利用次表层海水冷量的海船空调系统技术方案

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。本发明专利技术包括空气处理装置、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。该发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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

技术介绍
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”的专利技术专利，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。
技术实现思路
为了克服已有技术的不足和缺陷，本专利技术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。本专利技术是通过下述技术方案实现的。本专利技术由空气处理装置、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。本专利技术具有实质性特点和显著进步。该专利技术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是本专利技术的海船空调系统空气处理装置结构原理图。图2是本专利技术的海船空调系统海水输送装置结构示意图。图3是本专利技术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。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施作进一步描述。如图1、图2、图3所示，本专利技术海船空调系统，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。若所需海水流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马捷，杜乐乐，陈峻，倪园芳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]