一种船用集中式空调装置及送风温湿度调节方法与流程

1.本发明涉及舰船舱室大气环境控制技术领域，具体涉及一种船用集中式空调装置及送风温湿度调节方法。


背景技术：

2.集中式空调装置是用于舰船集体防护区域的集中送风式空调器，空调冷源来自于冷媒水系统、热源来自于日用蒸汽系统；所有的热湿交换均在空调装置内完成，新风和回风混合后在空调装置内经过冷却(除湿)或加热(加湿)处理，处理后的空气通过风管送往集体防护区域内空调舱室的布风器，进而调节舱室内部空气参数。夏季工况时，集中式空调装置可对集体防护区域内各舱室的空气进行降温、降湿调节；冬季工况时，集中式空调装置可对集体防护区域内各舱室的空气进行升温、加湿调节；其他时间为过渡工况。基于舰船集体防护区域舱室大气环境的设计要求，需要为船员提供一个舒适的工作环境，保证舱内温湿度在设定范围内，因此需要根据外界大气环境和舱内热负荷情况不断调整集中式空调的送风温湿度。
3.目前，常见的空调装置有独立式空调器和变风量空调器。针对舰船集体防护区域内空调舱室温湿度的控制要求，对比参考其他类型的空调装置，独立式空调器基于回风温度控制送风温湿度的控制精度不高，变风量空调器基于每个舱室环境参数控制送风温湿度的控制程序复杂、成本高。因此，有必要设计一种新的船用集中式空调装置及温湿度调节方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种控制精度高的船用集中式空调装置及送风温湿度调节方法。
5.本发明采用的技术方案为：一种船用集中式空调装置，包括进风混合箱、出风静压箱、通风机和控制箱，所述进风混合箱分别设有新风口和回风口；所述出风静压箱内部分隔为左腔体和右腔体，左腔体内沿空气流动方向布置有空气冷却器、空气加热器和干蒸汽加湿器，所述右腔体内安装有通风机，通风机的入口位于干蒸汽加湿器的下游，右腔体设送风口，送风口通过送风管道与船舶的舱室连通，舱室通过回风管道与回风口连通；所述回风口和送风口分别设置温湿度传感器，各温湿度传感器、空气冷却器、空气加热器和干蒸汽加湿器均分别与控制箱内的plc控制器相连。
6.按上述方案，所述新风口分别与外界新风管道和滤毒新风管道连通，外界新风管道上配置有外界新风阀，滤毒新风管道上配置有滤毒新风阀。
7.按上述方案，在所述舱室内设置有与plc控制器相连的温湿度传感器，该温度传感器用于检测对应舱室内的温度和湿度信号，并将该温度和湿度信号发送至plc控制器。
8.按上述方案，所述船用集中式空调装置还设有配电箱，配电箱位于进风混合箱的顶部，且配电箱与进风口错开布置；配电箱分别通过电线与空气冷却器、空气加热器、干蒸
汽加湿器和plc控制器相连。
9.按上述方案，所述空气冷却器采用冷媒水冷却，空气冷却器配置的冷媒水管道上设有与plc控制器相连的冷媒水电动三通阀，plc控制器控制冷媒水电动三通阀的开度调节冷媒水的流量。
10.按上述方案，空气加热器采用电加热和蒸汽加热这两种加热方式，空气加热器配置的蒸汽管道上配置有与plc控制器相连的蒸汽电动二通阀，plc控制器控制蒸汽电动二通阀的开度调节蒸汽流量。
11.按上述方案，干蒸汽加湿器配置的蒸汽管道上配置有加湿电磁阀，plc控制器控制加湿电磁阀的开度调节流出蒸汽的流量。
12.本发明还提供了一种基于如上所述的船用集中式空调装置的送风温湿度调节方法，该方法为：选取若干不同类型的空调舱室作为典型舱室，典型舱室内的温湿度传感器检测对应舱室内的实时温度和湿度，并将该实时温湿度信号发送至plc控制器；plc控制器接收各温湿度传感器发送的温度和湿度信号，计算各舱室的平均实时温度和平均实时湿度，并将舱室的平均实时温度和平均实时湿度分别与plc控制器内设置舱室的温度设定值和湿度设定值进行对比分析计算，向空气冷却器、空气加热器和干蒸汽加湿器输出动作指令，直至舱室的平均实时温湿度与plc控制器内设置舱室的温湿度设定值相比，误差在可接受的范围内。
13.按上述方案，夏季工况下，混合风经过空气冷却器时被降温、除湿，当检测到送风温度低于温度设定值，空气加热器对混合风进行加热；当舱室内的温湿度传感器检测到舱室内的温度高于温度设定值时，plc控制器控制冷媒水电动三通阀增大冷媒水流量，降低送风温度；冬季工况下，混合风经过空气加热器时被升温，当检测到舱室温度高于温度设定值时，plc控制器控制蒸汽电动二通阀降低蒸汽流量，降低送风温度；当检测到舱室湿度低于湿度设置值时，plc控制加湿电磁阀增大加湿蒸汽量，对混合风进行加湿。
14.按上述方案，夏季工况下，当回风温度高于舱室温度时，plc控制器控制冷媒水电动三通阀提高冷媒水流量；冬季工况下，当回风温度低于舱室温度时，plc控制器控制蒸汽电动二通阀提高蒸汽流量。
15.本发明的有益效果为：本发明针对舰船集体防护区域内的空调舱室环境控制要求，将基于回风温湿度控制和基于舱室温湿度控制这两种方式结合起来集成设计，在送风口、回风口和典型舱室处设置温湿度传感器，基于回风温(湿)度、送风温(湿)度和典型舱室温(湿)度三个数值来控制送风温湿度，保证典型舱室温(湿)度在设定范围内，同时限定空调送风温度的最高值和最低值，提高船员舒适度；各舱室送风调节及各相关管道的空气温湿度由同一个plc控制器进行监测调控，这种集中控制设计响应速度快，控制精度高，结构及操作简单。
附图说明
16.图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
17.图2为本实施例的送风温湿度控制示意图。
18.其中：1-控制箱；2-出风静压箱；3-干蒸汽加湿器；4-通风机；5-空调箱体；6-空气加热器；7-空气冷却器；8-回风口；9-温湿度传感器；10-进风混合箱；11-配电箱；12-外界新
风阀；13-滤毒新风阀；14-冷媒水电动三通阀；15-蒸汽电动二通阀；16-加湿电磁阀；17-plc控制器。
具体实施方式
19.为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
20.如图1所示的一种船用集中式空调装置，包括进风混合箱10、出风静压箱2、通风机4和控制箱1，所述进风混合箱10分别设有新风口和回风口8；所述出风静压箱2内部分隔为左腔体和右腔体，左腔体内沿空气流动方向布置有空气冷却器7、空气加热器6和干蒸汽加湿器3，所述右腔体内安装有通风机4，通风机4的入口位于干蒸汽加湿器3的下游，右腔体设送风口，送风口通过送风管道与船舶的舱室连通，舱室通过回风管道与回风口8连通；所述回风口8和送风口分别设置温湿度传感器9，各温湿度传感器9、空气冷却器7、空气加热器6和干蒸汽加湿器3均分别与控制箱1内的plc控制器17相连。
21.优选地，所述新风口分别与外界新风管道和滤毒新风管道连通，外界新风管道上配置有外界新风阀12，滤毒新风管道上配置有滤毒新风阀13。
22.本实施例中，外界新风(或滤毒新风)和来源于舱室的回风进入进风混合箱10内混合，依次经过空气冷却器7、空气加热器6和干蒸汽加湿器3后进入通风机4，自通风机4流出后经送风管道流入船舶各舱室。本实施例包括舱室a、舱室b和舱室c；出风静压箱2和进风混合箱10组合成空调箱体5。
23.本实施例中，回风口8和送风口处的温湿度传感器9分别用于检测回风口8和送风口处空气的温度和湿度，并将温度和湿度信号发送至plc控制器17；所述plc控制器17接收各温湿度传感器9发送的温度和湿度信号，并计算分析，控制空气冷却器7、空气加热器6和干蒸汽加湿器3工作。
24.优选地，在所述舱室内设置有与plc控制器17相连的温湿度传感器9，该温度传感器用于检测对应舱室内的温度和湿度信号，并将温度和湿度信号发送至plc控制器17。
25.优选地，所述船用集中式空调装置还设有配电箱11，配电箱11位于进风混合箱10的顶部，且配电箱11与进风口错开布置；配电箱11分别通过电线与空气冷却器7、空气加热器6、干蒸汽加湿器3和plc控制器17相连。
26.本实施例中，空气冷却器7用于冷却空气，空气加热器6用于加热空气，干蒸汽加湿器3用于产生蒸汽加湿空气。空气冷却器7、空气加热器6和干蒸汽加湿器3均为现有常见设备，其中空气冷却器7采用冷媒水冷却，空气冷却器7配置的冷媒水管道上设有与plc控制器17相连的冷媒水电动三通阀14，plc控制器17控制冷媒水电动三通阀14的开度调节冷媒水的流量，从而调节出风静压箱2内空气的温度。空气加热器6采用电加热和蒸汽加热这两种加热方式，其中夏季采用电加热，冬季采用蒸汽加热；空气加热器6配置的蒸汽管道上配置有与plc控制器17相连的蒸汽电动二通阀15，plc控制器17控制蒸汽电动二通阀15的开度调节蒸汽流量，从而调节出风静压箱2内空气的温度。干蒸汽加湿器3配置的蒸汽管道上配置有加湿电磁阀16，plc控制器17控制加湿电磁阀16的开度调节流出蒸汽的流量，从而调节出风静压箱2内空气的湿度。
27.一种基于如上所述船用集中式空调装置的送风温湿度调节方法，该方法为：选取若干不同类型的空调舱室(工作舱室、公共住舱、公共活动舱室)作为典型舱室，典型舱室内
的温湿度传感器9检测对应舱室内的实时温度和湿度，并将该实时温湿度信号发送至plc控制器17；所述plc控制器17接收各温湿度传感器9发送的温度和湿度信号，计算各舱室的平均实时温度和平均实时湿度，将舱室的平均实时温度和平均实时湿度分别与plc控制器17内设置舱室的温度设定值和湿度设定值进行对比分析计算，利用pid控制方法，对外输出数字信号，经d/a转换后向空气冷却器7、空气加热器6和干蒸汽加湿器3输出动作指令(具体地，plc控制器17控制冷媒水电动三通阀14、蒸汽电动二通阀15和加湿电磁阀16动作)，从而达到调节进入各舱室的空气温湿度的目的，直至舱室的平均实时温湿度与plc控制器17内设置舱室的温湿度设定值相比，二者差值在设定的误差范围内。
28.本发明中，plc控制器17监测并在控制面板显示多个典型舱室内的实时温湿度数值，剔除“坏值”(温湿度传感器9故障导致温湿度数值明显不合理)，将剩余舱室的温湿度算术平均值作为集体防护区域舱室的平均实时温度和平均实时湿度，并与舱室的温度设定值和湿度设定值进行对比分析计算。
29.本发明用于集体防护区域内各空调舱室的空气集中处理，将外界新风及舱内回风混合并经过热湿处理后输送至各空调舱室内的布风器，使空调舱室的空气满足人员的舒适性要求及设备的工作环境要求。本发明按照平战结合的原则运行：平时正常环境下，外界新风阀12开启，滤毒新风阀13关闭，外界新风直接进入进风混合箱10；核生化环境下，外界新风阀12关闭，滤毒新风阀13开启，外界受污染的空气经过滤毒通风装置处理达标后进入进风混合箱10。新风与来自回风口8的回风在进风混合箱10内混合，混合风依次经过空气冷却器7、空气加热器6和干蒸汽加湿器3，依次被冷却(除湿)、加热和加湿处理，被处理后的空气被通风机4送至各个空调舱室。
30.在平时正常环境下，新风和各空调舱室的回风在进风混合箱10内混合，混合风依次经过空气冷却器7、空气加热器6和干蒸汽加湿器3，由通风机4经风管送至各空调舱室。
31.夏季工况下，混合风经过空气冷却器7时被降温、除湿，当检测到送风温度低于温度设定值，空气加热器6(内置电加热丝)对混合风进行加热；当舱室内的温湿度传感器9检测到舱室内的温度(湿度)高于温度设定值时，plc控制器17控制冷媒水电动三通阀14增大冷媒水流量，降低送风温度(湿度)。
32.冬季工况下，混合风经过空气加热器6时被升温，当检测到舱室温度高于温度设定值时，plc控制器17控制蒸汽电动二通阀15降低蒸汽流量，降低送风温度，反之亦然；当检测到舱室湿度低于湿度设置值时，plc控制加湿电磁阀16增大加湿蒸汽量，对混合风进行加湿，反之亦然。
33.回风口8位置设有温湿度传感器9，监测显示空调回风温度和湿度，对回风温湿度与舱室温湿度数值进行对比。夏季工况下，当回风温度高于舱室温度时，plc控制器17预先动作，控制冷媒水电动三通阀14提高冷媒水流量，提高空调反应速度，维持舱室温度稳定性。冬季工况下，当回风温度低于舱室温度时，plc控制器17预先动作，控制蒸汽电动二通阀15提高蒸汽流量，提高空调反应速度，维持舱室温度稳定性。集中式空调装置出风口设有温湿度传感器9，监测显示空调出风温湿度，并限制空调出风温度上限为38℃、下限为露点温度+2℃，当出风温度超过38℃时关闭蒸汽电动二通阀15，当出风温度低于设定值时，调小或关闭冷媒水电动三通阀14。
34.最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管
参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。