“海狼号”游艇空调的选择

对于一艘游艇来说，其所用电器的选择需要综合考虑多方面因素，比如电器本身的用电量、电器的防潮抗腐蚀能力、电器的规格尺寸大小以及电器本身与游艇内饰环境是否搭配等。下面将以如何选取空调为例，详细介绍“海狼号”游艇在选定空调时的计算过程。

1）空调的热负荷计算

（1）环境条件。

“海狼号”游艇是一艘面向国际市场的游艇，因此在选择工况时都按最高等级选取：即夏季选取无限航区，冬季选取无限航区。在计算夏季空调得热量时，将室内温度设定为18℃。其主要参数如表7-2所示。

表7-2 舱内外空气设计条件及海水设计温度

（2）新鲜空气量。

空调舱室每人最小补充外界新鲜空气量按国际标准化组织（ISO）的要求选取如表7-3所示，舱内人数按计算定员人数。

表7-3 每人每小时最小外界新鲜空气量

各舱室满足每人最小新鲜空气量（见表7- 4）要求的送风量按下式计算：

qvf＝q′vfnp／a （71）

式中，qvf为满足最小新鲜空气量要求的送风量（m3／h）；为每人每小时最小外界新鲜空气量（m3／h）；np为舱内计算人数；

a为新风比，a≥0．5，无量纲。

表7-4 每人每小时最小外界新鲜空气量

（3）空调舱内得热量。

①舱室热量：对于夏季空调工况，各舱室得热量分别来自传入热、人体热、照明热、设备热及食物热。为了计算热平衡送风量，下面对各舱室的得热量进行计算。

a．夏季工况传入热按下式计算：

Q＝∑ΔT（KvAv＋KgAg）（72）

式中，Q为热量（W）；ΔT为舱室间温差（℃）（无相邻舱室的舱壁温差＝舱内外设计温差；有相邻舱室的舱壁温差＝非空调区域或舱室夏季设计温度t－舱内设计温度）；Kv为相对于表面积Av的总传热系数［W／（m2·K）］（按表7- 5选取）；Av为除窗后的表面积（m2）；Kg为相对于表面积Ag的总传热系数［W／（m2·K）］（按表7-5选取）；Ag为窗及其100mm外框一圈表面积（m2）。

b．夏季辐射增热量按下式计算：

QS＝∑（Kv·Av·ΔtR）＋∑（AR·Gs）（73）

式中，QS为辐射增热量（W）；Av为露天日射表面积（不包括窗面积）（m2）；Kv为相对于表面积的总传热系数［W／（m2·K）］（按表7-5选取）；ΔtR为由太阳辐射引起的表面温升（℃）（按表7-6选取）；AR为露天日射的玻璃窗面积（m2）；Gs为玻璃舷窗单位面积因太阳辐射附加热（W／m2）（按表7-7选取）。

得到舱内各部分传入热量如表7-9所示。

表7-5 结构传热系数

注：所有壁面、构架等毫无例外地加以隔热。

表7-6 舱外水平暴露面及舷侧和围壁在日射下的表面温升ΔtR

表7-7 玻璃舷窗单位面积因太阳辐射附加热

注：如采用反射玻璃、双层真空玻璃时，值将减小。

表7-8 舱内传入热量

②人体散发热量：人体散发出的热量按下式计算：

qp＝qps＋qpl＝np（qps′＋q′pl）（74）

式中，qp为每个舱室内计算人数人体发热量（W）；qps为每个舱室内计算人数人体散发显热量（W）；qpl为每个舱室内计算人数人体散发潜热量（W）；q′ps，qpl′为舱内27℃时每位人体散发的显热量、潜热量（W）；np为每个舱室内的计算人数。

本艇在各舱室的人体发热量（见表7-9）选取时是按恶劣条件选择的，即中等强度活动。

表7-9 人体散发热量

③照明热量：本艇的各个舱室均有透光玻璃，且在各舱室中安装的是LED照明灯具。因为LED灯具发热量很低，所以本艇的照明热量忽略不计。

④舱内设备发热量如表7-10所示。

表7-10 舱内设备发热量

⑤食物热如表7-11所示。

表7-11 食物热

（续 表）

⑥空调舱内总得热量（见表7-12）：每个舱室的总得热量按下式计算：

q＝qt＋qp＋ql＋qθ＋qf（75）

式中，qt为舱内传入热量（W）；qp为人体散发热量（W）；ql为照明热量（W）；qθ为舱内设备发热量（W）；qf为食物热（W）。

表7-12 汇总热量

（4）游艇冬季采暖计算。

按下式计算：

q′＝∑ΔT（Δkv·Av＋kg·Ag）（76）

式中，q′为传出热量（W）；ΔT为舱室间温差（℃）（无相邻舱室的舱壁温差＝舱内外设计温差；有相邻舱室的舱壁温差＝舱内设计温度－非空调区域或舱室冬季设计温度t）；Ag为相对于表面积Av的总传热系数［W／（m2·K）］；Av为除窗后的表面积（m2）；kg为相对于表面积的总传热系数［W／（m2·K）］；kv为窗及其100mm外框一圈表面积（m2）。

舱内各部分传出热如表7-13所示。

表7-13 舱内传出热

2）空调舱室送风量计算

（1）夏季工况送风量（见表7-14）。夏季工况各舱室热平衡所需送风量按下式计算：

qv＝3600q／caρaΔT （77）

式中，qv为每个舱室夏季工况热平衡所需送风量（m3／h）；q为每个空调舱室传入热（W）；ca为空气质量热容，1005J／（kg·K）；ρa为空气密度，1．2kg／m3；ΔT为季空调设计送风温差，取10K。

表7-14 夏季工况送风量

（2）冬季采暖工况各舱室热平衡送风量如表7-15所示。冬季采暖工况各舱室热平衡送风量按下式计算：

qv′＝3600q′／caρaΔT′ （78）

式中，q′为每个舱室冬季工况传出热量（W）；ca为空气质量热容，1005J／（kg· K）；ρa为空气密度，1．2kg／m3；ΔT′为冬季采暖温差，取22K。

表7-15 冬季工况送风量

3）汇总

通过上述计算，将计算结果汇总如表7-16所示。

表7-16 汇总送风量

4）空调配备

本艇采用中央空调控制系统，主要包含两大部分：船用模块式冷热水机和各落地式风机盘管。

根据上文计算得到制冷制热总量。在机舱内安装一套上海欧星机电设备有限公司的OC48TC Z模块式冷热水机对循环水进行加热或冷却，它的额定制冷制热量是48000Btu／h（1W＝3．412Btu／h）。机组制冷时可输出7℃的冷水，制热时可输出45℃的热水。其热泵循环系统在4℃以上的海水温度能有效地制热。由分别安装在主甲板及下甲板的6台落地式风机盘管对各舱室进行空气调节。

为了响应节能减排的绿色生活，游艇中可以配备智能控制系统，它能根据一天当中人的舒适度自动调节室内预设温度，这样可以比室内恒温节约更多的能源（比如，冬天一天中温度比较高时，就可以减小预设温度、减少空调的负荷而节能）。如果想要更好更高效率的实现节能，则可以选用性能好、能效等级高的变频空调。