CN110498032A - 船用冷梁空气净化装置及温度调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用冷梁空气净化装置及温度调节装置，主要由冷梁***、余热回收***、信息传递***、控制***和净化***组成，冷梁***所需的热源与冷源来自于船舶主机产生的余热及船用制冷机组，将冷梁装置与船舶主机特点进行结合，合理利用船舶产生的冷源与热源，提高能源利用率，同时不必对于现有船舶管路进行大量改造，节省资源，也减少由于制冷剂所导致的污染问题；将温度稳定在设置范围，同时实现废热的二次利用，减少船舶能耗，采用冷梁导板的喷射原理所产生的回风，带动室内空气流动，进行空气颗粒物与杂志的吸附，提高空气质量，实现人体舒适与设备节能的目的。

Description

船用冷梁空气净化装置及温度调节装置

技术领域

本发明属于船舶设备节能技术领域，尤其涉及一种船用冷梁空气净化装置及温度调节装置。

背景技术

国际与国内邮轮数量的日益增加是对乘客舒适性、安全与节能提出的一个新挑战。邮轮作为一种高端豪华的旅游方式，如何提高其舒适性是亟待解决的关键问题。新型船用冷梁空气净化装置及温度调节***很好的解决了这一问题，能实现以最节能的方式实现最舒适的乘坐体验。近年来，在能源回收利用、新型制冷技术、空气净化技术、自动化、智能控制等技术的引领下，船舶舒适性发展较快并取得了一些的成果。

主动式冷梁已作为末端设备使用很长时间，但是其在船舶上使用却很少，配合船舶冷源与热源，使得冷梁在潜热区可以提高使用效果与舒适性。申请号：CN201620508644.6专利公开了一种主动式冷梁空调末端，特征为换热盘管的进出水管通过第二面板与外界空调水***相连,换热盘管的下方设有与所述第一面板和第二面板相连的回风面板罩,外箱和內箱的连接处还设有圆弧状的导流口。该装置仅用作末端设备，所带来的节能效果较小，外界空调水***不能与船舶进行匹配设计。申请号：CN201510395622.3专利公开了一种喷射制冷与主动式冷梁联合应用***,包括喷射制冷子***和主动式冷梁子***,特征在于,包括喷射制冷子***和主动式冷梁子***,所述的喷射制冷子***为主动式冷梁子***的冷梁风侧末端和冷梁水侧末端提供冷源。该装置仅适用于陆地建筑，不能与船舶冷库及高温吸收式制冷相配合。申请号：CN201711260128.1专利公开了一种主动式冷梁,其特征在于,包括壳体,所述壳体的底部设有进风口,所述壳体的两侧设有出风口,且所述壳体内设有与所述出风口连通的出风风道和换热盘管,所述出风口处设有可旋转的导风翼板，无需承担室内全部区域的冷负荷,仅作用于室内特定保障区域,节约能耗；可通过改变导风翼板的角度,可对室内特定保障区域的大小和位置进行调节,使其能够随室内人员活动做出改变,保证舒适性。申请号：CN201611200304.8专利公开了一种土壤源热泵与主动式冷梁结合的空调***及方法,包括土壤源换热器、土壤源热泵机组、空调机组和主动式冷梁，其特征在于利用土壤源换热器、土壤源热泵机组进行换热过程，降低空调运行能耗，但该空调***利用土壤热源换热效率低，热源不稳定，仅满足了陆地的使用需求。申请号：CN201621388753.5专利公开了一种温湿度调节***与主动式冷梁联合施工结构,其特征在于使用龙骨安装结构和顶板安装结构安装主动式冷梁,并结合主动式冷梁自身特点布设空调水管路和风管路,不适用于船舶管路结构，难以在船舶上进行铺设安装。

在目前的船舶普遍采用中央空调***中，空调设备所需安装空间大，效率低，需要配备专用制冷剂，使得送风温度过低，出于体感舒适考虑又必须将温度过低的空气进行再加热后送入室内，能源耗费大。同时管道表面潮湿，为霉菌繁殖提供了极其有利的环境，室内密闭，空气难以循环，传统空调单向送风，无法进行换气，使得室内空气不流通，长时间出于这种环境下会使人员出现不适感，同时大部分现有空调气流直吹人体，造成强烈风感，舒适度较差。为更加有效地利用船舶上的热源和冷源，需要设计一种新型船用冷梁空气净化装置及温度调节***。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种船用冷梁空气净化装置及温度调节装置，实现提高能源利用率，提高空气质量，实现人体舒适与设备节能的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种船用冷梁空气净化装置及温度调节装置，主要由冷梁***、余热回收***、信息传递***、控制***和净化***组成，其中，冷梁***由静压箱、静压箱出风口、冷梁上导板、冷梁下导板、冷梁回风口传感器、换热管、回风处活性炭吸附装置、冷梁换热回风口构成，其中静压箱位于整个冷梁***的顶部，风机管道与静压箱顶部平面为垂直关系，采用承插连接，静压箱出风口通过喷射效应，产生高速射流并沿导板前进，冷梁上导板、冷梁下导板相互平行，冷梁上导板与静压箱外壳刚性连接，冷梁下导板的延伸面与换热管为刚性连接，冷梁回风口传感器采用热电偶传感器，通过沟槽连接安装于冷梁换热回风口末端(安装于距离冷梁换热回风口末端2cm处)，尽量减小由于安装位置带来的死角温度无法测量，采用垂直安装，可以防止高温下产生变形，温度传感器有效工作部分应位于流体的中部，对倾斜和水平安装的温度传感器接线盒出线孔应该向下，以免水汽脏物等落入接线盒中。换热管采用铜质管壁，与铝板及铝翅片采用黏合的连接方式，回风处活性炭吸附装置与冷梁换热回风口紧密结合；余热回收***由船舶的高中温余热利用装置与烟道加热器组成，通过船舶主机所产生的高温冷却水与高温烟气回收能量，并将高温水送至冷梁***；信息传递***包括进水口、出水口处设置的空气质量传感器组、室内温度监测装置，用于采集室内各处温度、温度监测报警和监测室内空气质量，控制***用于判断并控制冷梁***制冷或制热，通过调节送水泵的流量来实时调整所需温度或调整风机送风量；净化***由设置在回风口处的物理吸附管道组成，用于对船舶内空气进行净化。

按上述技术方案，通过PLC实现变频控制无级水泵转速从而调节冷水或热水的流速，改变空气与水的辐射换热速率，温度传感器实时监测水温，并把数据反馈给PLC控制端，对于水泵转速进行补偿，在反馈时间内调整监测温度与室内温度差值，保证温度处于预设值内。

按上述技术方案，控制***通过信息传递***的反馈，将船舱内温度保持在预设的16-18摄氏度。

本发明产生的有益效果是：冷梁***所需的热源与冷源来自于船舶主机产生的余热及船用制冷机组，将冷梁装置与船舶主机特点进行结合，合理利用船舶产生的冷源与热源，提高能源利用率，同时不必对于现有船舶管路进行大量改造，节省资源；将温度稳定在设置范围，同时实现废热的二次利用，减少船舶能耗，采用冷梁导板的喷射原理所产生的回风，带动室内空气流动，进行空气颗粒物与杂志的吸附，提高空气质量，实现人体舒适与设备节能的目的。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例船用冷梁空气净化装置及温度调节装置工作模型示意图；

图2为本发明实施例船用冷梁空气净化装置及温度调节***结构示意图；

图3冷冻水与二次风换热原理图；

图4为本发明实施例船用冷梁空气净化装置及温度调节***夏季工作图；

图5为本发明实施例船用冷梁空气净化装置及温度调节***冬季工作图；

图6为本发明实施例中船舶冷梁余热回收利用装置；

图7为本发明实施例中温度调节控制***工作流程图；

1-冷梁静压箱；2-静压箱出口；3-冷梁上导板；4-冷梁回风口处传感器；5-换热管；6-回风处物理吸附装置；7-辐射换热区及新风回风混合区；8-冷梁下导板，9-冷梁换热回风口。

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，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，提供一种船用冷梁空气净化装置及温度调节装置，如图1、2所示，主要由冷梁***、余热回收***、信息传递***、控制***和净化***组成，其中，冷梁***由静压箱1、静压箱出风口2、冷梁上导板3、冷梁下导板8、冷梁回风口传感器4、换热管5、回风处物理吸附装置6(选取活性炭吸附装置)、冷梁换热回风口构成，冷梁***横截面如图1所示，其中静压箱位于整个冷梁***的顶部，风机管道与静压箱顶部平面为垂直关系，采用承插连接，风机管道采用为直径150mm铝箔风管，外部包裹硬质铁铝合金进行加固，增加其强度，防止破损，由于采用硬质高密度材料，可以提高共振频率，从而减小由于送风结合处的振动噪声，同时便于与船舶现有送风管道结合，改造简单易实现。静压箱出风口采用窄缝设计，可形成喷射效应，产生高速射流并沿导板前进，从而产生卷吸效果，引起室内回风。冷梁上下导板相互平行，上导板与静压箱外壳刚性连接，并与其形成120°夹角，冷梁下导板的延伸面与换热管为刚性连接。冷梁回风口传感器采用螺栓固定，安装回风口的夹角处，换热管采用铜质管壁，与铝板及铝翅片采用黏合的连接方式，增大换热面积，换热管长度可由静压箱具体大小确定，回风处活性炭吸附装置采用螺栓与冷梁换热回风口紧密结合。余热回收***由船舶的高中温余热利用装置与烟道加热器组成，通过船舶主机所产生的高温冷却水与高温烟气回收能量，并将高温水送至冷梁***用以冬季取暖制热；信息传递***包括进水口、出水口处设置的空气质量传感器组、室内温度监测装置，用于采集室内各处温度、温度监测报警和监测室内空气质量，控制***用于判断并控制冷梁***制冷或制热，通过调节送水泵的流量来实时调整所需温度或调整风机送风量；净化***由设置在回风口处的物理吸附管道组成，用于对船舶内空气进行净化。

当一次风经风机进入冷梁静压箱后，首先进行稳定压力，再接着由狭窄通道形成的压强增大，使得其从喷嘴种高速喷出，沿导板经过温度传感器，此时传感器获得出风口温度数据，高速风沿导板流动，产生室内回风，将室内空气吸入至物理吸附管道，然后空气经过初步净化后进入冷梁种的换热管，换热管布满了翅片，用以增强换热效率，经过冷却和净化后的空气又会被喷射的气体带出，进入室内，完成换风过程。冷梁上导板3采用60°设计，换热管5进行冷水或热水辐射换热，回风处物理吸附装置6为活性炭材质，冷梁下导板8采用60°设计。

进一步地，通过PLC实现变频控制无级水泵转速从而调节冷水或热水的流速，(在流速与噪声控制范围内，流速越大，换热速率越高，)改变空气与水的辐射换热速率，温度传感器实时监测水温，并把数据反馈给PLC控制端，对于水泵转速进行补偿，在反馈时间内调整监测温度与室内温度差值，保证温度处于预设值内。进而实现对于冷梁***的温度调控。

如图3所示，主动式冷梁表冷器供冷工况的供水温度应高于室内回风温度对应的露点温度，以防止结露的发生，即表冷器处于干工况运行模式，整个供冷过程不产生冷凝水。主动式冷梁目前多采用管翅式表冷器作为换热元件，铜管铝片结构能够使换热器达到较高的换热效率，图为主动式冷梁供冷工况表冷器干工况换热示意图，室内二次风由于一次风的诱导作用，经过管翅式换热器后温度逐渐降低。

进一步地，控制***通过信息传递***的反馈，将船舱内温度保持在预设的16-18摄氏度。控制***要求达到可以反映当前室内温度、空气质量以及调整量，通过实时监测，自行将温度稳定在设置值，并且可以通过屏幕直观反映出来。

如图4、图5、图6所示，本发明在夏季冬季不同情况下的工作情况，由于受到不同船型限制，冷源制冷***与余热利用***单独列出各自工作状态，所设置的供水管与回水管适用于不同时期，夏季情况下，配合船舶配备的制冷库，便于获取大量可靠的冷源，水泵将冷水沿供水管泵入主动式冷梁，风机为冷梁***回风提供所需动力，将室内热空气带入换热管进行冷却净化后排出，经过循环后将温度升高的冷水沿回水管流回冷库，重新降温，冷梁所需的循环水可反复使用；冬季情况则与夏季相反，采用主机高温冷却水与高温烟气冷却水，使得热源采集十分便利，水泵将热水泵入冷梁同时风机将冷空气带出，在此就不再逐一叙述，本作品可直接提高室内回风效率，显著提高设备节能性与静音性。图7为温度控制***的工作流程图。

夏季通过吸收式制冷的方式产生冷源，利用船舶主机产生的余热进行低温吸收式制冷；冬季可直接将主机冷却水与高温烟气管道所上的换热管接入冷梁***管道，进行制热，方便高效节省能源。本发明通过研究进一步改良设计了一种新型船用冷梁空气净化装置及温度调节***。该***采用冷梁作为主要部件，通过对豪华邮轮等船舶进行专用适配设计，优化冷梁出风口导板设计，保障送风的稳定性，合理利用船舶产生的余热与冷库，提高能源利用率，直接降低船舶总能耗，加入自动化集成***，利用回风进行空气净化，实现一机多用的目的。该研究结果的推广可以极大的降低船舶总能耗，提高乘客舒适度，增进船舶自动化进程，从长期来看具有突出的环境效益与经济效益，符合可持续发展的观念。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种船用冷梁空气净化装置及温度调节装置，其特征在于，主要由冷梁***、余热回收***、信息传递***、控制***和净化***组成，其中，冷梁***由静压箱、静压箱出风口、冷梁上导板、冷梁下导板、冷梁回风口传感器、换热管、回风处活性炭吸附装置、冷梁换热回风口构成，其中静压箱位于整个冷梁***的顶部，风机管道与静压箱顶部平面为垂直关系，采用承插连接，静压箱出风口通过喷射效应，产生高速射流并沿导板前进，冷梁上导板、冷梁下导板相互平行，冷梁上导板与静压箱外壳刚性连接，冷梁下导板的延伸面与换热管为刚性连接，冷梁回风口传感器采用热电偶传感器，通过沟槽连接安装于冷梁换热回风口末端，采用垂直安装，温度传感器有效工作部分位于流体的中部，对倾斜和水平安装的温度传感器接线盒出线孔向下，换热管采用铜质管壁，与铝板及铝翅片采用黏合的连接方式，回风处活性炭吸附装置与冷梁换热回风口紧密结合；余热回收***由船舶的高中温余热利用装置与烟道加热器组成，通过船舶主机所产生的高温冷却水与高温烟气回收能量，并将高温水送至冷梁***；信息传递***包括进水口、出水口处设置的空气质量传感器组、室内温度监测装置，用于采集室内各处温度、温度监测报警和监测室内空气质量，控制***用于判断并控制冷梁***制冷或制热，通过调节送水泵的流量来实时调整所需温度或调整风机送风量；净化***由设置在回风口处的物理吸附管道组成，用于对船舶内空气进行净化。

2.根据权利要求1所述的船用冷梁空气净化装置及温度调节装置，其特征在于，通过PLC实现变频控制无级水泵转速从而调节冷水或热水的流速，改变空气与水的辐射换热速率，温度传感器实时监测水温，并把数据反馈给PLC控制端，对于水泵转速进行补偿，在反馈时间内调整监测温度与室内温度差值，保证温度处于预设值内。

3.根据权利要求1或2所述的船用冷梁空气净化装置及温度调节装置，其特征在于，控制***通过信息传递***的反馈，将船舱内温度保持在预设的16-18摄氏度。