CN1789079A - 利用次表层海水冷量的海船空调系统 - Google Patents

Abstract

利用次表层海水冷量的海船空调系统，属于船舶工程技术领域。本发明包括空气处理装置、海水输送装置和海水汲取装置三部分。空气处理装置和海水输送装置通过海水管连接，海水输送装置和海水汲取装置通过深水管连接。空气处理装置中的空气冷却器采用水冷式，其冷媒是来自次表层的冷海水，由次表层深度引入的海水经海水泵泵入空气冷却器，冷却空气后排入大海。该发明不需要为空调维持冷源而消耗能量，节省了传统空调系统中的绝大部分能耗，是一种高效、经济、清洁的空调系统。系统结构简单，造价低廉，占用空间小，应用方便，在不同海域可以采用不同的汲水深度，灵活、机动、节能，具有明显的经济效益和社会效益。

Description

利用次表层海水冷量的海船空调系统

技术领域

本发明涉及一种海船空调系统，特别是一种利用次表层海水冷量的海船空调系统，属于船舶工程技术领域。

背景技术

现有的船舶空气调节系统中，人工冷源的维持都需要消耗大量电能，克服工质流动的阻力而消耗的电能仅占一小部分，因此，传统的船舶空调系统都不能达到大幅度降低能耗的目标。已有技术中，申请号为CN200410024766.X，名称为“船舶节能空调系统”的发明专利，是利用船底外海水冷却的双层底空间提供的冷量，在高温时强迫外界空气流过受船底外海水冷却的双层底空间，冷却后的冷空气导入船舶空调管道系统作室内冷气空调用，虽然无需能源消耗，结构简单，但船底外海水的温度接近常温，包含的冷量十分微弱，冷却空气的效果很差。在中国，沿海次表层海水深度介于10-300米之间，温度12-20℃，甚至低达6-12℃，是空调的良好天然冷源。参照全球的海表年平均位温分布，以及全球海洋纬向年平均位温的垂直分布，即使在北纬30度到南纬30度之间的海域，气温达到35℃或更高时，海表温度稍高，下降到100米-120米的深度，海水温度也保持在22℃-24℃以下。因此，即使在最炎热的季节，沿海的位于表层之下的次表层海水的温度仍然足够低下，深度有限，取用方便，本身可直接作空调的天然冷源。

发明内容

为了克服已有技术的不足和缺陷，本发明提供一种利用次表层海水冷量的船舶空调系统。该系统除了工质的流动而需要耗费少量电能以外，不需为冷源消耗电能，节省了大部分电耗，是一种经济高效的空调系统。

本发明是通过下述技术方案实现的。本发明由空气处理装置、海水输送装置和海水汲取装置三部分组成。空气处理装置是一个横置的圆桶，顺着空气的流动方向，从左至右依次布置有：回风进口和新风进口，调风门，空气混合室，空气过滤器，风机，空气冷却室，泄水管，挡水板，空气分配室和送风管。空调舱室使用过的空气，由回风进口流入，新鲜空气由新风进口流入，两股空气经调风门流过空气混合室和空气过滤器，过滤后的空气在风机的负压作用下流过风机，进入空气冷却器。空气冷却器是水冷式的，冷媒是天然的冷海水。冷海水由下而上穿过空气冷却器中的翅片管，空气横向掠过翅片管的外侧，充分吸收冷海水的冷量，在降温的同时流向挡水板，然后流经空气分配室而进入送风管。空气在冷却器中被冷却时，空气中的一部分水气凝结为水，沿翅片管留下，空气流经挡水板时，由于流道的曲折也有一部分水分流下。两股凝结水都通过泄水管排出。送风管内流出的冷空气将引入各个舱室的出风口，发挥空调降温的作用。

海水输送装置的主体是海水泵，由次表层深度引入的海水经进水阀被海水泵泵出，经出水阀、海水管，由空气冷却器底部进入空气冷却器，再由顶部流出空气冷却器，然后排入大海。

当流量/温度测量点上测取的流量明显减小时，说明深水管段发生阻塞现象，应打开浅水进水阀和回扬阀，关闭进水阀和出水阀，由浅水管吸入浅水深度的海水，被海水泵经回扬阀泵入深水管，再从海水次表层深度流回大海。这时的海水回扬过程将冲洗深水管段，达到疏通管道的目的。疏通以后，进水阀和出水阀又打开进入正常工作状态，回扬阀和浅水进水阀又关闭，切断回扬回路。

在海水汲取装置中，深水管与橡胶管借助夹箍紧密连接，橡胶管是内部夹有金属丝网的胶管，能承受3兆帕的压力。橡胶管的末端是进口，装置有过滤网头，以防鱼类、藻类的吸入。橡胶管可以按照需要经辊轴而由卷扬机卷绞，或上收或下放，以调整汲入海水的深度。当海船靠近河口或港区时，过滤网头应提升到水深2米的位置，该系统暂停工作，出海后再恢复工作状态。当海船航行在渤海海域时，过滤网头保持在10-12米的深度，当海船航行在中国沿海的其它海域，过滤网头保持在50-80米的深度，当海船航行在外海或其它海域时，保持在80-100米的深度，依流量/温度测量点获得的水温读数确定。

本发明具有实质性特点和显著进步。该发明的海船空调系统完全不需要为空调维持冷源而消耗能量，节省了传统空调系统中的绝大部分能耗，是一种高效、经济、清洁的空调系统。整个系统的结构简单而紧凑，造价低廉，占用空间狭小，应用方便，在不同海域可以采用不同的汲水深度，灵活、机动、节能，有广泛的推广前景，具有明显的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明的海船空调系统空气处理装置结构原理图。

图2是本发明的海船空调系统海水输送装置结构示意图。

图3是本发明的海船空调系统海水汲取装置结构示意图。

图中箭头表示空气流动方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。

如图1、图2、图3所示，本发明海船空调系统，由空气处理装置、海水输送装置和海水汲取装置三部分组成。空气处理装置包括回风进口1、新风进口2、调风门3、空气混合室4、空气过滤器5、风机6、空气冷却器7、泄水管8、挡水板9、空气分配室10和送风管11；海水输送装置包括海水泵12、出水阀13、回扬阀14、进水阀15、浅水进水阀16、浅水管17、深水管18、流量/温度测量点19和海水管20；海水汲取装置包括过滤网头21、卷扬机22、辊轴23、夹箍24和橡胶管25。空气处理装置和海水输送装置之间通过海水管20连接，海水输送装置和海水汲取装置之间通过深水管18连接。

空气处理装置是一个横置的圆筒，左端并列着回风进口1和新风进口2，顺着空气的流动方向从左向右依次安置调风门3、空气混合室4、空气过滤器5、风机6、空气冷却器7、挡水板9、空气分配室10，横置圆筒的右端并列着数个送风管11，送风管数量依舱室需要而设置。空气处理装置中的每相邻两个部件间都留有一定的距离，作为缓冲混合空间，风机6的流入和流出段设置锥面型过渡管，以防气流的过分紊乱，空气冷却器7和挡水板9的下沿布置有集水空间并与泄水管8连通，以利凝结水的排泄。空气冷却器7的底部连通的海水管20是冷海水的进入管。空气冷却器7的顶部与大海相通，排出热海水。

在海水输送装置中，海水泵12的出口分成两路，一路通过出水阀13、海水管20与空气冷却器7的底部相通；另一路通过回扬阀14与深水管18的一端相连。海水泵12的进口也分成两路，一路通过进水阀15与深水管18的一端相连；另一路通过浅水进水阀16与浅水管17相连。浅水管17的末端插入海水中2米深处。在靠近出水阀13的海水管20内设置流量/温度测量点19，供安装温度传感器和流量传感器使用。由次表层深度引入的海水经进水阀15被海水泵12泵出，经出水阀13、海水管20，由空气冷却器7的底部进入空气冷却器7，再由顶部流出空气冷却器7，排入大海。

海水汲取装置安装在甲板26上，在海水汲取装置中深水管18的另一端借助夹箍24与橡胶管25紧密连接，橡胶管25是内部夹有金属丝网的胶管，能承受3兆帕的压力。橡胶管25经辊轴23由卷扬机22卷绞，或上收或下放，以调整汲入海水的深度。橡胶管25的末端与过滤网头21管连接，成为冷海水的吸入口。当海船航行在渤海海域时，过滤网头21保持在10-12米的深度，当海船航行在中国沿海的其它海域，过滤网头21保持在50-80米的深度，当海船航行在外海或其它海域时，保持在80-100米的深度，过滤网头21输出的深度依流量/温度测量点19获得的水温读数确定。

深水管18可以选用耐海水腐蚀的不锈钢管或价格低廉的热浸渗铝钢管。深水管18和夹有金属丝网的橡胶管25公称直径为65毫米。若所需海水流量更大，可采用两根或三根并列。

在本发明海船空调系统工作时，空调舱室使用过的空气，由回风进口1流入，新鲜空气由新风进口2流入，两股空气经过调风门3流过空气过滤器5，过滤后的空气在风机6的负压作用下流过风机6，进入空气冷却器7。空气冷却器7是水冷式的，冷媒是天然的次表层深度冷海水。冷海水由下而上穿过空气冷却器7中的翅片管，空气横向掠过翅片管的外侧，充分吸收冷海水的冷量，在降温的同时流向挡水板9，然后流经空气分配室10而进入送风管11。空气在空气冷却器7中被冷却时，一部分含湿量凝结为水，沿翅片管留下，经过挡水板9时，由于流道的曲折也有一部分水分流下。两股凝结水都通过泄水管8排出。送风管11内流出的冷空气将引入各个舱室的出风口，发挥空调降温的作用。由次表层深度引入的海水经进水阀15被海水泵12泵出，经出水阀13、海水管20，由底部进入空气冷却器7，再由顶部流出空气冷却器7，然后排入大海。

当流量/温度测量点19上测取的流量明显减小时，说明深水管18管段发生阻塞现象，应打开浅水进水阀16和回扬阀14，关闭进水阀15和出水阀13，由浅水管17吸入浅水深度的海水，被海水泵12经回扬阀14泵入深水管18，再流回大海的次表层深度。这时的海水回扬过程将冲洗深水管18管段，达到疏通管道的目的。疏通以后，进水阀15和出水阀13又打开，进入正常工作状态，回扬阀14和浅水进水阀16又关闭，切断回扬回路。

Claims (5)

1.一种利用次表层海水冷量的海船空调系统，由空气处理装置、海水输送装置和海水汲取装置三部分组成，空气处理装置包括回风进口(1)、新风进口(2)、调风门(3)、空气混合室(4)、空气过滤器(5)、风机(6)、空气冷却器(7)、泄水管(8)、挡水板(9)、空气分配室(10)和送风管(11)；海水输送装置包括海水泵(12)、出水阀(13)、回扬阀(14)、进水阀(15)、浅水进水阀(16)、浅水管(17)、深水管(18)、流量/温度测量点(19)和海水管(20)；海水汲取装置包括过滤网头(21)、卷扬机(22)、辊轴(23)、夹箍(24)和橡胶管(25)，其特征在于，空气处理装置是一个横置的圆筒，其左端并列着回风进口(1)和新风进口(2)，顺着空气的流动方向从左至右依次安置调风门(3)、空气混合室(4)、空气过滤器(5)、风机(6)、空气冷却器(7)、挡水板(9)、空气分配室(10)，其右端并列着数个送风管(11)，其中空气冷却器(11)采用水冷式，其冷媒是来自次表层深度的冷海水；海水泵(12)的出口通过出水阀(13)、海水管(20)与空气处理装置中的空气冷却器(7)底部相连，空气冷却器(7)顶部与大海相通；海水泵(12)的进口通过进水阀(15)与深水管(18)的一端连接；海水吸取装置安装在甲板(26)上，在海水吸取装置中，深水管(18)的另一端借助夹箍(24)与橡胶管(25)紧密连接，橡胶管(25)经辊轴(23)由卷扬机(22)卷绞，橡胶管(25)的末端与过滤网头(21)连接，过滤网头(21)是次表层冷海水的吸入口。

2.根据权利要求1所述的利用次表层海水冷量的海船空调系统，其特征是所述的海水输送装置中海水泵(12)的出口还通过回扬阀(14)与深水管(18)的一端相通，海水泵(12)的进口还通过浅水进水阀(16)与浅水管(17)相连，浅水管(17)的末端插入海水中2米深处。

3.根据权利要求1所述的利用次表层海水冷量的海船空调系统，其特征是橡胶管(25)是内部夹有金属丝网的橡胶管，能承受3兆帕的压力，深水管(18)可以选用耐海水腐蚀的不锈钢管或价格低廉的热浸渗铝钢管，深水管(18)和橡胶管(25)公称直径为65毫米，若所需海水流量更大，可采用两根或三根并列。

4.根据权利要求1所述的利用次表层海水冷量的海船空调系统，其特征是在靠近出水阀(13)的海水管(20)内设置有流量/温度测量点(19)。

5.根据权利要求1所述的利用次表层海水冷量的海船空调系统，其特征是空气处理装置中的每相邻两个部件间都留有一定的距离，作为缓冲混合空间，风机(6)的流入和流出段设置锥面型过渡管，空气冷却器(7)和挡水板(9)的下沿布置有集水空间并与泄水管(8)连通。

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