一種船舶空調系統及其控制方法與流程

本發明涉及船舶空調技術領域，尤其涉及一種船舶空調系統及其控制方法。

背景技術：

現有船舶空調分為制冷和制熱兩種工況。

在船舶空調制冷和制熱的實際過程中，由于在空調換熱單元用于冷卻和加熱空氣的分別為兩種不同的介質，即冷媒水和熱媒水，并且空氣需要冷卻或加熱的溫差也并不同，從而需要根據實際情況將冷媒水及熱媒水分別設置為相應的流量，現有技術中所給出是解決方法是，設置冷媒水泵通過制冷管道系統輸送冷媒水到空調換熱單元，與需要冷卻的空氣進行交換熱量，達到制冷的目的，設置熱媒水泵通過制熱管道系統輸送熱媒水到空調換熱單元，與需要加熱的空氣進行交換熱量，達到制熱的目的。現有技術存在以下問題：

1)管道多，需要分別配備冷媒管路和熱媒管路，占用了船舶內部的大量空間，并且安裝及后期維護不方便。

2)需要配備兩臺水泵，成本投入大。

3)傳統冷媒水泵及熱媒水泵流量無法調節。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種船舶空調系統，以解決現有技術中船舶空調系統的冷媒管路及熱媒管路的管路多，占用了船舶內部的大量空間，并且成本投入大的問題。

本發明的另一目的在于提供一種船舶空調系統的控制方法，以解決現有技術中船舶空調系統的冷媒管路及熱媒管路的管路多，需要配備兩臺水泵的問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種船舶空調系統，包括相連接的變流量水泵和空調換熱單元，所述空調換熱單元的輸出端分別通過冷媒管路和熱媒管路與所述變流量水泵的輸入端連接，在所述冷媒管路上沿冷媒水的流動方向依次設置第一冷媒水切換閥、冷媒水冷卻器和第二冷媒水切換閥，在所述熱媒管路上沿熱媒水的流動方向依次設置第一熱媒水切換閥、熱媒水加熱器和第二熱媒水切換閥，變流量水泵與控制器連接，控制器與溫度傳感器連接，溫度傳感器用于檢測空調換熱單元的出風口的溫度，并將溫度信號傳送給控制器，控制器用于根據溫度信號控制變流量水泵的流量變化。通過變流量水泵為船舶空調系統不同工況下的冷媒管路及熱媒管路提供動力，節省了一個水泵，并且節省了冷媒管路或熱媒管路的管道，降低了成本。

作為上述船舶空調系統的一種優選方案，還包括冷水機組以及與冷水機組連接的制冷劑管路，所述制冷劑管路設置在冷媒水冷卻器內。冷水機組是船舶上原有結構，通過冷水機組連接的制冷劑管路直接為冷媒水冷卻器降溫，避免了能源浪費。

作為上述船舶空調系統的一種優選方案，還包括蒸汽管路，所述蒸汽管路設置在熱媒水加熱器內。蒸汽管路為船舶上原有結構，通過蒸汽管路為熱媒水加熱器提供熱量，節省了能源。

作為上述船舶空調系統的一種優選方案，在所述冷媒管路和/或所述熱媒管路上設置單向閥。

一種船舶空調系統的控制方法，包括步驟s10：當船舶空調系統處于加熱模式時，第一冷媒水切換閥和第二冷媒水切換閥關閉，第一熱媒水切換閥和第二熱媒水切換閥開啟，所述控制器控制所述變流量水泵調整流量，所述變流量水泵驅動熱媒水從變流量水泵依次流經所述空調換熱單元、第一熱媒水切換閥、熱媒水加熱器以及第二熱媒水切換閥，并流回變流量水泵。通過關閉第一冷媒水切換閥和第二冷媒水切換閥，從而將冷媒管路和熱媒管路完全隔離開，保證船舶空調系統制熱時，不會受到冷媒管路中冷媒水的影響。

作為上述船舶空調系統的控制方法的一種優選方案，還包括步驟s20：當船舶空調系統處于制冷模式時，第一冷媒水切換閥和第二冷媒水切換閥開啟，第一熱媒水切換閥和第二熱媒水切換閥關閉，所述控制器控制所述變流量水泵調整流量，所述變流量水泵驅動冷媒水從變流量水泵依次流經所述空調換熱單元、第一冷媒水切換閥、冷媒水加熱器以及第二冷媒水切換閥，并流回變流量水泵。通過關閉第一熱媒水切換閥和第二熱媒水切換閥，從而將冷媒管路與熱媒管路完全隔離開，保證船舶空調系統制冷時，不會受到熱媒管路中熱媒水的影響。

作為上述船舶空調系統的控制方法的一種優選方案，還包括：

步驟s30：預設目標溫度值tm；

步驟s40：溫度傳感器檢測空調換熱單元的出風口處溫度，得到空調換熱單元的出風口處的檢測溫度值tf；

步驟s50：控制器比較目標溫度值tm以及檢測溫度值tf的大小，且根據比較結果調節變流量水泵中的變頻電機的轉速。在不同的溫度差下，調整變頻電機轉速，能夠減少能耗，節約能源。

作為上述船舶空調系統的控制方法的一種優選方案，在步驟s50中，當制冷且tf＞tm時，或當制熱且tf＜tm時，控制器發出控制指令，增加變頻電機的轉速。通過增加變頻電機轉速使得在制冷或制熱條件下，冷媒水或熱媒水的流量增加，使得周圍溫度快速達到目標溫度。

作為上述船舶空調系統的控制方法的一種優選方案，在步驟s50中，制熱或制冷時，當tf＝tm時，控制器不發出控制指令，變頻電機的轉速不變。

作為上述船舶空調系統的控制方法的一種優選方案，在步驟s50中，當制冷且tf＜tm時，或當制熱且tf＞tm時，控制器發出控制指令，減小變頻電機的轉速。通過減小變頻電機轉速使得在制冷或制熱條件下，冷媒水或熱媒水的流量增加，使得周圍溫度快速達到目標溫度。

本發明的有益效果：

1)通過同一個變流量水泵為船舶空調系統的不同工況下的冷媒管路或熱媒管路提供動力，節省了一個水泵，并且節省了部分冷媒管路或熱媒管路，解決了現有技術中船舶空調的冷媒管路或熱媒管路的管路多，占用船舶內部空間大，安裝及后期維護不方便，以及需要配備兩臺水泵，成本投入大的問題。

2)通過使用變流量水泵，使冷媒水或熱媒水能夠根據實際情況調整流量，解決了現有技術中冷媒水泵或者熱媒水泵流量無法調節的問題。

附圖說明

圖1是本發明提供的一種船舶空調系統的結構示意圖；

圖2是本發明提供的變流量水泵流量調節的原理結構圖。

圖中：

1、溫度傳感器；2、變流量水泵；3、空調換熱單元；4、出風口；5、第一熱媒水切換閥；6、第一冷媒水切換閥；7、熱媒水加熱器；8、第二熱媒水切換閥；9、冷媒水冷卻器；10、第二冷媒水切換閥；11、控制器。

具體實施方式

下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。

本實施例提供一種船舶空調系統，如圖1所示，該船舶空調系統包括：包括冷媒管路、熱媒管路以及與冷媒管路、熱媒管路同時連接的公共管路，公共管路上沿冷媒水或熱媒水的流動方向依次設置有變流量水泵2和空調換熱單元3，冷媒管路上沿冷媒水的流動方向依次設置有第一冷媒水切換閥6、冷媒水冷卻器9和第二冷媒水切換閥10，熱媒管路上沿熱媒水的流動方向依次設置有第一熱媒水切換閥5、熱媒水加熱器7和第二熱媒水切換閥8，如圖2所示，變流量水泵2與控制器11連接，控制器11與溫度傳感器1連接，溫度傳感器1用于檢測空調換熱單元3的出風口4的溫度，并將溫度信號傳送給控制器11，控制器11用于根據溫度信號控制變流量水泵2的流量變化。通過同一個變流量水泵2為船舶空調系統不同工況下的冷媒管路及熱媒管路提供動力，節省了一個水泵，并且節省了冷媒管路或熱媒管路的管道，降低了成本。

優選的，船舶空調系統中還包括冷水機組以及與冷水機組連接的制冷劑管路，冷媒水冷卻器9內設置制冷劑管路。其中，冷水機組為船舶原有結構的一部分，制冷劑管路中流動有低溫的制冷劑，通過制冷劑管路對冷媒水冷卻器9進行冷卻，從而不必為冷卻水冷卻器單獨提供制冷設備進行制冷，有效利用了船舶上的現有能源。

優選的，船舶空調系統還包括蒸汽管路，熱媒水加熱器7內設置蒸汽管路。通過船舶上原有的蒸汽管路對熱媒水加熱器7進行加熱，從而不必為熱媒水加熱器7單獨提供制熱設備進行制熱，有效利用了船舶上的現有能源。

本實施例還提供一種船舶空調系統的控制方法，該方法包括：

步驟s10：當船舶空調系統處于加熱模式時，第一冷媒水切換閥6和第二冷媒水切換閥10關閉，第一熱媒水切換閥5和第二熱媒水切換閥8開啟，控制器11同時控制所述變流量水泵2調整流量，變流量水泵2驅動熱媒水從變流量水泵2依次流經所述空調換熱單元3、第一熱媒水切換閥5、熱媒水加熱器7以及第二熱媒水切換閥8，并流回變流量水泵2，通過關閉第一冷媒水切換閥6和第二冷媒水切換閥10，從而將冷媒管路和熱媒管路完全隔離開，保證船舶空調系統制熱時，不會受到冷媒管路中冷媒水的影響。

步驟s20：當船舶空調系統處于制冷模式時，第一冷媒水切換閥6和第二冷媒水切換閥10開啟，第一熱媒水切換閥5和第二熱媒水切換閥8關閉，控制器11控制所述變流量水泵2調整流量，變流量水泵2驅動冷媒水從變流量水泵2依次流經空調換熱單元3、第一冷媒水切換閥6、冷媒水加熱器9以及第二冷媒水切換閥10，并流回變流量水泵2。通過關閉第一熱媒水切換閥5和第二熱媒水切換閥8，從而將冷媒管路與熱媒管路完全隔離開，保證船舶空調系統制冷時，不會受到熱媒管路中熱媒水的影響。

步驟s30：在控制器11內部的存儲器中預設目標溫度值tm，其中，目標溫度值tm是指需要通過空調進行制冷或制熱所要達到的溫度。

步驟s40：溫度傳感器1檢測空調換熱單元3的出風口4處溫度，且將溫度信號傳送給控制器11，得到空調換熱單元3的出風口4處的檢測溫度值tf，檢測溫度值tf是指外界的實時溫度。

步驟s50：控制器11比較目標溫度值tm以及檢測溫度值tf的大小，且根據比較結果調節變流量水泵2中的變頻電機(附圖中未示出)的轉速，且根據比較結果調節變流量水泵2中的變頻電機的轉速。

目標溫度值tm以及檢測溫度值tf大小的判斷方法如下：

當制冷且tf＞tm時，或當制熱且tf＜tm時，控制器11發出控制指令，增加變頻電機的轉速；

制熱或制冷時，當tf＝tm時，控制器11不發出控制指令，變頻電機的轉速不變；

當制冷且tf＜tm時，或當制熱且tf＞tm時，控制器11發出控制指令，減小變頻電機的轉速。

通過上述溫度控制方法實現對船舶空調系統制冷工況及制熱工況下的恒溫控制，并且減少了船舶空調系統的不必要的能量損耗。

本發明通過同一個變流量水泵2為冷媒管路或熱媒管路提供動力，節省了一個水泵，并且節省了部分冷媒管路或熱媒管路，解決了現有技術中船舶空調系統的冷媒管路或熱媒管路的管道多，占用船舶內部空間大，安裝及后期維護不方便，以及需要配備兩臺水泵，成本投入大的問題。

顯然，本發明的上述實施例僅僅是為了清楚說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護范圍之內。