的影響。采用擴(kuò)散性能好的風(fēng)口（噴射型風(fēng)口擴(kuò)散性能較差），當(dāng)風(fēng)量減少時(shí)仍具有誘導(dǎo)室內(nèi)空氣的性能，而噴射型風(fēng)口的射流則會(huì)改變射程而直接下降到工作區(qū)。此外，配置多個(gè)風(fēng)口比用少量風(fēng)口的效果好。利用貼附平頂作用的條縫風(fēng)口則被認(rèn)為是一種最好的變風(fēng)量送風(fēng)口。采用普通風(fēng)口時(shí)，一般可按 80%左右的最大送風(fēng)量作為選定風(fēng)口風(fēng)量的依據(jù)。夏季時(shí)，冷風(fēng)不能直接吹到人員身上，采用擴(kuò)散性能好的風(fēng)口送風(fēng)依靠天花板的貼附效應(yīng)將空氣送遠(yuǎn)。與內(nèi)裝風(fēng)盒連接的是布風(fēng)器，通過軟管將風(fēng)送入到風(fēng)盒內(nèi)。選擇布風(fēng)器時(shí)，要考慮布風(fēng)器阻力及噪聲性能，在設(shè)計(jì)送風(fēng)量下，一般選取的阻力范圍為100Pa～200Pa,總聲壓級(jí)在45～50dB以下。為保證人體舒適性及對(duì)噪聲的控制，所有送排風(fēng)風(fēng)口速度很低，風(fēng)速一般在1.5m/s左右。

本游艇項(xiàng)目最終采用的是管道加熱器是變風(fēng)量末端，壓力無關(guān)型。送風(fēng)口采用與內(nèi)裝造型結(jié)合的條形送風(fēng)口，保證了整體房間的美觀性。

2.4 變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組

由于變風(fēng)量末端的風(fēng)量是變化的，因此集中空氣處理機(jī)組也設(shè)有變頻調(diào)速裝置，可以根據(jù)房間內(nèi)送風(fēng)量的變化來調(diào)整總的送風(fēng)量，以達(dá)到節(jié)能的目的。系統(tǒng)的最終組成為：變頻式空氣處理機(jī)組，加濕器，消音器，管道加熱器，VAV閥門，控制器等組成。（見下圖）

1）加熱

在冬季，為達(dá)到室內(nèi)要求的溫度采用了服務(wù)于每層甲板空調(diào)機(jī)內(nèi)電加熱的方式進(jìn)行加熱，保證了冬季室內(nèi)溫度。

2）加濕

在冬季由于室外空氣干燥，為保證室內(nèi)人員的舒適性及奢華家具，飾品的濕度，需要加濕。加濕器為單獨(dú)的電加濕器，通過加濕管將濕氣送入到空調(diào)機(jī)內(nèi)的送風(fēng)段將空氣加濕，進(jìn)而將達(dá)到濕度溫度要求的空氣送入到每個(gè)房間內(nèi)。

2.5 系統(tǒng)控制

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是密不可分的。變風(fēng)量系統(tǒng)采用了房間溫度控制，送風(fēng)量控制，和送風(fēng)溫度控制等形式。本游艇項(xiàng)目的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)為自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用了直接數(shù)字式控制，在集控室能對(duì)各空調(diào)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，室內(nèi)溫度，送風(fēng)溫度，濕度等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制。

2.6 變風(fēng)量系統(tǒng)在游艇設(shè)計(jì)中需注意的問題

1）噪聲問題

游艇項(xiàng)目對(duì)噪聲要求比較嚴(yán)格，防止因?yàn)轱L(fēng)速過大或設(shè)備震動(dòng)產(chǎn)生的噪聲對(duì)房間產(chǎn)生影響，所以在設(shè)計(jì)及設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)盡量降低風(fēng)速，設(shè)備增加減震墊及在送排回風(fēng)管上增加消音器等措施來減少風(fēng)的躁聲及震動(dòng)噪聲。

2）氣流問題

由于負(fù)荷變化，使得送入房間的空氣是變化的，在做設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意送風(fēng)口、回風(fēng)口、排風(fēng)口的布置，特別需要注意的是不能讓送風(fēng)直接吹到人員及床頭位置。

3.總結(jié)

變風(fēng)量系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展50多年并且大都應(yīng)用在陸地建筑上，隨著技術(shù)的發(fā)展，變風(fēng)量系統(tǒng)中存在的一些問題已經(jīng)得到了很好的解決。要設(shè)計(jì)好的變風(fēng)量系統(tǒng)，特別是應(yīng)用在豪華游艇上，就需要對(duì)變風(fēng)量系統(tǒng)的特性有足夠的認(rèn)識(shí)，并能做出準(zhǔn)確的分析，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)才能進(jìn)行很好的變風(fēng)量設(shè)計(jì)。