一种极地船舶舱室空调的余热回收系统的制作方法

本发明涉及技术低气温船舶防寒技术和空调采暖领域，特别是一种极地船舶舱室空调的余热回收系统。

背景技术：

1、极地蕴含着丰富的油气、矿产、渔业、旅游等资源，近年来随着极地经济和战略价值的不断升级，极地航行常态化运营成为可能，极地船舶成为国际航运的热点。然而国内的极地船舶产业仍处于起步阶段，相关设备及系统设计还是沿用常规船舶的做法，仅仅是对其进行了升级加强。

2、对于极地船舶舱室空调系统，如图1所示，一般采用常规的船舶中央空调系统。在极地采暖工况下，为保证室内空气的洁净度，经过空调机组处理后的热湿空气在与舱室内空气进行混合、热湿交换后，大部分混合空气(一般至少大于总送风量50％)直接排至室外环境中，造成了能源的极大浪费。

3、同时，极地的气温非常低，南北两极海域的冬季最低日均低温可达零下38℃，

4、船舶在低气温区域航行时，容易遭受积雪和冰冻等影响，给船舶、人员及设备带来极大的安全风险。为了消除低气温环境下的船舶设备和系统遭受冰冻、积雪等负面影响，目前一般配置室外防寒系统，采用加热手段确保在其保护下设备或系统可实现立即使用；加热源形式可以选用蒸汽、热油、热水、电伴热等，需要加热的设备包括新风入口及其关闭装置、逃生通道、室外作业区域及通道、室外梯道及扶手栏杆、室外门及门框等。室外加热用户非常多，需要消耗大量的能源。

5、目前，极地船舶的舱室空调系统和室外防寒加热系统是两套完全独立的系统，两者之间无任何关联。

6、同时，现有技术中的船舶还存在以下问题：

7、1、采暖工况下，中央空调把处理后的热空气通过风管送至各个空调舱室，以维持舱室设定的温(湿)度，且极地船舶中央空调系统的排风具有较高的能量(约20℃)，高能量的空气余热直接排至室外环境中，存在能源浪费；而室外防寒系统一般要设备表面温度从极地环境温度加热0℃以上，需要消耗一定的能量；现有空调系统和室外防寒系统无任何关联，室外防寒系统未能有效利用两者能量间的特点，未能对空调系统排出的余热进行有效利用，存在能源双重损耗。

8、2、极地生态环境脆弱敏感，发生污染很难自然恢复，随着极地开发力度的加大，船舶对环境的影响将逐步显现，现有技术对能源的浪费将加剧船舶有害气体和温室气体的排放，不利于极地生态的保护和可持续开发的理念。

9、3、极地船舶航程远，作业时间长，燃料无法补给，要携带全航程的燃料，现有技术未对空调系统较高的排风能量进行有效利用，势必增加船舶的燃料储备，减少船舶的装载，降低船舶的运营效益。

10、4、现有技术对能源的浪费，则需要加大能量转换设备(如发电机组或锅炉)的容量，增加了船舶的初始投资成本。

11、5、目前船舶室外防寒系统，其热源位于主甲板下方的船体内，用户位于生活区内，两者间存在一定的距离，导致连接两者的管路和电缆距离较长，不利于船舶空船重量的控制

技术实现思路

1、有鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供一种极地船舶舱室空调的余热回收系统，其针对现有极地船舶船舶舱室空调不节能、运行成本高的情况，利用船舶舱室空调系统排风和室外防寒系统的能量特点，把两者的使用工况进行有机结合，提供一种适用于极地船舶舱室空调的热回收系统；该热回收系统可有效利用舱室空调系统排风能量，减少室外防寒系统的能量额外消耗，从而达到降低船舶能量转换设备(如发电机组或锅炉)容量，减少船舶有害气体和温室气体的排放，优化船舶配置，最终实现节能减排的目的。

2、本发明实施例提供一种极地船舶舱室空调的热回收系统，包括：

3、空调舱室，其包括在极地航行或作业过程中室内温度大于15℃的舱室；

4、空调舱室排风热回收换热器，其包括保温箱体和设于所述保温箱体内的第一换热盘管，所述第一换热盘管内流经有载热介质，在热回收运行时，所述空调舱室的排风经由空调舱室排风管流经至所述空调舱室排风热回收换热器，所述第一换热盘管通过载热介质回收所述排风内的余热；

5、新风入口加热器，其布设在空调新风或舱室新风入口，包括第二换热盘管，所述第二换热盘管内流经有载热介质，在进行热回收运行时，在所述第一换热盘管中回收了余热的载热介质流经至所述第二换热盘管，对流经至所述第二换热盘管外表面的低气温室外空气进行加热；

6、防冻液伴热管，其敷设在船舶上需要防冰冻的装置处，且所述防冻液伴热管内设有载热介质，以通过在所述第一换热盘管中回收了余热的载热介质对设置有所述防冻液伴热管的相应装置进行防冻。

7、在本发明的一些实施例中，所述的极地船舶舱室空调的热回收系统，还包括：

8、防冻液循环泵组，其包括变频的防冻液循环泵、膨胀水柜及补充柜，所述防冻液循环泵采用变频控制，用以对闭式管路中防冻液进行强制循环，根据空调舱室排风热回收换热器的冷冻液出口处的第一温度传感器，对防冻液循环泵进行变频调速进而调节循环流量，所述膨胀水柜及补充柜用以对闭式循环管路中防冻液进行补充；

9、其中，所述第一换热盘管、第二换热盘管和所述防冻液伴热管均与所述防冻液循环泵组连通。

10、在本发明的一些实施例中，所述的极地船舶舱室空调的热回收系统，还包括：第二温度传感器，其设于所述新风入口加热器上；

11、流量调节阀，其设于所述新风入口加热器的出口管路上；

12、基于所述第二温度传感器和所述流量调节阀，能够通过对所述流量调节阀的调节实现对对应的新风入口加热器的载热介质流量进行控制，进而实现对温度的控制。

13、在本发明的一些实施例中，所述空调舱室排风管包括排风机和排风管道，用以通过所述风排机将所述空调舱室的高热量的空气输送至所述空调舱室排风热回收换热器；

14、其中，所述排风机为管道风机、离心风机或轴流风机中的任一种，且所述排风管道包裹有热绝缘材料。

15、在本发明的一些实施例中，所述新风入口加热器，还包括：滤网、除水雾装置、凝水管路和外壳，其中，

16、所述滤网用以对室外空气进行初效过滤；

17、所述除水雾装置用以除去室外湿空气中多余的水分，并通过凝水管路排出船外；

18、所述外壳用以对所述新风入口加热器进行固定支持。

19、在本发明的一些实施例中，船舶上需要防冰冻的装置至少包括逃生通道板、室外作业区域及通道板、室外梯道及扶手栏杆，室外门及门框；

20、当使用板状的防冰冻的装置时，所述防冻液伴热管以盘管形状贴敷在板状的防冰冻的装置下方，并用保温棉与板状的防冰冻的装置包裹固定；

21、当使用管状的防冰冻的装置时，所述防冻液伴热管将沿着管状的防冰冻的装置以螺旋线方式贴敷在管状的防冰冻的装置的外表面，并用保温棉与管状的防冰冻的装置包裹固定。

22、在本发明的一些实施例中，所述空调舱室排风热回收换热器、所述新风入口加热器和所述防冻液循环泵组之间均通过管路进行连接，所述管路外侧包覆有保温层，且采用耐腐蚀性材料制成。

23、在本发明的一些实施例中，载热介质采用设定浓度的乙烯乙二醇水或丙烯乙二醇水作为防冻液。

24、在本发明的一些实施例中，所述极地船舶舱室空调的热回收系统在运行时的运行流程如下：

25、首先，空调舱室较温暖的空气通过空调舱室排风管及其排风机，输送至空调舱室排风热回收换热器，在空调舱室排风热回收换热器中温度较高的舱室排气与防冻液进行热交换和热回收，防冻液的温度得到提升；

26、在防冻液循环泵组的作用下，温度较高的防冻液将泵送至包括新风入口加热器和防冻液伴热管的余热利用装置，在余热利用装置中温度较高的防冻液加热室外新风或需要防冰冻的装置，确保室外新风和各防冻装置的温度加热到0℃以上；

27、经过余热利用装置后，温度较高的防冻液将降低温度成为低温防冻液，在防冻液循环泵组的作用下回流到空调舱室排风热回收换热器进行余热回收，按此流程往复循环。

28、与现有技术相比，本发明实施例提供的极地船舶舱室空调的余热回收系统的有益效果在于：首先，其利用船舶舱室空调系统排风(约20℃)和室外防寒系统的能量需求特点(加热到0℃及以上)，把两者的使用工况进行有机结合，对需要排至室外的空调排风废热进行回收，并转移至需要加热的室外防寒设备，通过废热能量回收和转移，变废为宝，达到节能目的。

29、其次，本发明上述实施例提供的极地船舶舱室空调的余热回收系统还降低了船舶的能源消耗率，船舶的有害气体和温室气体得到了相应减少，对脆弱的极地生态环境比较友好，利于极地资源可持续开发。

30、再次，本发明上述实施例提供的极地船舶舱室空调的余热回收系统还降低了船舶的能源消耗率，船舶的能量转换设备(如发电机组或锅炉)的容量和重量均将减小，船舶的燃料储存量减少，空船重量减轻，船舶的可用装载量提高，对船舶的初期投资建造成本和后期的运营成本都较有利。

31、进一步地，本发明上述实施例提供的极地船舶舱室空调的余热回收系统中，船舶室外防寒系统的热源和用户均位于船舶同一处所(船舶生活区内)，减少了室外防寒系统的热源和用户的连接管路和电缆的长度，有利于船舶空船重量和建造成本的控制。

32、此外，本发明上述实施例提供的极地船舶舱室空调的余热回收系统还对船舶燃料舱容、空船重量、能量消耗等船舶性能进行优化，提高了船舶的总体性能，响应当前船舶低碳的要求，有利于极地船舶空调系统的推广利用。