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大型邮轮HVAC技术应用分析摘要：随着交通行业的高速发展，造船行业市场整体处于几近饱和状态，许 多船厂面临转型，开始进军大型邮轮大型邮轮在欧洲已经有了一条较为完整的 生产链其主要邮轮生产船厂订单已经排到 2025 年往后了在这样的大背景下， 我国已经投入了大量的人力，物力去进军大型邮轮建造市场大型邮轮建造是我 国造船业正在努力采摘而尚未摘取的“造船皇冠上的那颗明珠”在大型邮轮的 设计建造中，HVAC即暖通空调系统是最大、最复杂的系统，暖通空调系统的设计、 建造、调试贯穿了整个船舶的设计、建造过程暖通空调系统的质量及进度直接 影响整个船舶的建造质量和周期为此，对HVAC技术应用进行研究分析是十分 有必要的关键词：大型邮轮；暖通空调系统1 大型邮轮空调系统概述和风管系统两个部分水系统部分有加热和制冷两种功能，其中制冷系统主要有 直膨系统和冷媒水系统两种形式；风管系统分类较多，可以分为单风管系统、双 风管系统、VAV变风量系统、FCU （风机盘管）制冷系统本邮轮项目按照不同的 区域采用不同的空调系统运行方式，乘客和高级船员区域采用新风机组加风机盘 管的分散式空调系统；普通船员区域采用集中式空调系统和末端布风器二次调节 加热形式；公共区域、厨房及其他区域均为独立的空调系统，同时除厨房外所有 的空调机组均带有能量回收转换的运用。

图 1 典型冷媒水系统原理图1・1制冷系统普通商船由于全船制冷量较小，采用直膨系统居多而客船由于人数较多、 制冷量也稍大，通常采用冷媒水系统大型邮轮动辄几千kW的制冷量，目前大 都采用冷媒水系统典型的冷媒水制冷系统如图1所示（AHU指空调箱）从图1可以看出，冷媒水制冷系统主要有冷水机组、 冷媒水泵、膨胀罐、空气处理单元（AHU或FCU） 等组成大型邮轮中，由于冷媒水系统庞大、且在 不同季节时制冷负荷差距很大，所以往往采用多台 冷水机组进行供冷，以扩大冷量调节的范围；并且, 为了避免频繁调节压缩机的制冷输出或频繁启停压 缩机，会在系统中增加一个缓冲罐，起到冷量存储的作用当采用变流量系统时, 为了避免流经压缩机的冷媒水量过少导致蒸发温度过低，冷媒水系统有时采用的 是二级循环系统，如图2所示图2二级循环冷媒水系统原理图图2中，冷媒水系统分为两个部分：冷水机组侧为定流量系统一一不管外界 负荷如何，流经冷水机组的水量保持不变；AHU侧为变流量系统——冷媒水量根 据实际需要进行调节另外，客船需满足SRtP （安全实时传输协议）的要求 为了满足SRtP对安全区域的要求，制冷系统在机组布置和系统管路布置上需有 一些特殊的安排，以保证在任何区域损失的情况下，安全区域都能满足制冷、供 暖和通风要求。

目前，还有些新型的制冷系统也在邮轮上进行了尝试性的应用， 例如日本三菱建造的AIDA项目就采用了 YORK公司的吸附式机组进行制冷由于 空间和重量控制是大型邮轮建造从始至终的控制要点，而吸附式机组体积大、重 量重，所以目前还不是制冷系统的主流1・2加热系统对于空调系统而言，在夏季时需要有制冷功能，冬季时则需要有加热功能 普通商船中，空调系统的加热有电加热和热水加热两种形式但在大型邮轮中，由于需要的热量较大，采用电加热的话，将导致电网负荷过大，所以往往采用热 水加热的形式出于温度调节需要，大型邮轮空调系统的加热通常分为两个部分: 预加热系统和再加热系统系统原理简图如图3所示ITT聶睥成.11世宙龙图3空调加热系统原理图预加热系统与制冷的冷媒水系统共用一套管路, 管路中的水在夏季时通过冷水机组冷却为冷媒水， 冬季时通过换热器加热为热水再加热系统设置为独立的一套水管路，在AHU中或AHU外，对AHU处理过的空气进行二次调节，以 达到各自处所的送风温度要求并且，由于不同区域要求不同的送风温度，加热 系统中每个AHU处将有多个盘管1・3风管系统风管系统分为单风管系统、双风管系统、VAV系统、FCU系统等。

单风管系 统常用于普通商船双风管系统由于需要冷风、热风两路风管，风管数量较多， 目前已很少采用在大型邮轮中，目前常用的为VAV （变风量）系统和FCU （风 机盘管）系统，其中大部分邮轮采用的是FCU风管系统1.3.1 VAV 系统VAV系统的全称为变（Variable）风量（Air）风管（Ventilation）系统 该技术设计的核心思想是，通过室内温度的反馈，调节舱室的送风风量典型的 VAV系统如图4所示，主要由变风量风机、风管、VAV阀、末端布风器组成图4典型VAV系统原理图布置在舱室内的感温探头感应室内温度， 并传输信号至VAV阀，调节VAV阀的开度；同 时，设置在风管总管或送风箱内的压力探头，感应系统的压力信号，并输出信号至风机，通过调节风机的风量来保持管路里面的压力不变VAV系统与普通风管系统的区别在于：是通过室内温度传感器自动 控制VAV阀的开度，以保持室内温度保持在设定值；并且VAV风闸开度调节后， 能通过压力信号调节保持风管内的压力不变，不会影响其他房间的风量而普通 系统通过管路开度调节风量后，不可避免的会影响其他房间的供风，造成连锁反 应1.3.2 FCU 系统FCU的全称是FAN COIL UNIT，即风机盘管。

FCU系统是通过本地的FCU混合本地的回风以及来自中央AHU的新风,来提供新风及调节室内温度典型的FCU系统如图5所示图5典型FCU系统原理图舱室所需的新风通过中央AHU进行预处理后，送至各个房间的FCU；本地的FCU将新风与回风混合后，再经过盘管处 理后再送进房间；房间内的负荷变化时，通过回风口的感温探头，将信号送至冷 媒水管路调节阀，通过调节通过盘管的水量调节出风温度1.3.3 VAV、FCU系统应用比较相比于VAV系统，FCU较为突出的优点在于风管管径可以大大减少由于从 外界送至各个处所的风量只要满足新风量的要求，不再承担调节温度的功能，因 此，从外界输送至房间的风量大大的减少，从而风管的管径也可以减少很多，有 利于风管的布置FCU可以有较灵活的方式除了每个舱室都设置一个FCU以外, 对于船员区域这些要求相对较低的处所，可以几个房间合起来采用一个FCU,以 减少早期在FCU设备上的的投入实际用时，VAV系统和FCU系统可以综合起来 运用同一条船上，要求不高的地方例如船员区域可以采用VAV系统，而乘客其 余可以采用FCU系统；同时，在采用VAV系统时，可以在某些有大散热设备的房 间增加FCU,以增加局部的制冷效果。

目前，FCU系统是大型邮轮上采用的主流 系统2 大型邮轮空调系统的技术应用特点与难点大型邮轮空调系统的技术特点很突出，这些特点实际上也是应用难点所在， 主要有：系统庞大；风管布置复杂；节能、环保要求突出；舒适性要求高；末端 设计需与内装设计结合2.1 系统庞大① 系统冷量大：豪华邮轮吨位大都在5万t以上，甚至达到25万t,船上人 员的数量也从两千人到七八千人不止，而且体积庞大而空调系统需覆盖几乎全 船除露天和机舱区域以外的所有区域，同时需满足所有乘客及船员的舒适性要求 所以，大型邮轮空调系统不可避免的都非常庞大表 1 列举了一些大型邮轮项目 的空调系统制冷机组的冷量表 1 部分大型邮轮机组制冷量船名台/船kW/台号歌诗达浪漫24650号歌诗达经典24650歌诗达维多 4 4600利亚号号迪士尼魔术53750号迪士尼奇迹53750伊丽莎白女41650王 II 号号诺唯真太阳44500号玛丽皇后 264800号诺唯真天空44600从表中可以看出，大型邮轮的空调系统制冷机组制冷量大都在两三千 kW 以 上，考虑到实际设置的制冷机组台数以及所采用的同时使用系数的影响，实际需 求制冷量会在一万kW以上。

而普通商船的机组制冷量仅为一两百kW也就是说, 一艘大型邮轮的空调系统冷量足以提供近百条普通商船使用② 设计、建造周期长：根据现有的欧洲大型邮轮空调系统建造的经验，一艘 大型邮轮的前期系统设计时间大约在2万工时左右，生产设计以及调试时间也各 需要大约 3 万工时③ 物量多：以VAV系统为例，一个空调系统包含冷水机组，AHU,换热器， 水泵，VAV布风器，防火风闸，防烟风闸，关闭风闸，通风格栅，除雾器，VAV 阀，风机，各式控制器、传感器，等等，并且布风器、风闸等的数量较多，大设 备要预进舱，有的船坞阶段再装，有的船在总装阶段就装，对整个供货、仓储、 托盘等管理都是一个挑战TII€④控制复杂：大型邮轮空调系统的控制要求较为复杂，区别于普通商船控制系统，豪华邮轮控制系统一般有一个中心控制站，在控制站中需对各个系I UU附诵 I统及各个设备进行监控与控制仅以1台AHU为例，就需要采集如图6所示的信息与控制点图6典型AHU控制点除YAH U外，所有的冷水机组、水泵、换热器、管路中的控制阀件、风机、防火风闸、VAV阀、管路温度、房间空气 温度、房间空气湿度、房间温度控制、阳台门、舱室门等 都需要有监控或者远程控制功能，整条船的信息采集点的数量将多达几万个。

2.2风管布置复杂由于空调系统庞大，同时由于特殊要求较多，风管的综合构思与布置很困难， 尤其是AHU房间内的风管风管的布置影响全船的综合布置，尤其需要预留进风 与出风口的风道，所以空调系统应贯穿整个船舶设计的始终并及早介入，以核实 总图中预留的风道是否足够（图7是大型邮轮工程一个竖区的部分风管系统图）图 7 大型邮轮工程一个竖区的部分风管系统图2.3 节能、环保要求突出空调系统的节能设计应根据工程具体情况对空调运行季节进行全工况全过程 的分析寻找一个合理的方案使空调系统在不同的室外气象参数或室内状况下都能 经济合理的运行并在运行过程中创造良好条件传统冷热源的选取在系统设计中对设备进行合理选配已成为空调节能的关 键，合理配置中央空调系统的冷热源对节能与能源合理利用的意义非常重大，中 央空调常见的冷热源配置方式有水冷冷水机组含锅炉、热泵型机组或溴化锂吸收 式机组，水冷型机组在设计工况下的能效比较高热泵型机组能效比较水冷型低 但具有良好的节能环保效果，溴化锂机组在中央空调中的应用也非常广泛这类机 组能效比较低空调系统在大型邮轮运营中，占据了其大约 25%以上的能耗，是豪华邮轮运 营中的主要成本之一。

因此，大型邮轮都采用了很多注意节能、环保的设计，主 要有：采用离心压缩机以提高压缩机效率；采用废热回收制热；采用低透热玻璃 采用高隔热绝缘；减少新风量；采用转轮回收排风的冷量/热量等2.4 舒适性要求高空调系统贯穿了整个居住区域，因此，需注意噪音的影响和室内温差的控制 对于面积较大的功能区域，例如餐厅、赌场等位置，需做必要的流场分析，避免 调温死角而导致局部过热或过冷的情况出现对于人群居住或图书馆等安静的场 所，就要充分考虑降噪的控制，除了设备机房设置位置的考虑，还要有充分的降 噪措施，如绝缘隔音措施2.5 末端设计需与内装设计结合大型邮轮的主要特点就是装修豪华，而每个区域都离不开空调，因此，空调 系统的末端需能与室内装修风格相适应，并且不影响房间功能的实现大型邮轮 上除了居住舱室以外，还有酒吧、餐厅、健身房、水疗室、桑拿浴室、剧场、夜 总会、赌场、电影院、图书馆、网吧、儿童游乐室、游戏机室等等各种各样的娱 乐休闲处所在末端设计上，需与艺术设计院进行充分沟通，选取符合艺术设计 表现、又符合空调系统需求的供风末端形式在舱室和走廊。