自帶發(fā)電功能的水源熱泵船用空調制造技術

本新型自帶發(fā)電功能的水源熱泵船用空調為中小型船舶、游艇配置空調而設計。改變常規(guī)此類船艇所配大功率發(fā)電機組僅為使用動力電源船用空調而船艇本身只需要小功率動力電源這一矛盾。選用皮帶輪驅動型軸帶壓縮機直接由小型柴油機驅動，省卻了常規(guī)動力電源空調均由發(fā)電機組機械能轉變?yōu)殡娔埽儆呻娔苻D變?yōu)榭照{壓縮機機械能這一能量損耗過程。可根據(jù)船艇艙室空調能量需求變量自動調節(jié)運行柴油機輸出功率及轉速。設計配置一臺由同柴油機驅動的直流發(fā)電機加交直流逆變器方案滿足船艇平常小功率動力電源需求。由于將發(fā)電機功能與空調功能溶于一體，有效地減小了此類船艇安裝空調空間。省去了船艇動力發(fā)電機組配置從而也減少了船艇制造設備采購投資。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
自帶發(fā)電功能的水源熱泵船用空調
本新型專利技術涉及中小型船舶、游艇安裝的水源熱泵船用空調，能有效降低該類型船艇配套空調后的發(fā)電機運行成本、設備投資、空調安裝空間。
技術介紹
由于國內經(jīng)濟的高速發(fā)展，現(xiàn)階段建造的中小型船舶、游艇也日益增多，這類船艇已不在是滿足簡單的航行功能需求，配備船用空調已成為船乘人員舒適性方面必備考慮。此類船艇現(xiàn)均安裝有水源熱泵船用空調，常配的水源熱泵船用空調分二類，一種是直接蒸發(fā)式氟系統(tǒng)船用空調，另一種是間接式冷水機組船用空調。上述兩類船用空調動力電源(1P/AC220V或3P/AC380V，50Hz)均來自于船配發(fā)電機組。由于中小型船艇除空調外自身對動力電源(AC220V/50Hz)依賴較小，所配發(fā)電機功率容量80％以上都是為滿足空調電功率及考慮到空調壓縮機的啟動瞬間電流是額定電流3-5倍這一特性而設計。因此在無需運行空調的季節(jié)，船艇自身小功率動力電源需求時都必須運行所配置的大功率發(fā)電機組，其日積月累所浪費的能源是很大的，且此類船艇受機艙空間的限制及設備投資成本采用配二套發(fā)電機組方案可能性極低。其二，常規(guī)船用空調壓縮機的能量來自于發(fā)電機組，發(fā)電機組的能量來自于柴油機等動力源。即有由機械能轉變?yōu)殡娔茉儆呻娔苻D變?yōu)闄C械能的過程，就柴油機輸出功率與空調壓縮輸出功率之間的能效比是非常低的，因此在此轉換過程中損耗的能源也很巨大。第三，此類船艇造船時受設備造價限制基本都選用直接蒸發(fā)式氟系統(tǒng)船用空調(一體機)，很顯然這種空調體積在這類空間都很緊湊船艇艙室內安裝是會占用很大空間面積，另由于壓縮機的存在其空調運行時噪聲會對乘員的舒適性產(chǎn)生很大不利影響。另這類船艇各自獨立的艙室又比較多，而且大多數(shù)又分上下二層，所以配置的一體機空調數(shù)量也會較多。
技術實現(xiàn)思路
針對中小型船艇配置水源熱泵船用空調后所帶來的一系列缺陷和不足。如何設計一種既能滿足這類船艇各艙室空調能量需求，又能滿足船艇自身少量電器設備對動力電源需求的一種自帶發(fā)電功能的水源熱泵船用空調就成為本新型專利技術目的思路。本新型自帶發(fā)電功能的水源熱泵船用空調(以下簡稱新型船用空調)專利技術所采用的技術方案是：1，本新型船用空調壓縮機由電動式壓縮機改成皮帶輪驅動型軸帶壓縮機，空調機組加裝一臺小型柴油機通過皮帶輪直接帶動空調軸帶壓縮機。壓縮機皮帶輪設有離合器，空調在不需工作時壓縮機退出運行。2，本新型船用空調另加裝一臺直流發(fā)電機同樣由柴油機驅動，并配置一臺DC24/AC220V交直流逆變器。由于此類船艇常規(guī)配置的電瓶組電壓為DC24V，故直流發(fā)電機選用DC24V(28V)直接給船配電瓶組充電及給交直流逆變器提供直流電源。這里之所以選用直流發(fā)電機而不選用交流AC220V/50HZ發(fā)電機，是由于直流發(fā)電機額定轉速與充許最高轉速間有很大寬幅度，其電功率輸出的大小并非由轉速所決定而是由勵磁線圈電流所決定，這樣便于柴油機在低轉速低功率輸出時，通過二者主、被動輪徑合理配比發(fā)電機也能輸出最大電功率。3，由于環(huán)境溫度不同或船艇空調各艙室所需運行空調數(shù)量有變，空調能量需求總是在不斷變化的。本新型船用空調設有微電腦中央控制器，中央控制器通過柴油機油門電控器來改變柴油機轉速從而改變空調壓縮機轉速，以達到壓縮機輸出功率與船艇艙室空調能量需求一致的目的。空調溫控到達設定值或人為停機時中央控制器自動控制壓縮機皮帶輪離合器分開，此狀態(tài)為完全發(fā)電模式，柴油機轉速僅需滿足直流發(fā)電機的最低額定轉速即可。4，本新型船用空調外形采用隔音罩箱式結構，內部由柴油機、軸帶壓縮機、單向閥、電子膨脹閥、四通換向閥、套管式水冷凝器、板式熱交換器(蒸發(fā)器)、中央控制器、儲液器、直流發(fā)電機、油門電控器組成，形成一整套間接式冷水機組熱泵船用空調。箱式隔音罩前后兩側設計有隔音功能的進出風散熱格柵窗口，全套空調機組安裝在船艇機艙內。有益效果本新型船用空調采用了皮帶輪驅動型軸帶壓縮機，省卻了常規(guī)船用空調由機械能轉變?yōu)殡娔埽儆呻娔苻D變?yōu)闄C械能這一能量損耗過程。其所選配的柴油機輸出功率只需常規(guī)船用空調加發(fā)電機組柴油機輸出功率的3/5。常規(guī)船用空調所配置的動力發(fā)電機組無法根據(jù)空調負荷能量需求改變其轉速，本新型空調會根據(jù)空調能量需求多少自動調節(jié)柴油機轉速及輸出功率。本新型船用空調由于采用的是直流發(fā)電機組加交直流逆變器作動力電源的方案，在船艇小功率動力電源需求的情況下，可由船配的畜電瓶組提供電能通過交直流逆變器提供動力電源。在船艇動力電源功率要求較大或較長時間的情況下，可運行本新型空調的發(fā)電模式，柴油機僅需作低轉速低功率輸出就可達到發(fā)電機最大輸出功率。本新型船用空調由于將發(fā)電機與空調功能溶于一體，節(jié)省了原船艇機艙內配置安裝動力電源熱泵船用空調的空間。船艇空調艙室內采用常規(guī)冷水機組末端配套設備風機盤管，由于沒有空調一體機壓縮機的存在其運行時噪聲得到了極大的改善。使用本新型船用空調就無須再采購動力發(fā)電機組，節(jié)省了船艇制造設備采購投資。附圖說明圖1是本新型專利技術自帶發(fā)電功能的水源熱泵船用空調結構平面示意圖。圖2是本新型專利技術自帶發(fā)電功能的水源熱泵船用空調工作原理圖。圖1是本新型專利技術自帶發(fā)電功能的水源熱泵船用空調組成：1隔音罩箱式結構外形，2柴油機，3軸帶壓縮機，4單向閥，5電子膨脹閥，6四通換向閥，7套管式水冷凝器，8板式熱交換器(蒸發(fā)器)，9中央控制器，10儲液器，11直流發(fā)電機，12油門電控器。圖2有空調外部件：13畜電瓶組，14交直流逆變器組成動力電源系統(tǒng)。15冷卻水泵，16循環(huán)水泵，17膨脹罐，18風機盤管，為空調配套設備。具體實施方式依據(jù)圖2自帶發(fā)電功能的水源熱泵船用空調工作原理圖空調運行時，由中央控制器(9)啟動柴油機(2)并作低速動行，直流發(fā)電機(11)根據(jù)自檢畜電瓶組(14)電壓自動調節(jié)發(fā)電機勵磁線圈電流，輸出相應功率發(fā)電量。當中央控制器(9)運行指令空調制冷或制熱時四通換向閥(6)首先作相應動作，外置冷卻水泵(15)同時工作輸入冷卻水至套管式水冷凝器(7)以作空調制冷劑換熱之用。然后油門電控器(12)逐步加大油門提高柴油機輸出功率同時，軸帶壓縮機(3)離合器吸合壓縮機進入工作狀態(tài)，制冷工況時制冷劑通過套管式水冷凝器(7)經(jīng)由電子膨脹閥(5)，將空調能量通過板式熱交換器(蒸發(fā)器)(8)輸送，制熱工況時制冷劑反向流經(jīng)上述空調部件，從而行成一完整空調制冷劑工作流程。由中央控制器(9)運行指令外置冷媒水泵(16)工作，通過船艇各艙室配置的風機盤管(18)形成內循環(huán)水系統(tǒng)。板式熱交換器(蒸發(fā)器)(8)通過內循環(huán)回水溫度與設定溫度目標值，即空調負載的大小由中央控制器(9)控制油門電控器(12)，調節(jié)柴油機(2)輸出功率及轉速。單向閥(4)儲液器(10)是空調系統(tǒng)中熱泵工作過程時的制冷劑平衡組成件。電子膨脹閥(5)依據(jù)空調負載的大小、軸帶壓縮機(3)轉速及系統(tǒng)壓力溫度自動開啟對應的開啟度，以滿足空調系統(tǒng)最佳運行狀態(tài)。船艇各艙室空調能量來至于風機盤管(18)，風機盤管(18)空調能量來至于板式熱交換器(蒸發(fā)器)(8)，當板式熱交換器(蒸發(fā)器)(8)回水溫度達到設定溫度目標值時，軸帶壓縮機(3)離合器自動脫開柴油機(2)作低轉速運行，空調機組進入純發(fā)電模式工作狀態(tài)。純發(fā)電工作模式亦可由中央控制器(9)選擇控制。交直流逆變器(13)直本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種自帶發(fā)電功能的水源熱泵船用空調，空調由內部柴油機、軸帶壓縮機、單向閥、電子膨脹閥、四通換向閥、套管式水冷凝器、板式熱交換器、中央控制器、儲液器、直流發(fā)電機、油門電控器、隔音罩箱式結構，外配畜電瓶組與交直流逆變器組成，其特征是：空調軸帶壓縮機、直流發(fā)電機均由柴油機驅動，畜電瓶組、直流發(fā)電機可并列輸入給交直流逆變器輸出動力電源，柴油機輸出功率由中央控器指令油門電控器執(zhí)行，空調為隔音罩箱式結構。

【技術特征摘要】
1.一種自帶發(fā)電功能的水源熱泵船用空調，空調由內部柴油機、軸帶壓縮機、單向閥、電子膨脹閥、四通換向閥、套管式水冷凝器、板式熱交換器、中央控制器、儲液器、直流發(fā)電機、油門電控器、隔音罩箱式結構，外配畜電瓶組與交直流逆變器組成，其特征是：空調軸帶壓縮機、直流發(fā)電機均由柴油機驅動，畜電瓶組、直流發(fā)電機可并列輸入給交直流逆變器輸出動力電源，柴油機輸出功率由中央控器指令油門電控器執(zhí)行，空調為隔音罩箱式結構。2.根據(jù)權利要求1所述的自帶發(fā)電功能的水源熱泵船用空調，其特征是：中央控制器通過柴油機油門電控器來改變柴油機轉速從而改變空調軸帶壓縮機轉速，以達到壓縮機輸出功率與船艇艙室空調能量需求一致自動調節(jié)功能。3.根據(jù)權利要求1所述的自帶發(fā)電功能的水源熱泵船用空調，其特征是：柴油機在低轉速低功率輸出時，直流發(fā)電機也能輸出最大電功率提供給畜電瓶組與交直流逆變器，船艇動力電源由交直流逆變器...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：吉唐君，
申請(專利權)人：吉唐君，
類型：新型
國別省市：湖北,42