1、毕业论文开题报告轮机工程基于热舒适的船舶空调节能设计参数优化一、选题的背景与意义当今世界，各个国家都面临着能源危机，因此对节能技术的研究和应用十分重视。具体到船舶航运业上是在保证船舶在安全可靠的运行前提下实现最大节约能源的目的。船舶空调系统自19世纪末开始得到应用至今，已经成为船舶设备中不可缺少的组成部分。空调系统经过对室外空气的一系列处理，确保舒适健康的船舶舱室微气候环境，同时也为船上各种设备的正常运转建立保障。船舶空调热舒适研究是以船上人员为核心，在满足热舒适评价指标（THERMALCOMFORTINDEX）对室内空气状态要求的前提下，通过空调系统建立良好的室内环境，以得到提高船上人员工作
2、效率的目的，使乘客的心情愉悦，而且能够大幅度的降低人们海上工作和旅行的劳累度。另外。船舶暖通空调的耗能在整条船的能耗中占有很大的比例，这一比例大约为1540因季节不同和船型的不同而产生差别，结合这两方面来说，从船舶空调实际情况出阿发，进行热舒适的节能研究是十分有必要的。鉴于当今国内乃至国际航运业的激烈竞争，还有造船和运营的成本已经逐渐成为各国船舶行业竞争的关键因素；与此同时，人类对健康舒适的生活环境的追求不断的白热化。以上这些都迫使船舶空调技术要迅猛发展，不仅要在能源利用、能源的节约和回收、改进空调设备的工作性能、提高系统的综合能量利用效果等方面继续研究和开发，而且要在更广的范围内，研究创造出
3、有利于人体健康和适合人们工作和生活的热舒适条件。本文主要研究的是从满足适宜的热舒适度和实现高效节能效果出发，运用船舶空调设计、运营中的先进技术，以实现船舶空调经济效益和社会效益双赢的目的。二、主要内容与基本要求1热舒适计算热舒适假设计算PMV和PPD时，作以下假设1乘客在舱室内的活动状态为静坐休息,新陈代谢率M58W/M2。2乘客夏季一般穿短衫、中长短裤,服装热阻RCL为05CLO,即0775M2K/W，此时，穿衣人体外表面积与裸露人体表面积之比FCL约为2。3最小新风量取40M3/人H,空气流速取02M/S,送风温差取12。2系统负荷计算1太阳光对实验室的辐射角度是不断变化的，围护结构渗透传
4、热属非稳态传热。为简化成稳态传热问题，计算实验室房间的渗透传热时，分别采用1300和1400时的辐射照度，舱外空气温度取35，相对湿度取80。2实验室ADEH，BCFG及甲板CDEF侧均为与该室温、湿度相同的舱室；ABCD侧为走廊，与室内温差，EFGH侧为外立面，这两侧壁面的隔热结构均为50厚的岩棉墙板、25MM厚的岩棉扶强材和22MM厚的岩棉板内壁，传热系数K110W/M2；ABGH顶为日晒A60甲板，隔热结构为75MM厚的岩棉甲板，MM厚的岩棉梁和2530MM厚的复合岩棉板天花板，热系数K080W/M2。3EFGH实验室有一扇圆形双层普通玻璃窗，内有遮阳设施，面积113M2，传热系数K35
5、W/M2太阳辐射得热量为210W/M24舱室内照明设备仅有白炽灯，散热量取15W/M24按照实际情况选取不同温度下的人体散热量和量。三、研究的方法与技术路线本论文主要研究的是热舒适下船舶空调的节能研究，以国内外关于热舒适研究的理论成果和实验调查获得结论，并结合船舶空调自身的特点，力争找到可实现船舶空调高舒适度且低能耗的技术，以丰富我国船舶空调行业的理论研究。评价研究是指依据明确的目的和目标，测量对象的功能、品质和属性，对评价对象做出价值性的判断的研究方法。本项目采用理论分析和实验相结合的方法进行系统的循环播空调舒适和节能研究，以国际舒适研究和现代空调智能控制理论为指导，根据目前广泛采用的热舒适
6、研究过程，结合实船考察，建立适用于船舶空调的热舒适评价模型，热舒适指标控制策略和空调节能分析。技术路线首先，本文对国内外的研究成果进行分析，得出船舶空调热舒适发展的总体方向，然后分析影响船舶空调热舒适的因素，最后分析如何让对船舶空调既满足适宜的热舒适度，又能达到节能的目的，真正地实现船舶空调经济效益和社会效益双赢。四、研究的总体安排与进度2010111020101120下达毕业论文任务书。2010120120101231学生撰写文献综述。2011122120110110撰写开题报告。2011030120110305毕业论文开题论证。2011031020110313初期检查20110313201
7、10315收集资料，撰写论文。2011031520110320中期检查2011032520110512修改毕业论文。20110513终稿，上交毕业论文。2011051420110523各答辩小组完成毕业论文评审。毕业论文答辩五、主要参考文献4、参考文献敖晨阳，李达仁，张宁船用溴化锂吸收式制冷机应用研究机电设备，（）2吴伯才船舶柴油机余热的利用浙江海洋学院学报自然科学版，（）王涛，宋巍冷热电联产技术的讨论辛长平溴化锂吸收式制冷机实用教程北京电子工业出版社，谭辉平溴化锂吸收式制冷机的节能途径节能技术，（）6刘晓晨船舶空调节能措施探讨青岛远洋船员学报，2007，28（2）29457甘念重,李格升船舶
8、空调利用余热制冷的热经济性分析武汉理工大学学报（交通科学与工程版）,2010,3428348378邢娜，刘红敏基于热舒适条件下的船舶空调节能研究，上海海事大学9龚金明，刘道平，谢应明，李刚，汤成伟制冷设备中进行能效比区域划分的初步探讨，上海理工大学制冷技术研究所10朱波，胡强生空调系统节能的分析与研究浙江交通职业技术学院,杭州311112。11TOMOHIKOSAKAOA,YOSHIKISHIMOMURAB,1SERVICEENGINEERINGANOVELENGINEERINGDISCIPLINEFORPRODUCERSTOINCREASEVALUECOMBININGSERVICEANDPR
9、ODUCT12NHWONG,HFERIADI,PYLIM,KWTHAM,CSEKHAR,KWCHEONGTHERMALCOMFORTEVALUATIONOFNATURALLYVENTILATEDPUBLICHOUSINGINSINGAPORE13厉和凤，徐建华船舶空调中的温湿度控制浙江水产学报，199814周亚杰,吴昊室内热舒适性与室内空气参数的关系探讨J武汉船舶职业技术学院学报,20055242615叶国栋舒适空调中的热舒适指标控制研究D长沙湖南大学,200516全国船舶标准化技术委员会GB3/Z33083船舶空调系统设计方法S北京中国标准出版社,198317赵耕贤,郑君镐船舶设计实用手册结
10、构分册M北京国防工业出版社,199951853418王乃义船舶空调原理与设备M哈尔滨哈尔滨工程大学出版社,200119李安桂特种空调机M北京科学出版社,20013541,657920ISO7730MODERATETHERMALENVIRONMENTDETERMINATIONOFTHEPMVANDPPDINDICESANDSPECIFICATIONOFTHECONDITIONSFORTHERMALCOMFORTSGENEVAINTERNATIONALSTANDARDORGANIZATION,198421闫斌,郭春信,程宝义,等舒适性空调设计参数的优化J暖通空调,1999,291444522DA麦
11、金太尔惟定译室内气候上海科学技术出版社，198823弓南，刘学民，胡岚对热舒适、空气质量及能耗的模拟研究J建筑热能通风空调2004，L2390一9324中欢迎，秦萍，董军环境因素对PMV指标的影响分析J制冷与空调，2003，427一29，3925裕赞品，晓杰，涂光各空气流速对人体热舒适影响的研究J兰州大学学报，2003,23995一9926裕赞品，涂光备强化室内空气流动以改善热舒适的节能研究J暖通空调2004，434，14一1827门斌，郭春信，程宝义，等舒适性空调设计一参数的优化J暖通空调，1999，29L44一4528刘斌，杨昭，朱能，蒋薇舒适性与空调能耗研究J大津大学学报，2003，36
12、4489一49229GB/2330一83船舶空调系统设计方法，北京国家标准出版社，198330王乃义，编著船舶空调原理与设备M哈尔滨哈尔滨一程学院出版社，2001毕业论文文献综述轮机工程基于热舒适的船舶空调节能设计参数优化一、研究历史和国内外研究现状述评1、资料来源简介本文采用文献资料法。资料充分，研究的结果就可靠。因此，本人在研究中对资料的收集将采取几种方式利用本人在船实习期间积累的经验和曾收集到的资料，进行分类整理；从国际互联网上搜索有关信息；通过学校图书馆查询各类期刊、学术报告、学位论文等获取信息；采访有关人士，咨询老师。根据相关资料，进行分析研究，找出基于热舒适船舶空调节能设计参数优化
13、的可行办法。2、国内研究的现状我国在热舒适研究上起步较晚，但颇具成果，我国学者分别从概念定义、计算机模拟、热舒适指标的应用、热舒适和空调耗能、以热舒适为目标的控制等多方面进行了不同程度的研究。首先在热舒适概念上，学者们一致认为热舒适是一个相对的、动态的个人对热环境的主观感受与评价，并赞成热环境影响工作效率的观点。2000年大学赵荣义教授指出在人体热反应中存在着对热舒适和热感觉的模糊认识，并分析了热舒适与热感觉的不同含义。2003年。陈晓春从生理学和心理学的角度分析了热舒适产生的过程，探讨了热舒适、健康与环境之间的关系，指出了稳定、适宜的环境不一定利于健康。影响热舒适的因素可以分为环境和认为的两
14、个方面，前者包含了温度、湿度、空气流速和辐射温度等，后者则主要包括服装因素，生理因素（主要指新陈代谢率、出汗率等）和心理因素三个方面。王春，夏一哉研究了相对湿度和空气流速对热舒适的影响，申欢迎则研究侧重环境因素对PMV指标的影响，队认为的因素主要集中在服装热阻的研究上。东华大学的刘丽英通过数值模拟建立了人体人感觉模型，并且进行了计算机仿真研究。计算机模拟已经开始运用FLUENT、PHOENICS等CFD软件。对于热舒适指标，国内研究主要侧重于对各种指标进行对比、结合我国气候和地域状况，进行热舒适现场研究以便拟合出我国人群的热舒适评价指标和运算方法。在热舒适和空调耗能方面，研究主要集中在对室内设
15、计参数的优化，以达到于热舒适的节能。弓南等通过7种室内设计温度和新风量组合对热舒适和建筑耗能的研究，提出了合理的室内设计温度和风量取值的方法。刘斌等研究了温度和相对湿度对人体热舒适的影响，分析了热舒适性和空调负荷之间的关系。3、国外研究的现状美国采暖制冷协会标准把热舒适定义为“人体对热环境表示满意的状况”。热舒适模型的研究基本上是围绕FANGER的稳态能量平衡模型和GAGGE等的两段式瞬态能量平衡模型进行的。其中在1982年FNGER把人体热舒适与人体变量相结合，提出了人体在热环境中处于热平衡状态，建立了稳态能量平衡模型，并且提出了PMV（PREDICTEDMEANVOTE）模型和PPD（PR
16、EDICATEDPERCENTDISSATISFIED）指标。韩国的MSJANG等人分别针对25、100、250等5种不同吨位的船不同季节下，不同舱室人体活动量、衣服热阻事先做了修正，然后根据计算得出的PMV/PPD数值，找出最佳的空气设计参数组合，同时得出利用基于PMV/PPD指标的船舶空调系统设计方法可节能6结论。国外研究说明通过先进的控制方式可以提高热舒适。敖晨阳，李达仁，张宁在船用溴化锂吸收式制冷机应用研究中阐述了溴化锂吸收式制冷剂的工作原理和特点、着重讨论了溴化锂吸收式制冷压缩机利用船上余热的几种可行的方案。我们学院吴伯才老师在浙江海洋学院学报自然科学版，（）所发表的船舶柴油机余热的
17、利用一文中主要阐述了船舶节能的重要性和经济价值，通过分析船舶余热的成分，提出了合理利用余热的途径王涛，宋巍的冷热电联产技术的讨论介绍了冷热电联产的原理机特点。冷热电联产系统越来越多的被用在单个建筑物及区域内多个建筑物提供能源上。该系统不仅节能环保，而且在供电安全、缓解电力短缺机改善能源结构等方面提供了有效地措施。辛长平的溴化锂吸收式制冷机实用教程以专业教材的结构形式，从溴化锂吸收式的基础理论开始，介绍了制冷剂的工作原理、工作流程、机组结构、组成部件、构成控制和安装调试办法，以及机组的使用、维护、保养方法和常见故障的排除方式。谭辉平的溴化锂吸收式制冷机的节能途径一文中主要介绍了溴化锂吸收式制冷机
18、的组成及相关影响能耗的因素，并提出了多种节能的途径。刘晓晨在船舶空调节能措施探讨一文中主要针对船舶空调系统耗能较大的现状，认为新造船舶或改装的船舶，应该采用半封闭式制冷压缩机、风机变量调频调节、电子膨胀阀进行制冷装置能量调节和热焓交换以实现更高程度的节能。甘念重,李格升在船舶空调利用余热制冷的热经济性分析一文中提到船舶机舱既是船舶的动力中心，也是船舶的能源中心。然而由于相关技术的限制，作为船舶动力和能源核心的主机，其一次能源利用率并不高，为充分利用主机的余热，分析了船用吸收式空调利用进行制冷的可能方式。并针对不同方式的空调装置进行一次能耗率的计算和比较。龚金明，刘道平，谢应明，李刚，汤成伟在制
19、冷设备中进行能效比区域划分的初步探讨一文中提出了制冷设备能效比（EER）区域划分的概念，以上海、昆明为例，对比分析了两市热泵空调器的才，朱波，胡强生的空调系统节能的分析与研究阐述了通过对船舶空调系统耗能较大的现状分析，从而认为应该对现有船舶在运营过程中加强系统的维护管理，以实现节能增效；对新造船舶或者改装的船舶，应采用压缩机、风机变频技术以及利用电子膨胀阀调节制冷量等实用、安全的新技术，以实现更大程度的节能。厉和凤，徐建华的船舶空调中的温湿度控制一文结合舟山中小型船舶空调系统，提出了实行空调系统温湿度自动控制的较为简便可行的方法。该文主要讲了船舶空调中温湿度控制的目的、单风管一次回风空调系统的
20、温湿度控制和自动控制方法三方面的内容。申欢迎，秦萍，董军的环境因素对PMV指标的影响分析一文主要结合我国大部分地区夏季气温高，湿度大的特点，以大于舒适性空调房间内环境参数的设计规范要求为例，终点分析了环境因素,即空气的湿度、平均辐射温度、空气中水蒸气的分压力（也可称为相对湿度）、空气流速对PMV指标的影响，提出了基于PMV指标的控制方法，比基于恒定温度的传统方法更合理，从而大大改善了室内热环境的舒适度。裕赞品，晓杰，涂光各的空气流速对人体热舒适影响的研究一文主要讲了在温湿度较高的场合，通过加强室内空气的流动可保证热舒适以种最简单的节能方法，通过在实验室内有不同的温湿度与空气流速组合的环境条件下
21、进行热舒适实验以确定在热湿环境下空气流动对受试者热舒适性造成的影响。该文通过统计并加以分析得出了稳定条件下中性温度TSE是263C,热舒适温度TSE是256C。可以接受的空气流速上限为08M/S，则得出了TSE与感觉的线性拟合方程式。结合国内外的研究来说，关于热舒适及基于热舒适的节能参数优化的研究成果相当的丰富，但国内外学者一直也在强调不同环境下热舒适存在着一定的差异，对陆地建筑物热环境的研究成果不能完全反映船舶舱室的热环境。因而船舶空调的热舒适和节能研究需要考虑船舶空调的特殊性来进行研究。4、研究的意义船舶空调装置是保证船舶安全航行和船员生活舒适的重要设备。万吨级以上的远洋船舶空调系统耗电功
22、率约占船舶电网总容量的20，是船舶的砖窑耗能装置。对于占全球贸易货运量90以上的海运业，对于燃油的需求量很大，近几年来，随着国际石油价格不断上涨，船舶的运营成本不断加大，因此，如何实现船舶运营的节能增效，已成为航运界越来越关注的重要课题，作为占船舶耗能总量很大比例的船舶空调系统，如何提高制冷效率，实现能耗的降低以及保证足够的热舒适度这已成为船舶节能研究的一个重要问题。二、本文研究的主要内容1热舒适计算热舒适假设计算PMV和PPD时，作以下假设1乘客在舱室内的活动状态为静坐休息,新陈代谢率M58W/M2。2乘客夏季一般穿短衫、中长短裤,服装热阻RCL为05CLO,即0775M2K/W，此时，穿衣
23、人体外表面积与裸露人体表面积之比FCL约为2。3最小新风量取40M3/人H,空气流速取02M/S,送风温差取12。2系统负荷计算1太阳光对实验室的辐射角度是不断变化的，围护结构渗透传热属非稳态传热。为简化成稳态传热问题，计算实验室房间的渗透传热时，分别采用1300和1400时的辐射照度，舱外空气温度取35，相对湿度取80。2实验室ADEH，BCFG及甲板CDEF侧均为与该室温、湿度相同的舱室；ABCD侧为走廊，与室内温差，EFGH侧为外立面，这两侧壁面的隔热结构均为50厚的岩棉墙板、25MM厚的岩棉扶强材和22MM厚的岩棉板内壁，传热系数K110W/M2；ABGH顶为日晒A60甲板，隔热结构为
24、75MM厚的岩棉甲板，MM厚的岩棉梁和2530MM厚的复合岩棉板天花板，热系数K080W/M2。3EFGH实验室有一扇圆形双层普通玻璃窗，内有遮阳设施，面积113M2，传热系数K35W/M2太阳辐射得热量为210W/M24舱室内照明设备仅有白炽灯，散热量取15W/M24按照实际情况选取不同温度下的人体散热量和量。3、笔者观点笔者认为，当今世界，各个国家都面临着能源危机，因此对节能技术的研究和应用十分重视。具体到船舶航运业上是在保证船舶在安全可靠的运行前提下实现最大节约能源的目的。船舶空调系统自19世纪末开始得到应用至今，已经成为船舶设备中不可缺少的组成部分。空调系统经过对室外空气的一系列处理，
25、确保舒适健康的船舶舱室微气候环境，同时也为船上各种设备的正常运转建立保障。船舶空调热舒适研究是以船上人员为核心吗，在满足热舒适评价指标（THERMALCOMFORTINDEX）对室内空气状态要求的前提下，通过空调系统建立良好的室内环境，以得到提高船上人员工作效率的目的，使乘客的心情愉悦，而且能够大幅度的降低人们海上工作和旅行的劳累度。另外。船舶暖通空调的耗能在整条船的能耗中占有很大的比例，这一比例大约为1540因季节不同和船型的不同而产生差别，结合这两方面来说，从船舶空调实际情况出阿发，进行热舒适的节能研究是十分有必要的。鉴于当今国内乃至国际航运业的激烈竞争，还有造船和运营的成本已经逐渐成为各
26、国船舶行业竞争的关键因素；与此同时，人类对健康舒适的生活环境的追求不断的白热化。以上这些都迫使船舶空调技术要迅猛发展，不仅要在能源利用、能源的节约和回收、改进空调设备的工作性能、提高系统的综合能量利用效果等方面继续研究和开发，而且要在更广的范围内，研究创造出有利于人体健康和适合人们工作和生活的热舒适条件。本文主要研究的是从满足适宜的热舒适度和实现高效节能效果出发，运用船舶空调设计、运营中的先进技术，以实现船舶空调经济效益和社会效益双赢的目的。4、参考文献敖晨阳，李达仁，张宁船用溴化锂吸收式制冷机应用研究机电设备，（）2吴伯才船舶柴油机余热的利用浙江海洋学院学报自然科学版，（）王涛，宋巍冷热电联
27、产技术的讨论辛长平溴化锂吸收式制冷机实用教程北京电子工业出版社，谭辉平溴化锂吸收式制冷机的节能途径节能技术，（）6刘晓晨船舶空调节能措施探讨青岛远洋船员学报，2007，28（2）29457甘念重,李格升船舶空调利用余热制冷的热经济性分析武汉理工大学学报（交通科学与工程版）,2010,3428348378邢娜，刘红敏基于热舒适条件下的船舶空调节能研究，上海海事大学9龚金明，刘道平，谢应明，李刚，汤成伟制冷设备中进行能效比区域划分的初步探讨，上海理工大学制冷技术研究所10朱波，胡强生空调系统节能的分析与研究浙江交通职业技术学院,杭州311112。11TOMOHIKOSAKAOA,YOSHIKISH
28、IMOMURAB,1SERVICEENGINEERINGANOVELENGINEERINGDISCIPLINEFORPRODUCERSTOINCREASEVALUECOMBININGSERVICEANDPRODUCT12NHWONG,HFERIADI,PYLIM,KWTHAM,CSEKHAR,KWCHEONGTHERMALCOMFORTEVALUATIONOFNATURALLYVENTILATEDPUBLICHOUSINGINSINGAPORE13厉和凤，徐建华船舶空调中的温湿度控制浙江水产学报，199814周亚杰,吴昊室内热舒适性与室内空气参数的关系探讨J武汉船舶职业技术学院学报,20055
29、242615叶国栋舒适空调中的热舒适指标控制研究D长沙湖南大学,200516全国船舶标准化技术委员会GB3/Z33083船舶空调系统设计方法S北京中国标准出版社,198317赵耕贤,郑君镐船舶设计实用手册结构分册M北京国防工业出版社,199951853418王乃义船舶空调原理与设备M哈尔滨哈尔滨工程大学出版社,200119李安桂特种空调机M北京科学出版社,20013541,657920ISO7730MODERATETHERMALENVIRONMENTDETERMINATIONOFTHEPMVANDPPDINDICESANDSPECIFICATIONOFTHECONDITIONSFORTHERM
30、ALCOMFORTSGENEVAINTERNATIONALSTANDARDORGANIZATION,198421闫斌,郭春信,程宝义,等舒适性空调设计参数的优化J暖通空调,1999,291444522DA麦金太尔惟定译室内气候上海科学技术出版社，198823弓南，刘学民，胡岚对热舒适、空气质量及能耗的模拟研究J建筑热能通风空调2004，L2390一9324中欢迎，秦萍，董军环境因素对PMV指标的影响分析J制冷与空调，2003，427一29，3925裕赞品，晓杰，涂光各空气流速对人体热舒适影响的研究J兰州大学学报，2003,23995一9926裕赞品，涂光备强化室内空气流动以改善热舒适的节能研究
31、J暖通空调2004，434，14一1827门斌，郭春信，程宝义，等舒适性空调设计一参数的优化J暖通空调，1999，29L44一4528刘斌，杨昭，朱能，蒋薇舒适性与空调能耗研究J大津大学学报，2003，364489一49229GB/2330一83船舶空调系统设计方法，北京国家标准出版社，198330王乃义，编著船舶空调原理与设备M哈尔滨哈尔滨一程学院出版社，2001本科毕业论文（20届）基于热舒适的船舶空调节能设计参数优化目录1引言211选题的背景及意义212国内外发展现状3121国内发展现状3122国外发展现状32船舶空调的热舒适度421空调系统概述422空调的热舒适性523空调的热舒适要求
32、53船舶空调的节能优化631空调箱732热力膨胀阀733冷辐射岗位空调技术734热焓交换器835船用溴化锂吸收式制冷机84基于热舒适的船舶空调节能设计参数的组合优化941评价热舒适的指标PMVPPD指标942PMVPPD指标的影响因素9421空气温度和平均辐射温度9422空气相对湿度10423空气流速1143热舒适下温湿度参数节能优化组合12431热舒适的参数组合12432空调系统设计参数优化组合134321选取计算模型134322计算结果和分析155实例1651实例1合理分配负荷16511实例介绍16512实例小结1752实例2舱室隔热处理17521实例介绍17522实例小结176结论19致
33、谢错误未定义书签。参考文献20摘要针对如何寻求船舶空调热舒适和节能达到最佳结合点这一热点问题。通过对船舶空调系统设计参数的优化，建立了客船舱室的简化模型，计算出不同温度和相对湿度组合下的PMV、PPD值和系统负荷，分析了温度和相对湿度对船舶空调热舒适性和能耗的影响,通过合理分配负荷和舱室隔热处理等2个实例进行研究，结果表明，最佳的室内设计参数温度为26，相对湿度在5560之间。关键词船舶空调；热舒适；空调设计；参数优化；节能ABSTRACTHOWTOSEEKTHEBESTINTEGRATIONOFSHIPAIRCONDITIONINGTHERMALCOMFORTENERGYSAVINGWHIC
34、HISAHOTSPOTSWASDISCUSSEDTHEDESIGNPARAMETEROFSHIPAIRCONDITIONINGWASOPTIMIZED,ASIMPLIFIEDMODELOFAPASSENGERCABINWASDEVELOPED,THEPMV、PPDANDCOOLINGLOADSUNDERDIFFERENTTEMPERATURESANDRELATIVEHUMIDITYWERECALCULATED,THEINFLUENCEOFTEMPERATURESANDRELATIVEHUMIDITYONTHERMALCOMFORTANDENERGYUSAGEWASANALYZEDTHEQUES
35、TIONSWERERESEARCHEDWITHTHEEXAMPLESOFCOOLINGLOADSHARINGREASONABLYANDTHETHERMALINSULATIONTREATMENTOFCABINTHEEXPERIMENTALRESULTSHAVEGIVENOUTTHEOPTIMUMDESIGNPARAMETERGROUPTHEOPTIMUMTEMPERATUREIS26，THEOPTIMIZINGRELATIVEHUMIDITYISBETWEEN55AND60KEYWORDSSHIPAIRCONDITIONING,THERMALCOMFORT,AIRCONDITIONINGDESI
36、GN,PARAMETEROPTIMIZATION,ENERGYSAVING1引言11选题的背景及意义在当今世界，每个国家都面临着能源危机，彼此对节能技术的研究和应用十分重视。具体到船舶航运业上是在保证船舶在安全可靠的运行前提下实现最大程度节约能源的目的。船舶空调系统自19世纪末开始得到应用至今，已经成为船舶设备中不可缺少的组成部分。空调系统经过对室外空气的一系列处理，确保舒适健康的船舶舱室微气候环境，同时也为船上各种设备的正常运转建立保障。船舶空调热舒适研究以船上人员为核心，在满足热舒适评价指标对室内空气状态要求的前提下，通过空调系统建立良好的室内环境，以得到提高船上人员工作效率的目的，使船员
37、的心情愉悦，还能大幅度的降低人们海上工作和旅行的劳累度。船舶暖通空调的耗能在整条船的能耗中占有大约1540因季节不同和船型的不同而产生差别的比例，结合这两方面来说，从船舶空调实际情况出发，进行热舒适的节能研究很有必要。鉴于当今国内乃至国际航运业的激烈竞争，还有造船和运营的成本已经逐渐成为各国船舶行业竞争的关键因素；与此同时人类对健康舒适的生活环境的追求不断的白热化，这些都迫使船舶空调技术要迅猛发展，不仅要在能源利用、能源的节约和回收、改进空调设备的工作性能、提高系统的综合能量利用效果等方面继续研究和开发，而且要在更广的范围内，研究出有利于人体健康和适合人们工作和生活的热舒适条件。本文主要研究的
38、是从满足适宜的热舒适度和实现高效节能的效果出发，运用船舶空调设计、运营中的先进技术，实现船舶空调经济效益和社会效益双赢的目的。船舶空调装置是保证船舶安全航行和船员生活舒适的重要设备。万吨级以上的远洋船舶空调系统耗电量约占船舶电网总容量的20，是船舶的主要耗能设备。对于占全球贸易货运量90以上的海运业来说对于燃油的需求量很大，近几年来，石油价格不断上涨，船舶的运营成本不断加大，如何实现船舶运营的节能增效，已成为航运界当务之急，作为占船舶耗能总量很大比例的船舶空调系统，如何提高制冷效率、有效降低能耗以及保证适当的热舒适度这已成为船舶节能研究的方向。12国内外发展现状121国内发展现状我国在热舒适研
39、究上起步较晚，但成果很丰富，相关人员从定义、计算机模拟、热舒适指标的应用、热舒适和空调耗能、以热舒适为目标的控制等多方面进行了一些深入研究。关于热舒适概念，学者们认为热舒适是一个相对的、动态的个人对热环境的主观感受与评价，同意热环境对工作效率有影响的观点。2000年赵荣义教授指出在人体热反应中存在着对热舒适和热感觉的模糊认识，并分析了两者的区别。2003年陈晓春从生理学和心理学的角度分析了热舒适产生的过程，研究了热舒适、健康与环境之间的关系，认为稳定、适宜的环境并不一定有益于健康。影响热舒适的因素可分为环境和人为两个方面，前者包括温度、湿度、空气流速和辐射温度等，后者则包括服装因素、生理因素（
40、主要指新陈代谢率、出汗率等）和心理因素。王春，夏一哉对相对湿度和空气流速对热舒适的影响有比较深的研究，申欢迎主要研究环境因素对PMV指标的影响。东华大学的刘丽英通过数值模拟建立了人体人感觉模型，并且进行了计算机仿真研究。FLUENT一些CFD软件在计算机模拟上已经应用起来。对于热舒适指标，国内的研究是侧重于对各种指标进行对比并结合本国气候和地域状况，进行热舒适现场研究从而找到适应我国人群的热舒适评价指标和运算方法。在热舒适和空调耗能方面，研究主要集中在室内设计参数优化，以期望达到热舒适的节能。弓南通过对7种室内设计温度和新风量组合对热舒适和建筑耗能的研究，提出了合理的室内设计温度和风量取值的方
41、法。122国外发展现状“人体对热环境表示满意的程度”这是美国采暖制冷协会对热舒适的定义。热舒适的研究基本上是围绕稳态能量平衡模型和两段式瞬态能量平衡模型进行的。1982年FANG把人体热舒适与变量相结合，提出了人体在热环境中处于热平衡状态，建立了稳态能量平衡模型，并且提出了预测平均评价（PMV）预测不满意百分比（PPD）指标。韩国的MSJANG等人分别针对30、100、300等多种不同吨位的船在不同季节，不同舱室人体活动量、衣服热阻事先做了修正，然后根据计算得出的PMV/PPD数值，找出最佳的空气设计参数组合，同时得出利用基于PMV/PPD指标的船舶空调系统设计方法可节能6结论。国外研究表明先
42、进的控制方式有利于提高热舒适。结合国内外的研究来说，虽然关于热舒适及基于热舒适的节能参数优化的研究成果是相当丰富，但国内外学者认为不同环境下热舒适是有一些差异的，对陆地建筑物热环境的研究成果并不能生搬硬套用在船舶舱室上以期望完全反映船舶舱室的热环境。对于船舶空调的热舒适和节能研究我们必须考虑到船舶空调的特殊性才能进行有效地研究。2船舶空调的热舒适度21空调系统概述船舶类型不同，空调系统就可能有差异，但对于大多数船舶，空调系统包括冷源与热源、空气处理设备、空气的输送与分配和自动控制，通过对舱室空气进行机械、物理化学和热湿处理，以保持舱室良好的舱室气体成分和合理的参数。根据空调系统的特点，船舶空调
43、系统的分类一般有四种方法A按空气处理设备的装置来分类可以分为集中式系统、半集中式系统和全分散式系统。集中式系统分为封闭式系统（新风比为0）、直流式系统（新风比为100）和混合式系统（新风比为0100）。B按冷却盘管中的冷却介质的不同分为直接蒸发式系统和间接冷却式系统。直接蒸发式系统较多用于负荷不太大、空调面积较为集中的客货轮。间接冷却式系统较多用于负荷大、空调面积大而分散的客轮。C按风管内空气流速高低分为高速系统（主风管内风速在2030M/S）低速系统（主风管内风速在1012M/S）中速系统（风速介于前两个）。D按处理空调舱室内负荷采用的输送介质的不同可分为全空气系统（负荷全由经处理的空气承担
44、）；全水系统（热湿负荷靠制冷剂作载热剂承担）；空气水系统（负荷由水和空气同时承担）。22空调的热舒适性经过半个多世纪的发展，热舒适性评价指标已达到了能量化的程度，其中具有代表性的指标有有效温度和标准有效温度；卡他冷却能力、当量温度和主观温度；预期平均评价和预期不满意率,即PMV/PPD指标；热应力指标；湿球温度计指数【1】。船舶空调夏季供冷时，舱室内的气流速度一般不变，乘客的衣着量和活动强度也是相对固定的，所以对于现有空调系统来说，大多情况下可认为平均辐射温度等于室内空气温度【2】，所以船舶舱室的热舒适主要与空气温度、相对湿度有关系。根据文献【3】,在满足热舒适的前提下,我国给定的船舶空调设参
45、数如表1表1我国的船舶空调空调设计参数室内温度室内外温差相对湿度新风量（M/人H）风速（M/S）舱外温度舱外相对湿度夏季24286105060305002033580冬季1922610405030500102185023空调的热舒适要求热舒适与人体机理、生理的相关研究认为适宜的室内微气候环境不但能提高人的工作效率，而且有益于身心健康，减少感染呼吸道疾病的可能，使人有好的精神状态。所以在船舶设计、生产过程中对船舶空调的热舒适要求极其严格。在船舶运营过程当中，空调维持适宜的热舒适并不是一件很容易的事，这主要是在航行中舱室热环境不断受到内外干扰因素的影响，因素有航速和航向的不断变化，由舱外渗透到室内
46、的空气参数和数量的变化。此外，与陆上居住环境最大的不同船舶舱室有时与外界大气不通，人们往往生活和工作在密闭的舱室中，船员的居住容积不大，加之舱内设备很多，导致舱内冷热变化迅速，空气分布不均，还有很大的噪声和振动。船舶空调应该使舱室空气参数保持在某一特定范围，生活在舱室的人员便可以通过机体自动调节，使其舒适。人机体生命活动产生的热量主要通过皮肤以辐射换热、对流换热、导热、汗液蒸发潜热和呼吸传给外界环境。影响舱室人体冷热感觉的因素通常是周围空气介质的温度、相对湿度、流动速度以及四周舱室的温度等。相同的冷热感是可以由多种参数组合形成。要是生活在舱室里的人能够既感觉不到热也感觉不到冷，无空气流动的感觉
47、，舱室空气介质（包括舱壁的温度）达到舱室热舒适的要求。我们在船舶辅机中学到，只有各种空气参数在一定的组合下方能确保舱室环境的热舒适，通过大量的热环境现场调查和实验，经过统计分析实验数据，得到了热平衡方程和热舒适方程，用来确定热舒适所需要的环境条件，除此，还可以参照一些评价人体冷热干的方法来确定热舒适时所需要环境参数，这些方法基本上都考虑到了所有对人体热舒适感有影响的环境参数。在满足人体热舒适要求的前提下，我国船舶空调一般根据GB/Z33083进行设计，相关参数如表1。3船舶空调的节能优化空调是保证船舶安全航行和船员生活舒适的重要设备。万吨级以上的远洋船舶空调系统耗电功率约占船舶电网总容量20，
48、是船舶的主要耗能装置。对于占全球贸易货运量90以上的海运业对于燃油的需求量很大，近年来国际石油价格不断上涨，船舶运营成本不加大，因此，如何实现船舶运营的节能增效，已成为航运界越来越关注的重要课题，作为占船舶耗能总量很大比例的船舶空调系统，如何提高制冷效率，实现能耗的降低以及保证足够的热舒适度这已成为船舶节能研究的一个重要问题。综合国内外研究，我个人主要从以下几方面谈起31空调箱空调箱的耗电量大约占整个空调系统的30,新风负荷占空调总负荷的2040,空调箱是运行时间最长的空调装置,要是能在此环节实现节能将意义重大【10】。旧船一般采用定速的组合式空调装置,风量恒定,是按船上所有舱室热湿负荷最大时
49、的总和确定空调工况下的送风量。在实际使用过程中,每个舱室热湿负荷随时在变,时冷时热,使舒适性不适宜,尤其在春、秋季节,不制冷时,新风量不够,使得舱室的二氧化碳浓度过高,船员感到闷热难受,所以要在春、秋季节提高空调送风量,增强换气。新型船为增加空调装置的送风量,达到变风量的要求,以满足各封闭船不同季节的舒适要求,普遍采用变频组合式空调装置，该装置对空气集中进行处理后送风，然后根据各封闭舱室的特性,控制空调在不同工况、季节下,输送相应风量。变频组合式空调可对风机风量进行调节。变频组合式空调有以下优点A输送的风量是根据系统的负荷和室内参数的要求自动控制送风量,满足舱室的舒适要求；B灵活地控制局部区域,根据负荷变化或个人舒适要求自动调节送风量,消除了再热损失和冷热空气的混合损失；C自动调节各区域的送风量,可使空调总装机容量减少10
