摘 要

随着中国首届国际进口博览会的成功举办，首艘国产豪华邮轮项目已正式启动，标志着我国船舶制造行业在摘取造船技术的“最后一颗明珠”上进入了新的阶段。然而在豪华邮轮的建造中，空调系统是最大、最复杂的系统，需要进行深入而广泛的研究。

本文以变风量空调系统为对象，根据《中国船级社邮轮规范（2017）》和《中国船级社邮轮空调系统检验指南（2017）》，对变风量空调系统的主要型式、变风量末端以及控制方法进行了研究。并且通过对变风量系统和传统的定风量系统的比较，明确了各自的优缺点，在大型邮轮中采用变风量空调系统可以充分发掘其节能潜力及其他优势。本文还通过查阅GB/ 13409-92，对空调舱室的热负荷及送风量进行了初步的计算。

关键词：豪华邮轮；变风量空调；热负荷计算

Abstract

With the successful holding of the first international Import Expo in China, the first domestic luxury cruise ship project has been officially launched, marking a new stage in the "last pearl" of Shipbuilding technology in China's shipmaking industry. In the construction of luxury cruise ships, air conditioning system is the largest and most complex system.

This paper takes the variable air volume air conditioning system as the object, according to the China Classification Society Cruise Code (2017) and the China Classification Society Cruise Air conditioning system Inspection Guide (2017), the main types of the variable air volume air conditioning system, the type and control method of variable air volume boxes are studied. By comparing the variable air volume system with the constant air volume system, it is concluded that the variable air volume air conditioning is more suitable for large cruise ships. By consulting GB/T 13409-92, the air supply volume and heat load of air conditioning cabin are calculated.

Key Words： luxury cruise ship; variable air volume air conditioning; heat load calculation

目 录

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 国内研究现状 1

1.3 国外研究现状 2

1.4 论文的主要研究内容 3

1.5 本章小结 3

第二章 邮轮舱室环境需求分析 4

2.1 舒适性要求 4

2.1.1 噪声振动要求 4

2.1.2 室内气候要求 5

2.2 空气品质 7

2.2.1 主要污染物 7

2.2.2 空气净化技术 7

2.3 本章小结 8

第三章 变风量空调系统 9

3.1 变风量空调概述 9

3.2 VAV空调系统与CAV空调系统比较 10

3.3 末端装置 10

3.3.1 节流型变风量末端 10

3.3.2 风机动力型变风量末端 11

3.3.3 旁通型变风量末端 12

3.3.4 双风道型变风量末端 12

3.4 送风量计算 12

3.4.1 新风量计算 12

3.4.2送风量计算 13

3.5 热负荷计算 14

（1）传热量的计算方法： 14

（2）人体发热量： 15

（3）照明热量计算： 16

3.6 送风量计算 16

3.7 本章小结 17

第四章 变风量空调控制方法 18

4.1空调舱室温度控制 18

（1）通过变风量末端装置控制 18

（2）通过送风机控制 18

4.2 空调舱室新风量控制 19

4.3 室内正压控制 19

4.4 送风温度控制 19

4.5本章小结 20

第五章 展望 21

5.1主要成果与结论 21

5.2 展望 21

参考文献 22

致 谢 23

第一章 绪论

1.1 课题背景

一直以来，航母、LNG（liquefied natural gas）液化天然气船和豪华邮轮被誉为造船业的三大明珠，目前我国已摘取两颗，唯独大型邮轮的设计建造目前还是一片空白，这也是我国唯一尚未攻克的高技术船舶。由于起步较晚且国外技术封锁，我国想要自行设计制造大型邮轮仍要走引进、消化吸收、再创造的道路，因此对大型邮轮的各系统进行深入研究是十分有前景的，本文以豪华邮轮为背景，选择了空调系统进行研究。根据已有资料，变风量空调系统应为豪华邮轮空调系统中的一种形式。

作为休闲旅游的载体，豪华邮轮一方面要提供丰富多样的娱乐设施和娱乐场所，另一方面又要为游客提供舒适的居住生活条件，一艘十万吨级的邮轮拥有上千个舱室，这不仅对内部装潢提出了更高的要求，舱室通风与空调暖风的设计也更加复杂。同时，在豪华邮轮的建造中，空调系统也是最大、最复杂的系统，而邮轮舱室环境的分析作为空调系统的设计基础，对其进行研究有着重要的意义。

大型邮轮与陆地的建筑不同，它航行在各航区，气候不固定，外界的气象条件包括温度湿度光照等差异大，航行过程中负荷变化明显。此外，豪华邮轮提供了各种各样的休闲娱乐场所和设施，各场所之间人员密度差异大，并且不同功能的舱室有着不同的舒适度控制要求。有数据显示，船舶空调系统的电力消耗占全船电力消耗的20%，客船甚至可以达到45% ^[1]，但目前普通船舶空调大多采用定风量空调系统，其按照最大负荷的工况选择设备的装机容量，但通常情况下的工况只有最大负荷的40%-80%，不仅占用了较大的船舶空间而且造成了巨大的资源浪费。在这种特殊的要求下，变风量空调系统的优势也就凸显出来，其因巨大的节能潜力而被陆地上的高层建筑所采用，与定风量空调相比，更适合大型邮轮这类船舶。

变风量空调系统最先被美国学者提出，诞生于20世纪60年代，经过多年的使用和研究，在陆地上的某些建筑上有较多应用，但目前在船舶方面使用较少，更多的是在理论研究上。

1.2 国内研究现状

如何提高船舶空调的效率、降低能耗对于船舶空调的节能具有十分重要的意义。目前我国有许多学者都关注到了船舶空调节能的巨大潜力，并进行了深入的理论研究和模拟计算。国内学者的研究主要如下：

徐玉萍^[2]对变风量空调室内气流组织进行了研究，以百叶异侧上送下回和散流器上送下回两种方式进行了四种工况下的实验，并且在实验的基础上利用Realizable k-ε模型和壁面函数法对实验数据进行了计算和模拟，得出了更准确的模型，掌握了变风量下室内温度场和速度场的变化规律。

郭俊杰^[3]对直接膨胀式变风量空调系统的控制方法进行了研究，利用压力无关型变风量末端，对比了两种静压控制方法，得出变风量空调系统中采用变频风机控制静压更节能的结论。

刘亮^[4]等人利用AIRPAK软件和流体力学方法，将船舶会议室简化成物理模型，通过设定墙面边界参数、布风器及回风口参数、简化的人和其他放热源，对室内温度场和速度场进行了分析，分别得到了采用平板形布风器和孔板形布风器时室内的气流分布性指标和空气舒适度以及空调系统的能量利用效率。