CN108016598A - 一种直燃式船用恒温恒湿空调系统及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种直燃式船用恒温恒湿空调系统及工作方法，所述系统包括热泵子系统、溶液除湿子系统、余热加湿子系统、送风道、空气过滤器、温度传感器和湿度传感器。本发明以天然气为燃料的斯特林发动机直接带动压缩机完成蒸汽压缩工作，避免功量传递损失，提高能源利用率；低温海水和烟气余热利用技术有效解决船舶空调系统制冷、制热性能差的问题，提高船舶空调系统能效系数；余热驱动的喷淋加湿和溶液除湿技术，舒适调节湿度值，提高空气品质。本发明以温湿独立控制的方式，构建了一种新型船用恒温恒湿空调系统，系统以制冷/制热为主、加湿/除湿为辅，在整合现有节能技术和空气处理技术后，实现了船舶舱室空气恒温恒湿舒适性调节的效果。

Description

一种直燃式船用恒温恒湿空调系统及工作方法
技术领域
本发明涉及一种直燃式船用恒温恒湿空调系统及工作方法，尤其是一种直燃式船用恒温恒湿空调系统，属于能源与空调工程技术领域。
背景技术
“温度”和“湿度”分别作为空气调节的“四度”之一，在维持人体舒适性方面具有重要意义。通常而言，适宜的环境温度值在25℃左右，适宜的环境相对湿度值在40％～60％之间，随着人们生活品位提高、对环境依赖性的增强，环境具有适宜的温、湿度值也愈发体现其重要性，实现空气的高品质调节，完善现有空气调节装置，成为制冷空调行业关心的话题。
在空调装置完善过程中，恒温恒湿空调系统应运而生，温湿度控制上有了很大进步，以“温湿独立控制”和“温湿集中控制”为代表，热泵机组为主体，加湿、除湿为辅助，同时运用高精度控制技术，使得恒温恒湿空调技术日益成熟，如专利：一种恒温恒湿空调系统及提高室内温湿度精度的控制方法，就着重阐述了对送、回风温度的控制；再如专利：恒温恒湿空调设备，就从提高设备性能方面入手，然而对现有技术深入分析，会发现其性能仍有待提高。
船舶装置作为海上重要交通运输工具，其工作环境受自身因素和外界环境因素的综合影响，表现出工况复杂多变、热湿负荷变化大、湿度高等诸多特性。对比陆用空调，船用空调为保证舱室空气品质，船舶空调系统的高效、经济都面临着极大挑战。高温海域下现有船舶空调装置制冷、除湿性能差，低温海域下现有船舶空调装置制热性能差的问题不能很好解决，针对船舶所处环境的特殊性，构建一种新型船用恒温恒湿空调系统，其重要性不言而喻。
目前，温度控制已经很成熟。除湿技术主要有冷却除湿、溶液除湿、固体吸附除湿、转轮除湿；加湿技术则体现在加湿器的技术完善上，但在船用恒温恒湿空调系统方面研究还比较少，多数照搬陆用空调，效果不够理想，如专利：一种船舶用水源热泵温湿分控中央空调，采用“一台水源热泵控温”和“另一台水源热泵+新风组合装置控湿”的方式实现舱室温湿度可控，明显看出其存在设备复杂、能耗高效率低的弊端。针对现有技术的不足，整合现有高效、节能技术构建新型船用恒温恒湿空调系统，将是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，进而提供一种直燃式船用恒温恒湿空调系统及工作方法。
本发明通过采用‘天然气﹣直燃’斯特林发动机技术，斯特林发动机带动制冷压缩机，完成蒸汽压缩工作；烟气余热回收技术有效解决低温环境船舶空调系统制热性能差的问题；深层海水冷量利用技术有效解决高温环境船舶空调系统制冷性能差的问题；结合余热为驱动的加湿、除湿技术，构建新型船用恒温恒湿空调系统，实现舱室空气温、湿度可控可调的舒适性调节。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种直燃式船用恒温恒湿空调系统，包括热泵子系统、溶液除湿子系统、余热加湿子系统、送风道、空气过滤器、温度传感器和湿度传感器；所述热泵子系统包括：斯特林发动机、第二截止阀、第四三通阀、第五三通阀、余热回收器、第六三通阀、第七三通阀、压载水舱、循环泵、压缩机、四通换向阀、第一换热器、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、高压储液器、干燥过滤器、节流阀、第二换热器、气液分离器、电动机、第一三通阀、变频水泵、第二三通阀和风机盘管；其中所述斯特林发动机排烟口连通所述第二截止阀进口，所述第二截止阀出口连通所述余热回收器左进口，所述余热回收器右出口连通烟气排放处，所述余热回收器右下出口连通所述第五三通阀上进口，所述第五三通阀的下、右出口分别连通所述第一三通阀的左进口和所述第六三通阀的左进口，所述第一三通阀上出口连通所述变频水泵进口，所述变频水泵出口连通所述风机盘管左上进口，所述风机盘管右上出口连通所述第二三通阀下进口，所述第二三通阀的上、右出口分别连通所述第四三通阀的左进口和所述第一换热器的右上进口，所述第一换热器左上出口连通所述第一三通阀下进口，所述第四三通阀上出口连通所述余热回收器左下进口，所述压载水舱左上出口连通所述第六三通阀下进口，所述第六三通阀上出口连通所述循环泵进口，所述循环泵出口连通所述第二换热器右下进口，所述第二换热器右上出口连通所述第七三通阀上进口，所述第七三通阀左、下出口分别连通所述第四三通阀的右进口和所述压载水舱的右上进口，所述斯特林发动机和所述电动机的输出轴与所述压缩机的输入轴相连接，所述压缩机出口连通所述四通换向阀左进口，所述四通换向阀上接口连通所述第一换热器左下接口，所述第一换热器右下接口连通所述第一单向阀的进口和所述第三单向阀的出口，所述第一单向阀和所述第二单向阀的出口连通所述高压储液器进口，所述高压储液器出口连通所述干燥过滤器进口，所述干燥过滤器出口连通所述节流阀进口，所述节流阀出口连通所述第三单向阀和所述第四单向阀的进口，所述第二单向阀的进口和所述第四单向阀的出口连通所述第二换热器的左上接口，所述第二换热器左下接口连通所述四通换向阀下接口，所述四通换向阀右出口连通所述气液分离器进口，所述气液分离器出口连通所述压缩机进口；所述溶液除湿子系统包括：第一截止阀、第一换热盘管、导流栅、溶液再生器、溶液喷嘴、溶液热交换器、溶液泵、溶液桶、气液接触器、抽气机、冷却除雾器，其中所述第一截止阀进口连通所述热泵子系统中所述斯特林发动机排烟口，所述第一截止阀出口连通所述溶液再生器下部所述第一换热盘管进口，所述第一换热盘管出口连通烟气排放处，所述溶液再生器两侧开口处设有所述导流栅，所述溶液再生器底部出口连通所述溶液热交换器左下进口，所述溶液热交换器右上出口连通所述溶液泵进口，所述溶液泵出口连通所述溶液桶左上方的所述气液接触器，所述溶液桶右上侧设有所述冷却除雾器，所述气液接触器和所述冷却除雾器之间设有所述抽气机，所述溶液桶底部出口连通所述溶液热交换器上进口，所述溶液热交换器下出口连通所述发生器上部布置有所述溶液喷嘴的短管；所述余热加湿子系统包括：第三截止阀、蓄水器、第三三通阀、预热器、喷淋泵、第二换热盘管、容水器、雾化器、挡水栅、送风机，其中所述第三截止阀进口连通所述热泵子系统中所述斯特林发动机排烟口，所述第三截止阀出口连通所述容水器中部的所述第二换热盘管进口，所述第二换热盘管出口连通所述预热器左进口，所述预热器右出口连通烟气排放处，所述蓄水器出口连通所述第三三通阀下进口，所述第三三通阀上出口连通所述预热器左下进口，所述预热器右上出口连通所述喷淋泵进口，所述喷淋泵出口连通所述容水器上部布置有所述雾化器的短管，所述容水器底部出口连通所述第三三通阀左进口，所述容水器左上方布置有所述送风机，所述容水器右上方布置有所述挡水栅；所述送风道左端为进风端连通回风口，所述送风道右端为出风段连通出风口并通向舱室，所述送风道内部从左端到右端依次布置有所述气液接触器、所述抽气机、所述冷却除雾器、所述风机盘管、所述送风机、所述雾化器、所述挡水栅和所述空气过滤器，所述送风道内各部分间合理布置，保留一定的间距；所述温度传感器和湿度传感器通过线束与控制中心相连通。
进一步，所述余热回收器左进口设有收集船舶主机烟气的烟气回收阀。
进一步，所述风机盘管内有变频风机，所述风机盘管正下方设有凝水盘，且凝水盘位于所述送风道内。
进一步，所述气液接触器为网孔状湿膜材料，所述冷却除雾器为不锈钢筛网，所述空气过滤器内设袋式活性吸附过滤网。
进一步，所述溶液再生器是一种内部上端设有所述溶液喷嘴、内部中间位置设有所述第一换热盘管、两侧开口处设有所述导流栅的两端密封式桶形容器，所述溶液桶和所述容水器对应所述送风道处开有方形孔，二者焊接在所述送风道上。
进一步，所述压缩机为往复式、双螺杆式或离心式全开式压缩机。
进一步，所述第一换热器、所述第二换热器和所述溶液热交换器均为板式换热器或管壳式换热器。
进一步，所述余热回收器和所述预热器均为螺旋管式或翅片管式烟气换热器。
进一步，所述节流阀为毛细管、热力膨胀阀或电子阀膨胀阀。
所述船用恒温恒湿空调系统随船舶所处海域位置的不同，在满足舱室空气舒适性调节方面，空调系统的工作方法分为：A、余热供热，B、供热加湿，C、降温除湿，D、自然通风；
A、余热供热
当船舶处于温度在0℃以上的低温海域时，所述温度传感器感知舱室空气温度低于舒适值25℃，此时船舶舱室的热负荷值在设定值1～1.5倍之间，需进行供热采暖，船舶主机工作时产生的余热量足以实现舱室空气升温调节并维持温度舒适性的用热需求；所述温度传感器传输信号到控制中心，控制中心发出信号动作各三通阀令所述第一三通阀左、上进出口相通，所述第二三通阀下、上进出口相通，所述第四三通阀左、上进出口相通，所述第五三通阀上、下进出口相通，所述变频水泵和所述变频风机工作，船舶主机排出的高温烟气通过所述烟气回收阀从所述余热回收器左进口进入所述余热回收器，高温烟气与热媒水进行热量交换，高温烟气的热量被热媒水吸收后从所述余热回收器右出口沿管道排向烟气排放处，而所述余热回收器中吸热升温后的热媒水则从所述余热回收器右下出口流出，热媒水依次通过所述第五三通阀和所述第一三通阀后在所述变频水泵压差作用下从所述风机盘管左上进口进入所述风机盘管，热媒水与流经所述风机盘管的空气进行热量交换，空气被热媒水加热升温后由所述变频风机吹送经所述空气过滤器过滤进入室内，实现舱室空气升温的舒适性调节，对于释放热量降温后的热媒水则从所述风机盘管右上出口流出，在依次通过所述第二三通阀和所述第四三通阀后从所述余热回收器左下进口流回到所述余热回收器，热媒水继续与主机排出的高温烟气进行热量交换，完成对烟气余热的吸收、载运工作，所述温度传感器舱室空气处于设定适宜范围后发出反馈信号到控制中心，控制中心发出信号令主机余热供热的舱室空气升温调节工作结束；
B、供热加湿
当船舶处于温度在0℃以下的低温海域时，所述温度传感器感知舱室空气温度远低于舒适值25℃，此时船舶舱室的热负荷值超过设定值1.5倍，需进行供热采暖，船舶主机工作时产生的余热量不足以实现舱室空气升温调节并维持温度舒适性的用热需求；所述温度传感器输出信号到控制中心，控制中心发出信号动作各三通阀令所述第一三通阀下、上进出口相通，所述第二三通阀下、右进出口相通，所述第四三通阀右、上进出口相通，所述第五三通阀上、右进出口相通，所述第六三通阀左、上进出口相通，所述第七三通阀上、左进出口相通，所述四通换向阀的线圈通电，线圈动作所述四通换向阀令左上接口、右下接口分别相通，所述热泵子系统为制热模式，所述循环泵、所述变频水泵和所述变频风机工作；燃料天然气送入所述斯特林发动机的燃烧室进行燃烧，天然气燃烧释放出的热量一部分通过所述斯特林发动机转化为功，另一部分以废热的形式随烟气排走，所述第二截止阀开启，所述斯特林发动机排出的高温烟气和经所述烟气回收阀回收的主机烟气一并从所述余热回收器左进口进入所述余热回收器，高温烟气与载热循环水进行热量交换，高温烟气被载热循环水吸热降温后从所述余热回收器右出口沿管道排向烟气排放处，而吸热升温后的载热循环水则从所述余热回收器右下出口流出，依次通过所述第五三通阀和所述第六三通阀后在所述循环泵压差作用下从所述第二换热器右下进口进入所述第二换热器，载热循环水在所述第二换热器中释放热量来提供低压液体制冷剂蒸发所吸收的热量，释放热量后的载热循环水从所述第二换热器右上出口流出，依次通过所述第七三通阀和所述第四三通阀后从所述余热回收器左下进口流回到所述余热回收器，载热循环水继续与高温烟气进行热量交换，完成对烟气余热的吸收、载运工作；所述斯特林发动机输出轴与所述压缩机输入轴联接在一起，所述斯特林发动机带动所述压缩机完成蒸汽压缩过程，低温低压气体制冷剂进入所述压缩机被所述压缩机压缩为高温高压气体制冷剂，高温高压气体制冷剂从所述压缩机排出后经所述四通换向阀导向从所述第一换热器左下接口进入所述第一换热器，高温高压的气体制冷剂与流经所述第一换热器的热媒水进行热量交换，热媒水吸收高温高压气体制冷剂的热量并将高温高压气体制冷剂冷凝为高压液体制冷剂，高压液体制冷剂从所述第一换热器右下接口流出，沿所述第一单向阀处通过所述高压储液器后经所述干燥过滤器干燥过滤进入所述节流阀节流降压为低压液体制冷剂，低压液体制冷剂再沿所述第四单向阀从所述第二换热器左上接口进入所述第二换热器，低压液体制冷剂在所述第二换热器中吸收载热循环水的热量蒸发为低压气体制冷剂，低压气体制冷剂从所述第二换热器左下接口流出经所述四通换向阀导向进入所述气液分离器完成气液分离后进入所述压缩机完成压缩工作；对于在所述第一换热器中吸收高温高压气体制冷剂热量而升温的热媒水则从所述第一换热器左上出口流出，通过所述第一三通阀后在所述变频水泵压差作用下从所述风机盘管左上进口进入所述风机盘管，热媒水与流经所述风机盘管的空气进行热量交换，空气被热媒水加热升温后由所述变频风机吹送经所述空气过滤器过滤进入室内，实现舱室空气升温的舒适性调节，热媒水在释放热量后则从所述风机盘管右上出口流出，通过所述第二三通阀后从所述第一换热器右上进口回到所述第一换热器，完成热媒水的载热工作；在此空气升温调节的同时，所述湿度传感器感知舱室空气相对湿度值下降低于40％，有违空气湿度舒适性调节的要求，所述湿度传感器传送信号到控制中心，控制中心发出信号令所述第三三通阀下、上进出口相通，所述送风机和所述喷淋泵工作，所述第三截止阀开启，所述斯特林发动机排出的高温烟气进入所述容水器中部的所述第二换热盘管，高温烟气在所述第二换热盘管释放热量后再从所述预热器左进口进入所述预热器，来自所述蓄水器的纯净水在压差作用下通过所述第三三通阀从所述预热器左下进口进入所述预热器，高温烟气加热纯净水后从所述预热器右出口沿管道排向烟气排放处，吸热升温后的纯净水则从所述预热器右上出口流出由所述喷淋泵送入所述容水器上部带有所述雾化器的短管，吸热升温后的纯净水经所述雾化器喷淋雾化后吸收自身热量和所述第二换热盘管中高温烟气释放出的热量蒸发为饱和蒸汽，未蒸发的雾化水则落在所述容水器底部，待所述容水器中纯净水蓄留一定量后，所述第三三通阀左、上进出口相通，纯净水从所述容水器底部出口流出通过所述第三三通阀后进入所述预热器再次参与换热循环，所述雾化器制备的饱和蒸汽进入来自所述风机盘管加热后的空气中，在所述送风机作用下依次通过所述挡水栅和所述空气过滤器后沿所述送风道进入舱室，实现舱室空气增湿的舒适性调节，当所述温度传感器和所述湿度传感器分别感知舱室空气的温度和湿度处于设定舒适范围后发出反馈信号到控制中心，控制中心发出信号令所述热泵子系统和所述余热加湿子系统停止工作；
C、降温除湿
当船舶处于高温海域时，所述温度传感器感知舱室空气温度高于舒适值25℃，此时船舶舱室的冷负荷值高于预设值，需进行降温供冷，所述热泵子系统制冷运行来实现舱室空气降温的舒适性调节，所述温度传感器输出信号到控制中心，控制中心发出信号动作各三通阀令所述第一三通阀下、上进出口相通，所述第二三通阀下、右进出口相通，所述第六三通阀下、上进出口相通，所述第七三通阀上、下进出口相通，所述四通换向阀的线圈断电，线圈动作所述四通换向阀，所述四通换向阀右上接口、左下接口分别相通，所述热泵子系统为制冷模式，所述变频水泵、所述循环泵和所述变频风机工作；所述压载水舱中蓄存的深层低温海水在所述循环泵压差作用下通过所述第六三通阀后从所述第二换热器右下进口进入所述第二换热器冷凝流经所述第二换热器的高温高压气体制冷剂，完成对制冷剂冷凝工作的海水从所述第二换热器右上出口流出通过所述第七三通阀后回到所述压载水舱，在所述热泵子系统制冷运行时，深层低温海水的冷却循环工作不断进行；所述斯特林发动机输出轴与所述压缩机输入轴联接在一起，燃料天然气送入所述斯特林发动机的燃烧室进行燃烧，天然气燃烧释放出的热量一部分通过所述斯特林发动机转化为功，另一部分以废热的形式随烟气排走，所述斯特林发动机带动所述压缩机完成蒸汽压缩过程，低压气体制冷剂进入所述压缩机被所述压缩机压缩为高温高压气体制冷剂，高温高压气体制冷剂从所述压缩机排出后经所述四通换向阀导向从所述第二换热器左下接口进入所述第二换热器与低温海水进行热量交换，高温高压气体制冷剂释放热量被低温海水冷凝为高压液体制冷剂，高压液体制冷剂从所述第二换热器左上接口流出沿所述第二单向阀处通过所述高压储液器后经所述干燥过滤器干燥过滤进入所述节流阀节流降压为低压液体制冷剂，低压液体制冷剂再沿所述第三单向阀从所述第一换热器右下接口进入所述第一换热器，低压液体制冷剂在所述第一换热器中吸收冷媒水的热量蒸发为低压气体制冷剂，低压气体制冷剂从所述第一换热器左下接口流出经所述四通换向阀导向进入所述气液分离器完成气液分离后进入所述压缩机完成压缩工作；对于在所述第一换热器中被低压液体制冷剂吸收热量而降温的冷媒水则从所述第一换热器左上出口流出，通过所述第一三通阀后在所述变频水泵压差作用下从所述风机盘管左上进口进入所述风机盘管，冷媒水与流经所述风机盘管的空气进行热量交换，空气被冷媒水冷却降温后由所述变频风机吹送经所述空气过滤器过滤进入室内，实现舱室空气降温的舒适性调节，冷媒水在吸热升温后则从所述风机盘管右上出口流出，通过所述第二三通阀后从所述第一换热器右上进口回到所述第一换热器，完成冷媒水的载冷工作；在此空气降温调节的同时，所述湿度传感器感知舱室空气相对湿度值上升高于60％，有违空气湿度舒适性调节的要求，所述湿度传感器传送信号到控制中心，控制中心发出信号令所述第一截止阀开启，所述溶液泵和所述抽气机工作，所述斯特林发动机排出的高温烟气进入所述溶液再生器底部的所述第一换热盘管中释放热量，释放热量后的高温烟气从所述第一换热盘管出口流出沿管道排向烟气排放处，所述溶液再生器中的氯化锂水浓溶液在所述溶液泵压差作用下从所述溶液再生器底部流出，进入所述溶液热交换器与氯化锂水稀溶液换热后通过所述溶液泵喷淋到所述气液接触器，流经所述气液接触器的空气被氯化锂水浓溶液干燥吸水，空气的含湿量下降，氯化锂水浓溶液吸收空气水分后变为氯化锂水稀溶液从所述溶液桶底部流出，通过所述溶液热交换器换热后从所述溶液发生器上部所述溶液喷嘴处喷淋在所述第一换热盘管上，氯化锂水稀溶液吸收所述第一换热盘管中高温烟气的热量释放出水蒸气变为氯化锂水浓溶液，水蒸气从所述溶液再生器两侧导流栅处逸出，而流经所述气液接触器被氯化锂水浓溶液吸水降湿后的空气由所述抽气机输送，通过所述冷却除雾器处理后在所述风机盘管处被冷媒水冷却到露点温度以下有水析出时可滴落在所述凝水盘上排走，空气在两次降湿处理后通过所述空气过滤器沿所述送风道进入舱室，实现舱室空气降湿的舒适性调节，当所述温度传感器和所述湿度传感器分别感知舱室空气的温度和湿度处于设定舒适范围后发出反馈信号到控制中心，控制中心发出信号令所述热泵子系统和所述溶液除湿子系统停止工作；
D、自然通风
当船舶处于温/湿度适宜的海域时，所述温度传感器感知舱室空气温度在25±2.5℃和所述湿度传感器感知舱室空气湿度在40％～60％之间，舱室不需要进行空气温/湿度调节，采用自然通风的方式置换舱室与室外空气，舱室空气排出，外界新风沿所述送风道经所述空气过滤器吸附过滤处理后送入舱室内，满足舱室新风要求。
本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：
1、系统采用‘天然气﹣直燃’斯特林发动机技术，以天然气为燃料，燃烧产物对环境破坏小；外燃式斯特林发动机的工作效率要比内燃机的工作效率高5％～10％，斯特林发动机直接带动热泵系统的压缩机工作，避免了“发动机—发电机—电动机—压缩机”式的能量传递损失，系统的工作效率大大提高。
2、系统利用余热回收技术回收船舶主机和斯特林发动机排出的烟气余热，低温海域船舶舱室热负荷在设定值1～1.5倍之间，余热作为热源直接用于舱室供热采暖；低温海域船舶舱室热负荷超过设定值1.5倍，余热作为热源提高船舶空调装置的蒸发温度，解决低温海域船舶空调装置因蒸发温度过低导致的制热性能差的问题。
3、船舶停泊靠岸时，以压载水舱蓄存深层低温海水，利用深层低温海水的冷量降低船舶空调装置的冷凝温度，解决高温海域船舶空调装置因冷凝温度过高导致的制冷性能差的问题。
4、利用斯特林发动机和船舶主机排出的高温烟气余热实现余热加湿和余热除湿的效果，实现空气湿度的舒适性调节，充分利用余热，提高能源利用效率，节能减排效果好。
5、温湿独立控制，热泵系统为主体、加湿/除湿系统为辅助，构建了一种新型船用恒温恒湿空调系统，整合现有节能技术和空气处理技术，提供高品质空气，实现了船舶舱室空气温/湿度的舒适性调节。
附图说明
图1为本发明一种直燃式船用恒温恒湿空调系统的结构原理示意图；
图中：1为第一换热盘管、2为导流栅、3为溶液再生器、4为溶液喷嘴、5为溶液热交换器、6为溶液泵、7为送风道、8为气液接触器、9为抽气机、10为冷却除雾器、11为变频水泵、12为第一三通阀、13为第一换热器、14为溶液桶、15为四通换向阀、16为压缩机、17为斯特林发动机、18为电动机、19为气液分离器、20为第二截止阀、21为第一截止阀、22为第三截止阀、23为余热回收器、24为烟气回收阀、25为第四三通阀、26为第五三通阀、27为第六三通阀、28为节流阀、29为干燥过滤器、30为高压储液器、31为第一单向阀、32为第二单向阀、33为第三单向阀、34为第四三通阀、35为第二换热器、36为凝水盘、37为变频风机、38为风机盘管、39为第二三通阀、40为送风机、41为雾化器、42为挡水栅、43为空气过滤器、44为容水器、45为喷淋泵、46为第二换热盘管、47为预热器、48为湿度传感器、49为第三三通阀、50为蓄水器、51为温度传感器、52为循环泵、53为第七三通阀、54为压载水舱。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特性和优点更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体施例做详细说明。
再者，本发明中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「左」、「右」、「左上」、「左下」、「右上」、「右下」、「顶」、「中」、「顶」等，仅是参考附图式的方向。因此，使用方向用语是用于说明及理解本发明，而非用于限制本发明。
如图1所示，为本发明实施例的一种直燃式船用恒温恒湿空调系统，包括热泵子系统、溶液除湿子系统、余热加湿子系统、送风道7、空气过滤器43、温度传感器51和湿度传感器48；所述热泵子系统包括：斯特林发动机17、第二截止阀20、第四三通阀25、第五三通阀26、余热回收器23、第六三通阀27、第七三通阀53、压载水舱54、循环泵52、压缩机16、四通换向阀15、第一换热器13、第一单向阀31、第二单向阀32、第三单向阀33、第四单向阀34、高压储液器30、干燥过滤器29、节流阀28、第二换热器35、气液分离器19、电动机18、第一三通阀12、变频水泵11、第二三通阀39和风机盘管38；其中所述斯特林发动机17排烟口连通所述第二截止阀20进口，所述第二截止阀20出口连通所述余热回收器23左进口，所述余热回收器23右出口连通烟气排放处，所述余热回收器23右下出口连通所述第五三通阀26上进口，所述第五三通阀26的下、右出口分别连通所述第一三通阀12的左进口和所述第六三通阀27的左进口，所述第一三通阀12上出口连通所述变频水泵11进口，所述变频水泵11出口连通所述风机盘管38左上进口，所述风机盘管38右上出口连通所述第二三通阀39下进口，所述第二三通阀39的上、右出口分别连通所述第四三通阀25的左进口和所述第一换热器13的右上进口，所述第一换热器13左上出口连通所述第一三通阀12下进口，所述第四三通阀25上出口连通所述余热回收器23左下进口，所述压载水舱54左上出口连通所述第六三通阀27下进口，所述第六三通阀27上出口连通所述循环泵52进口，所述循环泵52出口连通所述第二换热器35右下进口，所述第二换热器35右上出口连通所述第七三通阀53上进口，所述第七三通阀53左、下出口分别连通所述第四三通阀25的右进口和所述压载水舱54的右上进口，所述斯特林发动机17和所述电动机18的输出轴与所述压缩机16的输入轴相连接，所述压缩机16出口连通所述四通换向阀15左进口，所述四通换向阀15上接口连通所述第一换热器13左下接口，所述第一换热器13右下接口连通所述第一单向阀31的进口和所述第三单向阀33的出口，所述第一单向阀31和所述第二单向阀32的出口连通所述高压储液器30进口，所述高压储液器30出口连通所述干燥过滤器29进口，所述干燥过滤器29出口连通所述节流阀28进口，所述节流阀28出口连通所述第三单向阀33和所述第四单向阀34的进口，所述第二单向阀32的进口和所述第四单向阀34的出口连通所述第二换热器35的左上接口，所述第二换热器35左下接口连通所述四通换向阀15下接口，所述四通换向阀15右出口连通所述气液分离器19进口，所述气液分离器19出口连通所述压缩机16进口；所述溶液除湿子系统包括：第一截止阀21、第一换热盘管1、导流栅2、溶液再生器34、溶液喷嘴4、溶液热交换器5、溶液泵6、溶液桶14、气液接触器8、抽气机9、冷却除雾器10，其中所述第一截止阀21进口连通所述热泵子系统中所述斯特林发动机17排烟口，所述第一截止阀21出口连通所述溶液再生器3下部所述第一换热盘管1进口，所述第一换热盘管1出口连通烟气排放处，所述溶液再生器3两侧开口处设有所述导流栅2，所述溶液再生器3底部出口连通所述溶液热交换器5左下进口，所述溶液热交换器5右上出口连通所述溶液泵6进口，所述溶液泵6出口连通所述溶液桶14左上方的所述气液接触器8，所述溶液桶14右上侧设有所述冷却除雾器10，所述气液接触器8和所述冷却除雾器10之间设有所述抽气机9，所述溶液桶14底部出口连通所述溶液热交换器5上进口，所述溶液热交换器5下出口连通所述发生器3上部布置有所述溶液喷嘴4的短管；所述余热加湿子系统包括：第三截止阀22、蓄水器50、第三三通阀49、预热器47、喷淋泵45、第二换热盘管46、容水器44、雾化器41、挡水栅42、送风机40，其中所述第三截止阀22进口连通所述热泵子系统中所述斯特林发动机17排烟口，所述第三截止阀22出口连通所述容水器44中部的所述第二换热盘管46进口，所述第二换热盘管46出口连通所述预热器47左进口，所述预热器47右出口连通烟气排放处，所述蓄水器50出口连通所述第三三通阀49下进口，所述第三三通阀49上出口连通所述预热器47左下进口，所述预热器47右上出口连通所述喷淋泵45进口，所述喷淋泵45出口连通所述容水器44上部布置有所述雾化器41的短管，所述容水器44底部出口连通所述第三三通阀49左进口，所述容水器44左上方布置有所述送风机40，所述容水器44右上方布置有所述挡水栅42；所述送风道7左端为进风端连通回风口，所述送风道7右端为出风段连通出风口并通向舱室，所述送风道7内部从左端到右端依次布置有所述气液接触器8、所述抽气机9、所述冷却除雾器10、所述风机盘管38、所述送风机40、所述雾化器41、所述挡水栅42和所述空气过滤器43，所述送风道7内各部分间合理布置，保留一定的间距；所述温度传感器51和湿度传感器48通过线束与控制中心相连通。
其中，所述余热回收器23左进口设有收集船舶主机烟气的烟气回收阀24。
所述风机盘管38内有变频风机37，所述风机盘管38正下方设有凝水盘36，且凝水盘36位于所述送风道7内。
所述气液接触器8为网孔状湿膜材料，所述冷却除雾器10为不锈钢筛网，所述空气过滤器43内设袋式活性吸附过滤网。
所述溶液再生器3是一种内部上端设有所述溶液喷嘴4、内部中间位置设有所述第一换热盘管1、两侧开口处设有所述导流栅2的两端密封式桶形容器，所述溶液桶14和所述容水器44对应所述送风道7处开有方形孔，二者焊接在所述送风道7上。
所述压缩机16为往复式全开式压缩机。
所述第一换热器13、所述第二换热器35和所述溶液热交换器5均为板式换热器。
所述余热回收器23和所述预热器47均为翅片管式烟气换热器。
所述节流阀28为热力膨胀阀。
所述船用恒温恒湿空调系统随船舶所处海域位置的不同，在满足舱室空气舒适性调节方面，空调系统的工作方法分为：A、余热供热，B、供热加湿，C、降温除湿，D、自然通风；
A、余热供热
当船舶处于温度在0℃以上的低温海域时，所述温度传感器51感知舱室空气温度低于舒适值25℃，此时船舶舱室的热负荷值在设定值1～1.5倍之间，需进行供热采暖，船舶主机工作时产生的余热量足以实现舱室空气升温调节并维持温度舒适性的用热需求；所述温度传感器51传输信号到控制中心，控制中心发出信号动作各三通阀令所述第一三通阀12左、上进出口相通，所述第二三通阀39下、上进出口相通，所述第四三通阀25左、上进出口相通，所述第五三通阀26上、下进出口相通，所述变频水泵11和所述变频风机37工作，船舶主机排出的高温烟气通过所述烟气回收阀24从所述余热回收器23左进口进入所述余热回收器23，高温烟气与热媒水进行热量交换，高温烟气的热量被热媒水吸收后从所述余热回收器23右出口沿管道排向烟气排放处，而所述余热回收器23中吸热升温后的热媒水则从所述余热回收器23右下出口流出，热媒水依次通过所述第五三通阀26和所述第一三通阀12后在所述变频水泵11压差作用下从所述风机盘管38左上进口进入所述风机盘管38，热媒水与流经所述风机盘管38的空气进行热量交换，空气被热媒水加热升温后由所述变频风机37吹送经所述空气过滤器43过滤进入室内，实现舱室空气升温的舒适性调节，对于释放热量降温后的热媒水则从所述风机盘管38右上出口流出，在依次通过所述第二三通阀39和所述第四三通阀25后从所述余热回收器23左下进口流回到所述余热回收器23，热媒水继续与主机排出的高温烟气进行热量交换，完成对烟气余热的吸收、载运工作，所述温度传感器51舱室空气处于设定适宜范围后发出反馈信号到控制中心，控制中心发出信号令主机余热供热的舱室空气升温调节工作结束；
B、供热加湿
当船舶处于温度在0℃以下的低温海域时，所述温度传感器51感知舱室空气温度远低于舒适值25℃，此时船舶舱室的热负荷值超过设定值1.5倍，需进行供热采暖，船舶主机工作时产生的余热量不足以实现舱室空气升温调节并维持温度舒适性的用热需求；所述温度传感器51输出信号到控制中心，控制中心发出信号动作各三通阀令所述第一三通阀12下、上进出口相通，所述第二三通阀39下、右进出口相通，所述第四三通阀25右、上进出口相通，所述第五三通阀26上、右进出口相通，所述第六三通阀27左、上进出口相通，所述第七三通阀53上、左进出口相通，所述四通换向阀15的线圈通电，线圈动作所述四通换向阀15令左上接口、右下接口分别相通，所述热泵子系统为制热模式，所述循环泵52、所述变频水泵11和所述变频风机37工作；燃料天然气送入所述斯特林发动机17的燃烧室进行燃烧，天然气燃烧释放出的热量一部分通过所述斯特林发动机17转化为功，另一部分以废热的形式随烟气排走，所述第二截止阀20开启，所述斯特林发动机17排出的高温烟气和经所述烟气回收阀24回收的主机烟气一并从所述余热回收器23左进口进入所述余热回收器23，高温烟气与载热循环水进行热量交换，高温烟气被载热循环水吸热降温后从所述余热回收器23右出口沿管道排向烟气排放处，而吸热升温后的载热循环水则从所述余热回收器23右下出口流出，依次通过所述第五三通阀26和所述第六三通阀27后在所述循环泵52压差作用下从所述第二换热器35右下进口进入所述第二换热器35，载热循环水在所述第二换热器35中释放热量来提供低压液体制冷剂蒸发所吸收的热量，释放热量后的载热循环水从所述第二换热器35右上出口流出，依次通过所述第七三通阀53和所述第四三通阀25后从所述余热回收器23左下进口流回到所述余热回收器23，载热循环水继续与高温烟气进行热量交换，完成对烟气余热的吸收、载运工作；所述斯特林发动机17输出轴与所述压缩机16输入轴联接在一起，所述斯特林发动机17带动所述压缩机16完成蒸汽压缩过程，低温低压气体制冷剂进入所述压缩机16被所述压缩机16压缩为高温高压气体制冷剂，高温高压气体制冷剂从所述压缩机16排出后经所述四通换向阀15导向从所述第一换热器13左下接口进入所述第一换热器13，高温高压的气体制冷剂与流经所述第一换热器13的热媒水进行热量交换，热媒水吸收高温高压气体制冷剂的热量并将高温高压气体制冷剂冷凝为高压液体制冷剂，高压液体制冷剂从所述第一换热器13右下接口流出，沿所述第一单向阀31处通过所述高压储液器30后经所述干燥过滤器29干燥过滤进入所述节流阀28节流降压为低压液体制冷剂，低压液体制冷剂再沿所述第四单向阀34从所述第二换热器35左上接口进入所述第二换热器35，低压液体制冷剂在所述第二换热器35中吸收载热循环水的热量蒸发为低压气体制冷剂，低压气体制冷剂从所述第二换热器35左下接口流出经所述四通换向阀15导向进入所述气液分离器19完成气液分离后进入所述压缩机16完成压缩工作；对于在所述第一换热器13中吸收高温高压气体制冷剂热量而升温的热媒水则从所述第一换热器13左上出口流出，通过所述第一三通阀12后在所述变频水泵11压差作用下从所述风机盘管38左上进口进入所述风机盘管38，热媒水与流经所述风机盘管38的空气进行热量交换，空气被热媒水加热升温后由所述变频风机37吹送经所述空气过滤器43过滤进入室内，实现舱室空气升温的舒适性调节，热媒水在释放热量后则从所述风机盘管38右上出口流出，通过所述第二三通阀39后从所述第一换热器13右上进口回到所述第一换热器13，完成热媒水的载热工作；在此空气升温调节的同时，所述湿度传感器48感知舱室空气相对湿度值下降低于40％，有违空气湿度舒适性调节的要求，所述湿度传感器48传送信号到控制中心，控制中心发出信号令所述第三三通阀49下、上进出口相通，所述送风机40和所述喷淋泵45工作，所述第三截止阀22开启，所述斯特林发动机17排出的高温烟气进入所述容水器44中部的所述第二换热盘管46，高温烟气在所述第二换热盘管46释放热量后再从所述预热器47左进口进入所述预热器47，来自所述蓄水器50的纯净水在压差作用下通过所述第三三通阀49从所述预热器47左下进口进入所述预热器47，高温烟气加热纯净水后从所述预热器47右出口沿管道排向烟气排放处，吸热升温后的纯净水则从所述预热器47右上出口流出由所述喷淋泵45送入所述容水器44上部带有所述雾化器41的短管，吸热升温后的纯净水经所述雾化器41喷淋雾化后吸收自身热量和所述第二换热盘管46中高温烟气释放出的热量蒸发为饱和蒸汽，未蒸发的雾化水则落在所述容水器44底部，待所述容水器44中纯净水蓄留一定量后，所述第三三通阀49左、上进出口相通，纯净水从所述容水器44底部出口流出通过所述第三三通阀49后进入所述预热器47再次参与换热循环，所述雾化器41制备的饱和蒸汽进入来自所述风机盘管38加热后的空气中，在所述送风机40作用下依次通过所述挡水栅42和所述空气过滤器43后沿所述送风道7进入舱室，实现舱室空气增湿的舒适性调节，当所述温度传感器51和所述湿度传感器48分别感知舱室空气的温度和湿度处于设定舒适范围后发出反馈信号到控制中心，控制中心发出信号令所述热泵子系统和所述余热加湿子系统停止工作；
C、降温除湿
当船舶处于高温海域时，所述温度传感器51感知舱室空气温度高于舒适值25℃，此时船舶舱室的冷负荷值高于预设值，需进行降温供冷，所述热泵子系统制冷运行来实现舱室空气降温的舒适性调节，所述温度传感器51输出信号到控制中心，控制中心发出信号动作各三通阀令所述第一三通阀12下、上进出口相通，所述第二三通阀39下、右进出口相通，所述第六三通阀27下、上进出口相通，所述第七三通阀53上、下进出口相通，所述四通换向阀15的线圈断电，线圈动作所述四通换向阀15，所述四通换向阀15右上接口、左下接口分别相通，所述热泵子系统为制冷模式，所述变频水泵11、所述循环泵52和所述变频风机37工作；所述压载水舱54中蓄存的深层低温海水在所述循环泵52压差作用下通过所述第六三通阀27后从所述第二换热器35右下进口进入所述第二换热器35冷凝流经所述第二换热器35的高温高压气体制冷剂，完成对制冷剂冷凝工作的海水从所述第二换热器35右上出口流出通过所述第七三通阀53后回到所述压载水舱54，在所述热泵子系统制冷运行时，深层低温海水的冷却循环工作不断进行；所述斯特林发动机17输出轴与所述压缩机16输入轴联接在一起，燃料天然气送入所述斯特林发动机17的燃烧室进行燃烧，天然气燃烧释放出的热量一部分通过所述斯特林发动机17转化为功，另一部分以废热的形式随烟气排走，所述斯特林发动机17带动所述压缩机16完成蒸汽压缩过程，低压气体制冷剂进入所述压缩机16被所述压缩机16压缩为高温高压气体制冷剂，高温高压气体制冷剂从所述压缩机16排出后经所述四通换向阀15导向从所述第二换热器35左下接口进入所述第二换热器35与低温海水进行热量交换，高温高压气体制冷剂释放热量被低温海水冷凝为高压液体制冷剂，高压液体制冷剂从所述第二换热器35左上接口流出沿所述第二单向阀32处通过所述高压储液器30后经所述干燥过滤器29干燥过滤进入所述节流阀28节流降压为低压液体制冷剂，低压液体制冷剂再沿所述第三单向阀33从所述第一换热器13右下接口进入所述第一换热器13，低压液体制冷剂在所述第一换热器13中吸收冷媒水的热量蒸发为低压气体制冷剂，低压气体制冷剂从所述第一换热器13左下接口流出经所述四通换向阀15导向进入所述气液分离器19完成气液分离后进入所述压缩机16完成压缩工作；对于在所述第一换热器13中被低压液体制冷剂吸收热量而降温的冷媒水则从所述第一换热器13左上出口流出，通过所述第一三通阀12后在所述变频水泵11压差作用下从所述风机盘管38左上进口进入所述风机盘管38，冷媒水与流经所述风机盘管38的空气进行热量交换，空气被冷媒水冷却降温后由所述变频风机37吹送经所述空气过滤器43过滤进入室内，实现舱室空气降温的舒适性调节，冷媒水在吸热升温后则从所述风机盘管38右上出口流出，通过所述第二三通阀39后从所述第一换热器13右上进口回到所述第一换热器13，完成冷媒水的载冷工作；在此空气降温调节的同时，所述湿度传感器48感知舱室空气相对湿度值上升高于60％，有违空气湿度舒适性调节的要求，所述湿度传感器48传送信号到控制中心，控制中心发出信号令所述第一截止阀21开启，所述溶液泵6和所述抽气机9工作，所述斯特林发动机17排出的高温烟气进入所述溶液再生器3底部的所述第一换热盘管1中释放热量，释放热量后的高温烟气从所述第一换热盘管1出口流出沿管道排向烟气排放处，所述溶液再生器3中的氯化锂水浓溶液在所述溶液泵6压差作用下从所述溶液再生器3底部流出，进入所述溶液热交换器5与氯化锂水稀溶液换热后通过所述溶液泵6喷淋到所述气液接触器8，流经所述气液接触器8的空气被氯化锂水浓溶液干燥吸水，空气的含湿量下降，氯化锂水浓溶液吸收空气水分后变为氯化锂水稀溶液从所述溶液桶14底部流出，通过所述溶液热交换器5换热后从所述溶液发生器3上部所述溶液喷嘴4处喷淋在所述第一换热盘管1上，氯化锂水稀溶液吸收所述第一换热盘管1中高温烟气的热量释放出水蒸气变为氯化锂水浓溶液，水蒸气从所述溶液再生器3两侧导流栅2处逸出，而流经所述气液接触器8被氯化锂水浓溶液吸水降湿后的空气由所述抽气机9输送，通过所述冷却除雾器10处理后在所述风机盘管38处被冷媒水冷却到露点温度以下有水析出时可滴落在所述凝水盘36上排走，空气在两次降湿处理后通过所述空气过滤器43沿所述送风道7进入舱室，实现舱室空气降湿的舒适性调节，当所述温度传感器51和所述湿度传感器48分别感知舱室空气的温度和湿度处于设定舒适范围后发出反馈信号到控制中心，控制中心发出信号令所述热泵子系统和所述溶液除湿子系统停止工作；
D、自然通风
当船舶处于温/湿度适宜的海域时，所述温度传感器51感知舱室空气温度在25±2.5℃和所述湿度传感器48感知舱室空气湿度在40％～60％之间，舱室不需要进行空气温/湿度调节，采用自然通风的方式置换舱室与室外空气，舱室空气排出，外界新风沿所述送风道7经所述空气过滤器43吸附过滤处理后送入舱室内，满足舱室新风要求。
当燃料NG不足时，所述热泵子系统中所述斯特林发动机17输出的轴功不足以带动所述压缩机16工作，为保证所述热泵子系统的正常工作，所述压缩机16由所述电动机18带动工作；所述余热加湿子系统和所述溶液除湿子系统工作时所消耗的烟气余热来自所述烟气回收阀24所述回收的主机烟气余热。
以上为本发明的具体说明，仅为本发明的最佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神及原则之内的修改、等同替换等，应均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直燃式船用恒温恒湿空调系统，包括热泵子系统、溶液除湿子系统、余热加湿子系统、送风道(7)、空气过滤器(43)、温度传感器(51)和湿度传感器(48)；所述热泵子系统包括：斯特林发动机(17)、第二截止阀(20)、第四三通阀(25)、第五三通阀(26)、余热回收器(23)、第六三通阀(27)、第七三通阀(53)、压载水舱(54)、循环泵(52)、压缩机(16)、四通换向阀(15)、第一换热器(13)、第一单向阀(31)、第二单向阀(32)、第三单向阀(33)、第四单向阀(34)、高压储液器(30)、干燥过滤器(29)、节流阀(28)、第二换热器(35)、气液分离器(19)、电动机(18)、第一三通阀(12)、变频水泵(11)、第二三通阀(39)和风机盘管(38)；其中所述斯特林发动机(17)排烟口连通所述第二截止阀(20)进口，所述第二截止阀(20)出口连通所述余热回收器(23)左进口，所述余热回收器(23)右出口连通烟气排放处，所述余热回收器(23)右下出口连通所述第五三通阀(26)上进口，所述第五三通阀(26)的下、右出口分别连通所述第一三通阀(12)的左进口和所述第六三通阀(27)的左进口，所述第一三通阀(12)上出口连通所述变频水泵(11)进口，所述变频水泵(11)出口连通所述风机盘管(38)左上进口，所述风机盘管(38)右上出口连通所述第二三通阀(39)下进口，所述第二三通阀(39)的上、右出口分别连通所述第四三通阀(25)的左进口和所述第一换热器(13)的右上进口，所述第一换热器(13)左上出口连通所述第一三通阀(12)下进口，所述第四三通阀(25)上出口连通所述余热回收器(23)左下进口，所述压载水舱(54)左上出口连通所述第六三通阀(27)下进口，所述第六三通阀(27)上出口连通所述循环泵(52)进口，所述循环泵(52)出口连通所述第二换热器(35)右下进口，所述第二换热器(35)右上出口连通所述第七三通阀(53)上进口，所述第七三通阀(53)左、下出口分别连通所述第四三通阀(25)的右进口和所述压载水舱(54)的右上进口，所述斯特林发动机(17)和所述电动机(18)的输出轴与所述压缩机(16)的输入轴相连接，所述压缩机(16)出口连通所述四通换向阀(15)左进口，所述四通换向阀(15)上接口连通所述第一换热器(13)左下接口，所述第一换热器(13)右下接口连通所述第一单向阀(31)的进口和所述第三单向阀(33)的出口，所述第一单向阀(31)和所述第二单向阀(32)的出口连通所述高压储液器(30)进口，所述高压储液器(30)出口连通所述干燥过滤器(29)进口，所述干燥过滤器(29)出口连通所述节流阀(28)进口，所述节流阀(28)出口连通所述第三单向阀(33)和所述第四单向阀(34)的进口，所述第二单向阀(32)的进口和所述第四单向阀(34)的出口连通所述第二换热器(35)的左上接口，所述第二换热器(35)左下接口连通所述四通换向阀(15)下接口，所述四通换向阀(15)右出口连通所述气液分离器(19)进口，所述气液分离器(19)出口连通所述压缩机(16)进口；所述溶液除湿子系统包括：第一截止阀(21)、第一换热盘管(1)、导流栅(2)、溶液再生器(3)、溶液喷嘴(4)、溶液热交换器(5)、溶液泵(6)、溶液桶(14)、气液接触器(8)、抽气机(9)、冷却除雾器(10)，其中所述第一截止阀(21)进口连通所述热泵子系统中所述斯特林发动机(17)排烟口，所述第一截止阀(21)出口连通所述溶液再生器(3)下部所述第一换热盘管(1)进口，所述第一换热盘管(1)出口连通烟气排放处，所述溶液再生器(3)两侧开口处设有所述导流栅(2)，所述溶液再生器(3)底部出口连通所述溶液热交换器(5)左下进口，所述溶液热交换器(5)右上出口连通所述溶液泵(6)进口，所述溶液泵(6)出口连通所述溶液桶(14)左上方的所述气液接触器(8)，所述溶液桶(14)右上侧设有所述冷却除雾器(10)，所述气液接触器(8)和所述冷却除雾器(10)之间设有所述抽气机(9)，所述溶液桶(14)底部出口连通所述溶液热交换器(5)上进口，所述溶液热交换器(5)下出口连通所述发生器(3)上部布置有所述溶液喷嘴(4)的短管；所述余热加湿子系统包括：第三截止阀(22)、蓄水器(50)、第三三通阀(49)、预热器(47)、喷淋泵(45)、第二换热盘管(46)、容水器(44)、雾化器(41)、挡水栅(42)、送风机(40)，其中所述第三截止阀(22)进口连通所述热泵子系统中所述斯特林发动机(17)排烟口，所述第三截止阀(22)出口连通所述容水器(44)中部的所述第二换热盘管(46)进口，所述第二换热盘管(46)出口连通所述预热器(47)左进口，所述预热器(47)右出口连通烟气排放处，所述蓄水器(50)出口连通所述第三三通阀(49)下进口，所述第三三通阀(49)上出口连通所述预热器(47)左下进口，所述预热器(47)右上出口连通所述喷淋泵(45)进口，所述喷淋泵(45)出口连通所述容水器(44)上部布置有所述雾化器(41)的短管，所述容水器(44)底部出口连通所述第三三通阀(49)左进口，所述容水器(44)左上方布置有所述送风机(40)，所述容水器(44)右上方布置有所述挡水栅(42)；所述送风道(7)左端为进风端连通回风口，所述送风道(7)右端为出风段连通出风口并通向舱室，所述送风道(7)内部从左端到右端依次布置有所述气液接触器(8)、所述抽气机(9)、所述冷却除雾器(10)、所述风机盘管(38)、所述送风机(40)、所述雾化器(41)、所述挡水栅(42)和所述空气过滤器(43)，所述送风道(7)内各部分间合理布置，保留一定的间距；所述温度传感器(51)和湿度传感器(48)通过线束与控制中心相连通。
2.根据权利1所述的一种直燃式船用恒温恒湿空调系统，其特征在于：所述余热回收器(23)左进口设有收集船舶主机烟气的烟气回收阀(24)。
3.根据权利1所述的一种直燃式船用恒温恒湿空调系统，其特征在于：所述风机盘管(38)内有变频风机(37)，所述风机盘管(38)正下方设有凝水盘(36)，且凝水盘(36)位于所述送风道(7)内。
4.根据权利1所述的一种直燃式船用恒温恒湿空调系统，其特征在于：所述气液接触器(8)为网孔状湿膜材料，所述冷却除雾器(10)为不锈钢筛网，所述空气过滤器(43)内设袋式活性吸附过滤网。
5.根据权利1所述的一种直燃式船用恒温恒湿空调系统，其特征在于：所述溶液再生器(3)是一种内部上端设有所述溶液喷嘴(4)、内部中间位置设有所述第一换热盘管(1)、两侧开口处设有所述导流栅(2)的两端密封式桶形容器，所述溶液桶(14)和所述容水器(44)对应所述送风道(7)处开有方形孔，二者焊接在所述送风道(7)上。
6.根据权利1所述的一种直燃式船用恒温恒湿空调系统，其特征在于：所述压缩机(16)为往复式、双螺杆式或离心式全开式压缩机。
7.根据权利1所述的一种直燃式船用恒温恒湿空调系统，其特征在于：所述第一换热器(13)、所述第二换热器(35)和所述溶液热交换器(5)均为板式换热器或管壳式换热器。
8.根据权利1所述的一种直燃式船用恒温恒湿空调系统，其特征在于：所述余热回收器(23)和所述预热器(47)均为螺旋管式或翅片管式烟气换热器。
9.根据权利1所述的一种直燃式船用恒温恒湿空调系统，其特征在于：所述节流阀(28)为毛细管、热力膨胀阀或电子阀膨胀阀。
10.一种根据权利要求1～9任一项所述的直燃式船用恒温恒湿空调系统的工作方法，其特征在于：所述船用恒温恒湿空调系统随船舶所处海域位置的不同，在满足舱室空气舒适性调节方面，空调系统的工作方法分为：A、余热供热，B、供热加湿，C、降温除湿，D、自然通风；
A、余热供热
当船舶处于温度在0℃以上的低温海域时，所述温度传感器(51)感知舱室空气温度低于舒适值25℃，此时船舶舱室的热负荷值在设定值1～1.5倍之间，需进行供热采暖，船舶主机工作时产生的余热量足以实现舱室空气升温调节并维持温度舒适性的用热需求；所述温度传感器(51)传输信号到控制中心，控制中心发出信号动作各三通阀令所述第一三通阀(12)左、上进出口相通，所述第二三通阀(39)下、上进出口相通，所述第四三通阀(25)左、上进出口相通，所述第五三通阀(26)上、下进出口相通，所述变频水泵(11)和所述变频风机(37)工作，船舶主机排出的高温烟气通过所述烟气回收阀(24)从所述余热回收器(23)左进口进入所述余热回收器(23)，高温烟气与热媒水进行热量交换，高温烟气的热量被热媒水吸收后从所述余热回收器(23)右出口沿管道排向烟气排放处，而所述余热回收器(23)中吸热升温后的热媒水则从所述余热回收器(23)右下出口流出，热媒水依次通过所述第五三通阀(26)和所述第一三通阀(12)后在所述变频水泵(11)压差作用下从所述风机盘管(38)左上进口进入所述风机盘管(38)，热媒水与流经所述风机盘管(38)的空气进行热量交换，空气被热媒水加热升温后由所述变频风机(37)吹送经所述空气过滤器(43)过滤进入室内，实现舱室空气升温的舒适性调节，对于释放热量降温后的热媒水则从所述风机盘管(38)右上出口流出，在依次通过所述第二三通阀(39)和所述第四三通阀(25)后从所述余热回收器(23)左下进口流回到所述余热回收器(23)，热媒水继续与主机排出的高温烟气进行热量交换，完成对烟气余热的吸收、载运工作，所述温度传感器(51)舱室空气处于设定适宜范围后发出反馈信号到控制中心，控制中心发出信号令主机余热供热的舱室空气升温调节工作结束；
B、供热加湿
当船舶处于温度在0℃以下的低温海域时，所述温度传感器(51)感知舱室空气温度远低于舒适值25℃，此时船舶舱室的热负荷值超过设定值1.5倍，需进行供热采暖，船舶主机工作时产生的余热量不足以实现舱室空气升温调节并维持温度舒适性的用热需求；所述温度传感器(51)输出信号到控制中心，控制中心发出信号动作各三通阀令所述第一三通阀(12)下、上进出口相通，所述第二三通阀(39)下、右进出口相通，所述第四三通阀(25)右、上进出口相通，所述第五三通阀(26)上、右进出口相通，所述第六三通阀(27)左、上进出口相通，所述第七三通阀(53)上、左进出口相通，所述四通换向阀(15)的线圈通电，线圈动作所述四通换向阀(15)令左上接口、右下接口分别相通，所述热泵子系统为制热模式，所述循环泵(52)、所述变频水泵(11)和所述变频风机(37)工作；燃料天然气送入所述斯特林发动机(17)的燃烧室进行燃烧，天然气燃烧释放出的热量一部分通过所述斯特林发动机(17)转化为功，另一部分以废热的形式随烟气排走，所述第二截止阀(20)开启，所述斯特林发动机(17)排出的高温烟气和经所述烟气回收阀(24)回收的主机烟气一并从所述余热回收器(23)左进口进入所述余热回收器(23)，高温烟气与载热循环水进行热量交换，高温烟气被载热循环水吸热降温后从所述余热回收器(23)右出口沿管道排向烟气排放处，而吸热升温后的载热循环水则从所述余热回收器(23)右下出口流出，依次通过所述第五三通阀(26)和所述第六三通阀(27)后在所述循环泵(52)压差作用下从所述第二换热器(35)右下进口进入所述第二换热器(35)，载热循环水在所述第二换热器(35)中释放热量来提供低压液体制冷剂蒸发所吸收的热量，释放热量后的载热循环水从所述第二换热器(35)右上出口流出，依次通过所述第七三通阀(53)和所述第四三通阀(25)后从所述余热回收器(23)左下进口流回到所述余热回收器(23)，载热循环水继续与高温烟气进行热量交换，完成对烟气余热的吸收、载运工作；所述斯特林发动机(17)输出轴与所述压缩机(16)输入轴联接在一起，所述斯特林发动机(17)带动所述压缩机(16)完成蒸汽压缩过程，低温低压气体制冷剂进入所述压缩机(16)被所述压缩机(16)压缩为高温高压气体制冷剂，高温高压气体制冷剂从所述压缩机(16)排出后经所述四通换向阀(15)导向从所述第一换热器(13)左下接口进入所述第一换热器(13)，高温高压的气体制冷剂与流经所述第一换热器(13)的热媒水进行热量交换，热媒水吸收高温高压气体制冷剂的热量并将高温高压气体制冷剂冷凝为高压液体制冷剂，高压液体制冷剂从所述第一换热器(13)右下接口流出，沿所述第一单向阀(31)处通过所述高压储液器(30)后经所述干燥过滤器(29)干燥过滤进入所述节流阀(28)节流降压为低压液体制冷剂，低压液体制冷剂再沿所述第四单向阀(34)从所述第二换热器(35)左上接口进入所述第二换热器(35)，低压液体制冷剂在所述第二换热器(35)中吸收载热循环水的热量蒸发为低压气体制冷剂，低压气体制冷剂从所述第二换热器(35)左下接口流出经所述四通换向阀(15)导向进入所述气液分离器(19)完成气液分离后进入所述压缩机(16)完成压缩工作；对于在所述第一换热器(13)中吸收高温高压气体制冷剂热量而升温的热媒水则从所述第一换热器(13)左上出口流出，通过所述第一三通阀(12)后在所述变频水泵(11)压差作用下从所述风机盘管(38)左上进口进入所述风机盘管(38)，热媒水与流经所述风机盘管(38)的空气进行热量交换，空气被热媒水加热升温后由所述变频风机(37)吹送经所述空气过滤器(43)过滤进入室内，实现舱室空气升温的舒适性调节，热媒水在释放热量后则从所述风机盘管(38)右上出口流出，通过所述第二三通阀(39)后从所述第一换热器(13)右上进口回到所述第一换热器(13)，完成热媒水的载热工作；在此空气升温调节的同时，所述湿度传感器(48)感知舱室空气相对湿度值下降低于40％，有违空气湿度舒适性调节的要求，所述湿度传感器(48)传送信号到控制中心，控制中心发出信号令所述第三三通阀(49)下、上进出口相通，所述送风机(40)和所述喷淋泵(45)工作，所述第三截止阀(22)开启，所述斯特林发动机(17)排出的高温烟气进入所述容水器(44)中部的所述第二换热盘管(46)，高温烟气在所述第二换热盘管(46)释放热量后再从所述预热器(47)左进口进入所述预热器(47)，来自所述蓄水器(50)的纯净水在压差作用下通过所述第三三通阀(49)从所述预热器(47)左下进口进入所述预热器(47)，高温烟气加热纯净水后从所述预热器(47)右出口沿管道排向烟气排放处，吸热升温后的纯净水则从所述预热器(47)右上出口流出由所述喷淋泵(45)送入所述容水器(44)上部带有所述雾化器(41)的短管，吸热升温后的纯净水经所述雾化器(41)喷淋雾化后吸收自身热量和所述第二换热盘管(46)中高温烟气释放出的热量蒸发为饱和蒸汽，未蒸发的雾化水则落在所述容水器(44)底部，待所述容水器(44)中纯净水蓄留一定量后，所述第三三通阀(49)左、上进出口相通，纯净水从所述容水器(44)底部出口流出通过所述第三三通阀(49)后进入所述预热器(47)再次参与换热循环，所述雾化器(41)制备的饱和蒸汽进入来自所述风机盘管(38)加热后的空气中，在所述送风机(40)作用下依次通过所述挡水栅(42)和所述空气过滤器(43)后沿所述送风道(7)进入舱室，实现舱室空气增湿的舒适性调节，当所述温度传感器(51)和所述湿度传感器(48)分别感知舱室空气的温度和湿度处于设定舒适范围后发出反馈信号到控制中心，控制中心发出信号令所述热泵子系统和所述余热加湿子系统停止工作；
C、降温除湿
当船舶处于高温海域时，所述温度传感器(51)感知舱室空气温度高于舒适值25℃，此时船舶舱室的冷负荷值高于预设值，需进行降温供冷，所述热泵子系统制冷运行来实现舱室空气降温的舒适性调节，所述温度传感器(51)输出信号到控制中心，控制中心发出信号动作各三通阀令所述第一三通阀(12)下、上进出口相通，所述第二三通阀(39)下、右进出口相通，所述第六三通阀(27)下、上进出口相通，所述第七三通阀(53)上、下进出口相通，所述四通换向阀(15)的线圈断电，线圈动作所述四通换向阀(15)，所述四通换向阀(15)右上接口、左下接口分别相通，所述热泵子系统为制冷模式，所述变频水泵(11)、所述循环泵(52)和所述变频风机(37)工作；所述压载水舱(54)中蓄存的深层低温海水在所述循环泵(52)压差作用下通过所述第六三通阀(27)后从所述第二换热器(35)右下进口进入所述第二换热器(35)冷凝流经所述第二换热器(35)的高温高压气体制冷剂，完成对制冷剂冷凝工作的海水从所述第二换热器(35)右上出口流出通过所述第七三通阀(53)后回到所述压载水舱(54)，在所述热泵子系统制冷运行时，深层低温海水的冷却循环工作不断进行；所述斯特林发动机(17)输出轴与所述压缩机(16)输入轴联接在一起，燃料天然气送入所述斯特林发动机(17)的燃烧室进行燃烧，天然气燃烧释放出的热量一部分通过所述斯特林发动机(17)转化为功，另一部分以废热的形式随烟气排走，所述斯特林发动机(17)带动所述压缩机(16)完成蒸汽压缩过程，低压气体制冷剂进入所述压缩机(16)被所述压缩机(16)压缩为高温高压气体制冷剂，高温高压气体制冷剂从所述压缩机(16)排出后经所述四通换向阀(15)导向从所述第二换热器(35)左下接口进入所述第二换热器(35)与低温海水进行热量交换，高温高压气体制冷剂释放热量被低温海水冷凝为高压液体制冷剂，高压液体制冷剂从所述第二换热器(35)左上接口流出沿所述第二单向阀(32)处通过所述高压储液器(30)后经所述干燥过滤器(29)干燥过滤进入所述节流阀(28)节流降压为低压液体制冷剂，低压液体制冷剂再沿所述第三单向阀(33)从所述第一换热器(13)右下接口进入所述第一换热器(13)，低压液体制冷剂在所述第一换热器(13)中吸收冷媒水的热量蒸发为低压气体制冷剂，低压气体制冷剂从所述第一换热器(13)左下接口流出经所述四通换向阀(15)导向进入所述气液分离器(19)完成气液分离后进入所述压缩机(16)完成压缩工作；对于在所述第一换热器(13)中被低压液体制冷剂吸收热量而降温的冷媒水则从所述第一换热器(13)左上出口流出，通过所述第一三通阀(12)后在所述变频水泵(11)压差作用下从所述风机盘管(38)左上进口进入所述风机盘管(38)，冷媒水与流经所述风机盘管(38)的空气进行热量交换，空气被冷媒水冷却降温后由所述变频风机(37)吹送经所述空气过滤器(43)过滤进入室内，实现舱室空气降温的舒适性调节，冷媒水在吸热升温后则从所述风机盘管(38)右上出口流出，通过所述第二三通阀(39)后从所述第一换热器(13)右上进口回到所述第一换热器(13)，完成冷媒水的载冷工作；在此空气降温调节的同时，所述湿度传感器(48)感知舱室空气相对湿度值上升高于60％，有违空气湿度舒适性调节的要求，所述湿度传感器(48)传送信号到控制中心，控制中心发出信号令所述第一截止阀(21)开启，所述溶液泵(6)和所述抽气机(9)工作，所述斯特林发动机(17)排出的高温烟气进入所述溶液再生器(3)底部的所述第一换热盘管(1)中释放热量，释放热量后的高温烟气从所述第一换热盘管(1)出口流出沿管道排向烟气排放处，所述溶液再生器(3)中的氯化锂水浓溶液在所述溶液泵(6)压差作用下从所述溶液再生器(3)底部流出，进入所述溶液热交换器(5)与氯化锂水稀溶液换热后通过所述溶液泵(6)喷淋到所述气液接触器(8)，流经所述气液接触器(8)的空气被氯化锂水浓溶液干燥吸水，空气的含湿量下降，氯化锂水浓溶液吸收空气水分后变为氯化锂水稀溶液从所述溶液桶(14)底部流出，通过所述溶液热交换器(5)换热后从所述溶液发生器(3)上部所述溶液喷嘴(4)处喷淋在所述第一换热盘管(1)上，氯化锂水稀溶液吸收所述第一换热盘管(1)中高温烟气的热量释放出水蒸气变为氯化锂水浓溶液，水蒸气从所述溶液再生器(3)两侧导流栅(2)处逸出，而流经所述气液接触器(8)被氯化锂水浓溶液吸水降湿后的空气由所述抽气机(9)输送，通过所述冷却除雾器(10)处理后在所述风机盘管(38)处被冷媒水冷却到露点温度以下有水析出时可滴落在所述凝水盘(36)上排走，空气在两次降湿处理后通过所述空气过滤器(43)沿所述送风道(7)进入舱室，实现舱室空气降湿的舒适性调节，当所述温度传感器(51)和所述湿度传感器(48)分别感知舱室空气的温度和湿度处于设定舒适范围后发出反馈信号到控制中心，控制中心发出信号令所述热泵子系统和所述溶液除湿子系统停止工作；
D、自然通风
当船舶处于温/湿度适宜的海域时，所述温度传感器(51)感知舱室空气温度在25±2.5℃和所述湿度传感器(48)感知舱室空气湿度在40％～60％之间，舱室不需要进行空气温/湿度调节，采用自然通风的方式置换舱室与室外空气，舱室空气排出，外界新风沿所述送风道(7)经所述空气过滤器(43)吸附过滤处理后送入舱室内，满足舱室新风要求。
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