船舶中央空调节能技术

2009-02-13 09:42 | 本站原创 船配市场


中央空调是现代船舶必须具备的条件之一,它能够改善和提高船员,旅客工作和生活环境的质量,改善和提高人们的工作和生活水平。同时也带来了巨大的能源消耗,据统计,目前船舶中央空调系统的能耗几乎占了船舶总电量的20 % ,并且还有继续上升的趋势。  

因为中央空调系统是按照船舶航行中的最大冷负荷或最大热负荷选定的,而实际上绝大部分时间里空调系统都是在部分负荷条件下运行的。这种“大马拉小车”的状况导致了船舶中央空调系统普遍存在着巨大的能源浪费,同时又因缺乏控制与节能技术手段,造成了大量能量的流失。所以说,船舶中央空调系统节能空间很大。

船舶空调系统对于保证船上人员的正常工作休息是十分重要的,但万吨级以上远洋船舶空调系统的耗电量约为总电网的20%,这对于原本就紧张的船上电能消耗就显得十分巨大,所以节能将是刻不容缓的。在船舶中央空调机组的节能可以从下面两个方向考虑:

1)由于空调机组全年绝大部分时间是在部分负荷状态下运行的,因此机组满负荷运行的能效比值并不能代表机组全年运行时的能耗性能。为了满足部分负荷稳定运行的要求,可以采用变频调速技术和直流电动机传动技术,控制压缩机转速,在部分负荷时,获得非常高的能效比值,其中直流变速技术的节能性比变频调速节能效果更好。

(2)必须注意选择容量合适的空调机组。船舶中央空调机组容量应根据使用舱室面积、围护结构、航线、室内设备、使用人数、新风量、系统构成等因素决定。对于较复杂的船用中央空调系统,应由专业设计人员计算确定。机组容量选择过大将会使机组运行效率过低,能耗增加。

系统改造

船舶空调系统的制冷剂广泛采用的是R22,制冷系统多是全新风系统,能量散失严重。冷却环节采用海水冷却,冷却效果提高。对于整个系统可以采用新风和回风汇合改造。目前船舶空调还可以采用风机变频和压缩机机组变频改造,以达到节能的目的。

风机变频

传统的船舶空调风机一般采用恒转速运行方式,空调系统是一个自平衡系统,即在工况发生变化后,系统仍能达到新的平衡状态。但空调负荷变化后,传统的风机出口节流、间隙运行等调节方法对船舶电网产生冲击,空调舱室室温波动大。风机的能耗和转速的三次方成正比,因而根据空调负荷的变化,通过变频器调节风机转速不仅能改变空调送风量,提高空调精度,且能降低风机轴功率及机械损耗。因此,研究风机风量调节方式是船船空调节能的重要途径。

空调压缩机变频节能

船舶空调系统是按设定舱内、外气候条件和海况设计的。实际上,船舶的流动性大,随着航区、外界气温、海水温度、船舶航速及太阳辐射强度等变化,空调舱室热负荷随之不断变化,使空调系统长时间处在部分负荷工况。在低热负荷工况下,普遍采用的ON-OFF和冷却水量调节法,调节精度差、能耗大,且易引起压缩机起停频繁和缸头结霜。

万吨级以上货船空调系统能耗占船舶电气设备总能耗的20%左右,是船舶主要能耗装置。压缩机耗电量占空调系统总耗电量的75%,压缩机的有效能损失占电机输入功率的33.9%。因此,根据船舶航区,气候环境和海况剧烈变化特点,对典型航线船舶动态热负荷进行定量描述,分析空调系统运行特性,研究空调压缩机变频调速节能规律具有重要的现实意义。

变频器将输入的交流电整流成直流电,通过数字控制器输出脉冲电流,用脉冲宽度控制,电压高低以获得近似正弦波的交流电输出。微电脑接收箱内温度传感器、热交换器的信号,经过演算发出连续的控制指令,对风机转速、压缩机转速以及显示部分的运转状态进行控制,实现制冷机组所有运转功能的自动控制,同时把上述输送的连续信号进行解读,对电流、电子膨胀阀入口温度、箱外环境温度、压缩机温度等进行演算,并对变频器、压缩机的转速进行控制,同时对制冷剂流量进行适当的调节,对冷凝器风机、电磁换向阀进行切换控制,并对各种安全电路的保护予以监测。

衡量某项节能措施是否可行,不但要看它的节能效果,而且更要看它的经济效果。节能技术经济分析的主要目的是研究和分析节能技术措施的经济效果,是对各种节能措施、方案和技术、经济、财务(资金来源)和社会影响等各方面进行综合性的分析和研究,为选择最佳的节能方法提供科学依据。船舶中央空调系统的调节性能是关系到其系统节能与否的关键环节,对新风和回风系统进行改造,利用风机和压缩机变频技术可以有效降低户式中央空调的能耗。

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