CN206187321U - 自带发电功能的水源热泵船用空调 - Google Patents
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Abstract
本新型自带发电功能的水源热泵船用空调为中小型船舶、游艇配置空调而设计。改变常规此类船艇所配大功率发电机组仅为使用动力电源船用空调而船艇本身只需要小功率动力电源这一矛盾。选用皮带轮驱动型轴带压缩机直接由小型柴油机驱动，省却了常规动力电源空调均由发电机组机械能转变为电能，再由电能转变为空调压缩机机械能这一能量损耗过程。可根据船艇舱室空调能量需求变量自动调节运行柴油机输出功率及转速。设计配置一台由同柴油机驱动的直流发电机加交直流逆变器方案满足船艇平常小功率动力电源需求。由于将发电机功能与空调功能溶于一体，有效地减小了此类船艇安装空调空间。省去了船艇动力发电机组配置从而也减少了船艇制造设备采购投资。
Description
技术领域
本新型发明涉及中小型船舶、游艇安装的水源热泵船用空调，能有效降低该类型船艇配套空调后的发电机运行成本、设备投资、空调安装空间。
背景技术
由于国内经济的高速发展，现阶段建造的中小型船舶、游艇也日益增多，这类船艇已不在是满足简单的航行功能需求，配备船用空调已成为船乘人员舒适性方面必备考虑。此类船艇现均安装有水源热泵船用空调，常配的水源热泵船用空调分二类，一种是直接蒸发式氟系统船用空调，另一种是间接式冷水机组船用空调。上述两类船用空调动力电源(1P/AC220V或3P/AC380V，50Hz)均来自于船配发电机组。由于中小型船艇除空调外自身对动力电源(AC220V/50Hz)依赖较小，所配发电机功率容量80％以上都是为满足空调电功率及考虑到空调压缩机的启动瞬间电流是额定电流3-5倍这一特性而设计。因此在无需运行空调的季节，船艇自身小功率动力电源需求时都必须运行所配置的大功率发电机组，其日积月累所浪费的能源是很大的，且此类船艇受机舱空间的限制及设备投资成本采用配二套发电机组方案可能性极低。
其二，常规船用空调压缩机的能量来自于发电机组，发电机组的能量来自于柴油机等动力源。即有由机械能转变为电能再由电能转变为机械能的过程，就柴油机输出功率与空调压缩输出功率之间的能效比是非常低的，因此在此转换过程中损耗的能源也很巨大。
第三，此类船艇造船时受设备造价限制基本都选用直接蒸发式氟系统船用空调(一体机)，很显然这种空调体积在这类空间都很紧凑船艇舱室内安装是会占用很大空间面积，另由于压缩机的存在其空调运行时噪声会对乘员的舒适性产生很大不利影响。另这类船艇各自独立的舱室又比较多，而且大多数又分上下二层，所以配置的一体机空调数量也会较多。
发明内容
针对中小型船艇配置水源热泵船用空调后所带来的一系列缺陷和不足。如何设计一种既能满足这类船艇各舱室空调能量需求，又能满足船艇自身少量电器设备对动力电源需求的一种自带发电功能的水源热泵船用空调就成为本新型发明目的思路。
本新型自带发电功能的水源热泵船用空调(以下简称新型船用空调)发明所采用的技术方案是：
1，本新型船用空调压缩机由电动式压缩机改成皮带轮驱动型轴带压缩机，空调机组加装一台小型柴油机通过皮带轮直接带动空调轴带压缩机。压缩机皮带轮设有离合器，空调在不需工作时压缩机退出运行。
2，本新型船用空调另加装一台直流发电机同样由柴油机驱动，并配置一台DC24/AC220V交直流逆变器。由于此类船艇常规配置的电瓶组电压为DC24V，故直流发电机选用DC24V(28V)直接给船配电瓶组充电及给交直流逆变器提供直流电源。这里之所以选用直流发电机而不选用交流AC220V/50HZ发电机，是由于直流发电机额定转速与充许最高转速间有很大宽幅度，其电功率输出的大小并非由转速所决定而是由励磁线圈电流所决定，这样便于柴油机在低转速低功率输出时，通过二者主、被动轮径合理配比发电机也能输出最大电功率。
3，由于环境温度不同或船艇空调各舱室所需运行空调数量有变，空调能量需求总是在不断变化的。本新型船用空调设有微电脑中央控制器，中央控制器通过柴油机油门电控器来改变柴油机转速从而改变空调压缩机转速，以达到压缩机输出功率与船艇舱室空调能量需求一致的目的。空调温控到达设定值或人为停机时中央控制器自动控制压缩机皮带轮离合器分开，此状态为完全发电模式，柴油机转速仅需满足直流发电机的最低额定转速即可。
4，本新型船用空调外形采用隔音罩箱式结构，内部由柴油机、轴带压缩机、单向阀、电子膨胀阀、四通换向阀、套管式水冷凝器、板式热交换器(蒸发器)、中央控制器、储液器、直流发电机、油门电控器组成，形成一整套间接式冷水机组热泵船用空调。箱式隔音罩前后两侧设计有隔音功能的进出风散热格栅窗口，全套空调机组安装在船艇机舱内。
有益效果
本新型船用空调采用了皮带轮驱动型轴带压缩机，省却了常规船用空调由机械能转变为电能，再由电能转变为机械能这一能量损耗过程。其所选配的柴油机输出功率只需常规船用空调加发电机组柴油机输出功率的3/5。常规船用空调所配置的动力发电机组无法根据空调负荷能量需求改变其转速，本新型空调会根据空调能量需求多少自动调节柴油机转速及输出功率。
本新型船用空调由于采用的是直流发电机组加交直流逆变器作动力电源的方案，在船艇小功率动力电源需求的情况下，可由船配的畜电瓶组提供电能通过交直流逆变器提供动力电源。在船艇动力电源功率要求较大或较长时间的情况下，可运行本新型空调的发电模式，柴油机仅需作低转速低功率输出就可达到发电机最大输出功率。
本新型船用空调由于将发电机与空调功能溶于一体，节省了原船艇机舱内配置安装动力电源热泵船用空调的空间。
船艇空调舱室内采用常规冷水机组末端配套设备风机盘管，由于没有空调一体机压缩机的存在其运行时噪声得到了极大的改善。
使用本新型船用空调就无须再采购动力发电机组，节省了船艇制造设备采购投资。
附图说明
图1是本新型发明自带发电功能的水源热泵船用空调结构平面示意图。
图2是本新型发明自带发电功能的水源热泵船用空调工作原理图。
图1是本新型发明自带发电功能的水源热泵船用空调组成：1隔音罩箱式结构外形，2柴油机，3轴带压缩机，4单向阀，5电子膨胀阀，6四通换向阀，7套管式水冷凝器，8板式热交换器(蒸发器)，9中央控制器，10储液器，11直流发电机，12油门电控器。
图2有空调外部件：13畜电瓶组，14交直流逆变器组成动力电源系统。15冷却水泵，16循环水泵，17膨胀罐，18风机盘管，为空调配套设备。
具体实施方式
依据图2自带发电功能的水源热泵船用空调工作原理图空调运行时，由中央控制器(9)启动柴油机(2)并作低速动行，直流发电机(11)根据自检畜电瓶组(14)电压自动调节发电机励磁线圈电流，输出相应功率发电量。当中央控制器(9)运行指令空调制冷或制热时四通换向阀(6)首先作相应动作，外置冷却水泵(15)同时工作输入冷却水至套管式水冷凝器(7)以作空调制冷剂换热之用。然后油门电控器(12)逐步加大油门提高柴油机输出功率同时，轴带压缩机(3)离合器吸合压缩机进入工作状态，制冷工况时制冷剂通过套管式水冷凝器(7)经由电子膨胀阀(5)，将空调能量通过板式热交换器(蒸发器)(8)输送，制热工况时制冷剂反向流经上述空调部件，从而行成一完整空调制冷剂工作流程。
由中央控制器(9)运行指令外置冷媒水泵(16)工作，通过船艇各舱室配置的风机盘管(18)形成内循环水系统。板式热交换器(蒸发器)(8)通过内循环回水温度与设定温度目标值，即空调负载的大小由中央控制器(9)控制油门电控器(12)，调节柴油机(2)输出功率及转速。单向阀(4)储液器(10)是空调系统中热泵工作过程时的制冷剂平衡组成件。电子膨胀阀(5)依据空调负载的大小、轴带压缩机(3)转速及系统压力温度自动开启对应的开启度，以满足空调系统最佳运行状态。
船艇各舱室空调能量来至于风机盘管(18)，风机盘管(18)空调能量来至于板式热交换器(蒸发器)(8)，当板式热交换器(蒸发器)(8)回水温度达到设定温度目标值时，轴带压缩机(3)离合器自动脱开柴油机(2)作低转速运行，空调机组进入纯发电模式工作状态。纯发电工作模式亦可由中央控制器(9)选择控制。交直流逆变器(13)直流电源由畜电瓶组(14)或直流发电机(11)并列提供，输出AC220V/50Hz动力电源供船艇自身动力电源电气设备及空调机组水泵等小功率电气设备使用。
图2中循环水泵(16)，膨胀罐(17)，风机盘管(18)为水源热泵船用空调末端设备配套件，风机盘管(18)可多种形式的选用，以便于船艇客舱在最佳位置布置安装空调。
Claims (8)
1.一种自带发电功能的水源热泵船用空调，空调由内部柴油机、轴带压缩机、单向阀、电子膨胀阀、四通换向阀、套管式水冷凝器、板式热交换器、中央控制器、储液器、直流发电机、油门电控器、隔音罩箱式结构，外配畜电瓶组与交直流逆变器组成，其特征是：空调轴带压缩机、直流发电机均由柴油机驱动，畜电瓶组、直流发电机可并列输入给交直流逆变器输出动力电源，柴油机输出功率由中央控器指令油门电控器执行，空调为隔音罩箱式结构。
2.根据权利要求1所述的自带发电功能的水源热泵船用空调，其特征是：中央控制器通过柴油机油门电控器来改变柴油机转速从而改变空调轴带压缩机转速，以达到压缩机输出功率与船艇舱室空调能量需求一致自动调节功能。
3.根据权利要求1所述的自带发电功能的水源热泵船用空调，其特征是：柴油机在低转速低功率输出时，直流发电机也能输出最大电功率提供给畜电瓶组与交直流逆变器，船艇动力电源由交直流逆变器提供。
4.根据权利要求1所述的自带发电功能的水源热泵船用空调，其特征是：空调结构形式为隔音罩箱式结构，并在箱式隔音罩前后两侧设计有隔音功能的进出风散热格栅窗口。
5.根据权利要求1所述的自带发电功能的水源热泵船用空调，其特征是：空调可由中央控制器选择进入完全发电模式工作。
6.根据权利要求1所述的自带发电功能的水源热泵船用空调，其特征是：轴带压缩机设有离合器，空调温控到达设定值或人为停机时中央控制器自动控制压缩机皮带轮离合器分开。
7.根据权利要求1所述的自带发电功能的水源热泵船用空调，其特征是：电子膨胀阀能依据空调负载的大小、轴带压缩机转速及系统压力温度自动开启对应的开启度，从而满足空调系统最佳运行状态。
8.根据权利要求1所述的自带发电功能的水源热泵船用空调，其特征是：空调自身外置配套设备动力电源需求的小功率水泵、风机盘管风机来至于交直流逆变器，逆变器电源来至于直流发电机。
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| CN201621150968.3U CN206187321U (zh) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | 自带发电功能的水源热泵船用空调 |
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Cited By (2)
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| CN107554745A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-01-09 | 泰州市赛博机电设备有限公司 | 内燃机动能水源热泵船用冷热水机组 |
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2016
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