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大型邮轮HVAC技术应用分析

摘要：随着交通行业的高速发展，造船行业市场整体处于几近饱和状态，许多船厂面临转型，开始进军大型邮轮。大型邮轮在欧洲已经有了一条较为完整的生产链。其主要邮轮生产船厂订单已经排到2025年往后了。在这样的大背景下，我国已经投入了大量的人力，物力去进军大型邮轮建造市场。大型邮轮建造是我国造船业正在努力采摘而尚未摘取的“造船皇冠上的那颗明珠”。在大型邮轮的设计建造中，HVAC即暖通空调系统是最大、最复杂的系统，暖通空调系统的设计、建造、调试贯穿了整个船舶的设计、建造过程。暖通空调系统的质量及进度直接影响整个船舶的建造质量和周期。为此，对HVAC技术应用进行研究分析是十分有必要的。

关键词：大型邮轮；暖通空调系统

1大型邮轮空调系统概述

大型邮轮暖通空调系统按介质可以分为水系统和风管系统两个部分。水系统部分有加热和制冷两种功能，其中制冷系统主要有直膨系统和冷媒水系统两种形式；风管系统分类较多，可以分为单风管系统、双风管系统、VAV变风量系统、FCU（风机盘管）制冷系统。本邮轮项目按照不同的区域采用不同的空调系统运行方式，乘客和高级船员区域采用新风机组加风机盘管的分散式空调系统；普通船员区域采用集中式空调系统和末端布风器二次调节加热形式；公共区域、厨房及其他区域均为独立的空调系统，同时除厨房外所有的空调机组均带有能量回收转换的运用。

图1典型冷媒水系统原理图

1.1制冷系统

普通商船由于全船制冷量较小，采用直膨系统居多。而客船由于人数较多、制冷量也稍大，通常采用冷媒水系统。大型邮轮动辄几千kW的制冷量，目前大都采用冷媒水系统。典型的冷媒水制冷系统如图1所示（AHU指空调箱）。

从

图1可以看出，冷媒水制冷系统主要有冷水机组、冷媒水泵、膨胀罐、空气处理单元（AHU或FCU）等组成。大型邮轮中，由于冷媒水系统庞大、且在不同季节时制冷负荷差距很大，所以往往采用多台冷水机组进行供冷，以扩大冷量调节的范围；并且，为了避免频繁调节压缩机的制冷输出或频繁启停压缩机，会在系统中增加一个缓冲罐，起到冷量存储的作用。当采用变流量系统时，为了避免流经压缩机的冷媒水量过少导致蒸发温度过低，冷媒水系统有时采用的是二级循环系统，如图2所示。

图2二级循环冷媒水系统原理图

图2中，冷媒水系统分为两个部分：冷水机组侧为定流量系统——不管外界负荷如何，流经冷水机组的水量保持不变；AHU侧为变流量系统——冷媒水量根据实际需要进行调节。另外，客船需满足SRtP（安全实时传输协议）的要求。为了满足SRtP对安全区域的要求，制冷系统在机组布置和系统管路布置上需有一些特殊的安排，以保证在任何区域损失的情况下，安全区域都能满足制冷、供暖和通风要求。目前，还有些新型的制冷系统也在邮轮上进行了尝试性的应用，例如日本三菱建造的AIDA项目就采用了YORK公司的吸附式机组进行制冷。由于空间和重量控制是大型邮轮建造从始至终的控制要点，而吸附式机组体积大、重量重，所以目前还不是制冷系统的主流。

1.2加热系统

对于空调系统而言，在夏季时需要有制冷功能，冬季时则需要有加热功能。普通商船中，空调系统的加热有电加热和热水加热两种形式。但在大型邮轮中，由于需要的热量较大，采用电加热的话，将导致电网负荷过大，所以往往采用热水加热的形式。出于温度调节需要，大型邮轮空调系统的加热通常分为两个部分：预加热系统和再加热系统。系统原理简图如图3所示。

图

3空调加热系统原理图

预加热系统与制冷的冷媒水系统共用一套管路，管路中的水在夏季时通过冷水机组冷却为冷媒水，冬季时通过换热器加热为热水。再加热系统设置为独立的一套水管路，在AHU中或AHU外，对AHU处理过的空气进行二次调节，以达到各自处所的送风温度要求。并且，由于不同区域要求不同的送风温度，加热系统中每个AHU处将有多个盘管。

1.3风管系统

风管系统分为单风管系统、双风管系统、VAV系统、FCU系统等。单风管系统常用于普通商船。双风管系统由于需要冷风、热风两路风管，风管数量较多，目前已很少采用。在大型邮轮中，目前常用的为VAV（变风量）系统和FCU（风机盘管）系统，其中大部分邮轮采用的是FCU风管系统。

1.3.1VAV系统

VAV系统的全称为变（Variable）风量（Air）风管（Ventilation）系统。该技术设计的核心思想是，通过室内温度的反馈，调节舱室的送风风量典型的VAV系统如图4所示，主要由变风量风机、风管、VAV阀、末端布风器组成。

图

4典型VAV系统原理图

布置在舱室内的感温探头感应室内温度，并传输信号至VAV阀，调节VAV阀的开度；同时，设置在风管总管或送风箱内的压力探头，感应系统的压力信号，并输出信号至风机，通过调节风机的风量来保持管路里面的压力不变。VAV系统与普通风管系统的区别