技术领域
[0001] 本新型
发明涉及到
空调技术领域，尤其涉及到
船舶、游艇多舱室船型装配船用空调。
背景技术
[0002] 目前国内建造的多舱室船舶、游艇配置船用空调很难靠采用一台集中式中央空调通过
风道将空调
能量输送到各个空调舱室，一般采用为船舶各个空调舱室配置各自独立的整体式船用空调(直接
蒸发式一体机)或采用间接式船用中央空调模
块冷热水机组+风机盘管方案实施。采用整体式船用空调方案由于有空调
压缩机、
冷凝器的存在，每个舱室安装此类空调占用舱室空间会很大而且空调运行噪声也会很大。采用间接式船用中央空调模块冷热水机组+风机盘管方案，船舶各空调舱室配置对应能量的风机盘管，风机盘管空调能量由模块冷热水机组通
过冷热媒水管路提供。此方案虽好但空调设备投资成本较大，且模块冷热水机组须在船舶
机舱或底舱设一区域单独安装，空调设备总重量及占用船舶舱室面积比较大，这对于装备此类空调的高速客船、游艇影响尤其巨大，而且受体积重量限制有些船艇根本就无法采用此方案配置船用空调。
[0003] 上述两种空调方案空调
能源均需电
力驱动，配套空调的船舶首先都得配备发
电机组，且因空调压缩机启动
电流大这一特性，其配备的发电机容量需远大于空调实际消耗的电功率。电力驱动的空调压缩机能量来自
发电机组，发电机组的能量来自所配内燃机动力源。即有由机械能转变为
电能再由电能转变为机械能的过程，其内燃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。在不使用空调季节船舶自身照明等设备需用小功率动力电源时，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也是很大的，且这些船舶也不具备独立配置船舶自身小功率动力电需求发电机的条件。
发明内容
[0004] 本发明的内燃机动能
水源热泵船用冷热水机组将发电机功能与船用冷热水机组常融为一体，冷热水机组压缩机直接由内燃机驱动，省去由内燃机发电机机械能转变为电能再由电能转变为压缩机机械能这一过程。机组采用
隔音罩箱式结构设计，内部由电启动型内燃机(本发明船用冷热水机组动力源适用所有使用
燃料在机器内部燃烧，并将其放出的
热能直接转换为动力的热力
发动机，如
汽油机、柴油机、
天然气(CNG)、LPG发动机、
乙醇发动机等，从船艇相关规范及安全
角度考虑首选使用柴油机)、轴带压缩机、四通换向
阀、套
管式换热器(本发明
套管式换热器适用所有可作为热泵机组使用以水氟作为热交换的水换热器)、干燥
过滤器、
电子膨胀阀(本发明电子膨胀阀同样适用
热力膨胀阀、毛细管等节流装置)、
单向阀、储液器、板式
热交换器、中央
控制器、皮带轮式
冷却水泵、直流发电机、
油门电控器组成冷热水机组安装在船艇机舱内。由机组外置自动补水阀、
循环水泵、膨胀罐、中央空调末端配套设备(风机盘管)、冷热媒水管路等组成间接式中央空调系统。由机组外置蓄电瓶组、交直流逆变器组成双电源输出电力系统。
[0005] 所述机组内压缩机采用皮带轮驱动型轴带压缩机，由内燃机通过皮带轮直接带动空调轴带压缩机。压缩机可根据中央空调末端设备风机盘管能量需求大小(冷热媒水温)作无级能量调节，由中央控制器通过内燃机油门电控器来改变内燃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机组空调能量需求一致的目的。压缩机皮带轮设有
离合器，在机组不需工作时压缩机退出运行。当冷热媒水温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，内燃机成为完全发电模式运行，其转速仅需满足直流发电机的最低额定转速即可。
[0006] 所述机组内套管式换热器在机组运行时的热交换水源与内燃机冷却水源均由皮带轮式冷却水泵提供(冷却水泵亦可选用电动水泵)，水泵进水口联接至船艇舱底
海水门，水源为船舶航行区域的江、河、海水，皮带轮式冷却水泵亦是由内燃机通过皮带轮
直接驱动。制冷工况时经压缩机压缩后的高温高压制冷剂通过套管式换热器放热冷凝，放热所产生的热源经由冷却水泵所提供的水源江、河、海水置换；制热工况时制冷剂在套管式换热器内吸收冷却水源的热量并
汽化成
蒸汽，压缩机不断地将产生的蒸汽从套管式换热器中抽出，并进行压缩，经压缩后的高温、高压蒸汽被送到板式热交换器后，向冷热媒水媒介放热，冷凝成高压液体，如此周而复始地循环，机组实现热泵系统运行。上述机组热泵工况的转换依靠的是机组内的四通换向阀及电子膨胀阀的节流实现。
[0007] 所述机组内板式热交换器是本内燃机动能水源热泵船用冷热水机组将空调能量对外输出件，以冷热媒水作媒介通过电动循环水泵将机组空调能量(冷热媒水)输送到风机盘管，由船舶各空调舱室中央空调末端配套设备将空调能量进行空气热交换，从而达到船舶空调舱室制冷或制热目的。舱室空调负载的大小最终以板式热交换器冷热媒水进、出水温差反映。机组制冷工况时制冷剂在套管式换热器压缩冷凝为液态经由电子膨胀阀节流，在板式热交换器内吸收冷热媒水的热量并汽
化成蒸汽，产生冷媒水源，压缩机不断地将产生的蒸汽从板式热交换器中抽出，并进行压缩，经压缩后的高温、高压蒸汽被送到套管热交换器后向冷却水泵提供的水源放热冷凝成高压液体。制热工况时通过四通换向阀换向经压缩机压缩后的高温高压制冷剂通过板式热交换器放热冷凝，放热所产生的热源经由冷热媒水置换，产生热媒水源，经由电子膨胀阀节流在套管式换热器内吸收冷却水源的热量并汽化成蒸汽。
[0008] 所述机组内直流发电机同样由内燃机通过皮带轮驱动，直接给船配蓄电瓶组充电及给交直流逆变器提供直流电源，为船舶或空调设备提供直流、动力二组电源。由于直流发电机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，这样便于内燃机在空调压缩机停止运行作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。故本船用冷热水机组在平常不使用空调时还可运行发电模式工作。直流发电机
输出电压根据船艇配置的蓄电瓶组电压DC12V或DC24V而定。
[0009] 所述机组中央控制器由机组内电气控制箱、机箱罩壳上控制显示器与远程控制显示器组成。可控制内燃机的启停，直流发电机的励磁线圈电源通断，内燃机油门电控器的控制，轴带压缩机离合器的分合，四通换向阀换向，电子膨胀阀的开启度，循环水泵的启停等。机箱罩壳上控制显示器与远程控制显示器功能相同，具有内燃机启停，冷热水机组启停，制冷制热工况的选择，空调模式与发电模式的选择，内燃机水温显示，冷热水机组冷却水温显示，内循环水进、出水温显示，机组运行状态显示，故障报警显示，冷热水机组技术参数
修改及显示等功能。
[0010] 有益效果
[0011] 本发明内燃机动能水源热泵船用冷热水机组采用了皮带轮驱动型轴带压缩机，省却了常规船用模块式冷热水机组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。其所选配的内燃机输出功率只需常规船用模块式冷热水机组所配发电机组中内燃机输出功率的3/5。常规船用模块式冷热水机组所配置的动力发电机组无法根据空调负载能量需求改变其转速，本发明船用冷热水机组会根据空调能量需求多少
自动调节内燃机转速及输出功率达到节能目的。
[0012] 本发明内燃机动能水源热泵船用冷热水机组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，有二组电源输出供船舶及空调用电器具使用并给船配蓄电瓶组充电。在船艇小功率电源需求的情况下，直流电源可由船配的蓄电瓶组提供，动力电源通过交直流逆变器提供。在船艇直流电源或动力电源功率使用要求较大或较长时间的情况下，可运行本发明船用冷热水机组的发电模式，内燃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。
[0013] 本发明内燃机动能水源热泵船用冷热水机组由于将发电机与空调功能融于一体，节省了原船舶需同时配置发电机组与船用冷热水机组在机舱安装空间，减轻了安装空调后船舶所需承载设备的重量。
[0014] 本发明内燃机动能水源热泵船用冷热水机组是根据中央空调末端设备风机盘管能量需求大小(冷热媒水温)作无级能量调节，常规船用模块式冷热水机组是通过启停不同数量的模块工作调节冷热媒水温达到目标值，随着运行模块数量的变化冷热媒水温也作
波动性或高或低变化。本发明冷热水机组控制的冷热媒水采用无级能量调节水温更精确无波动，有利于配套的中央空调末端设备风机盘管控制舱室
温度的平稳性及空调舱室乘员的舒适性。
附图说明
[0015] 图1是本发明内燃机动能水源热泵船用冷热水机组工作原理图。
[0016] 图中由1隔音罩箱式结构
外壳，2内燃机，3轴带压缩机，4四通换向阀，5套管式换热器，6干燥过滤器，7电子膨胀阀，8，单向阀，9储液器，10，板式热交换器，11中央控制器，12皮带轮式冷却水泵，13直流发电机，14油门电控器，组成内燃机动能水源热泵船用冷热水机组。
[0017] 图中由15交直流逆变器，16蓄电瓶组，组成双电源输出电力系统。
[0018] 图中由17自动补水阀，18循环水泵，19膨胀罐，20风机盘管，21冷热媒水管路组成中央空调系统组件。
具体实施方式
[0019] 依据图中内燃机动能水源热泵船用冷热水机组工作原理图空调运行时，由中央控制器(11)启动内燃机(2)并作低速动行，皮带轮式冷却水泵(12)同时工作输入冷却水源至套管式换热器(5)以作空调制冷剂换热及供内燃机(2)水冷却之用。当中央控制器(11)运行指令冷热水机组制冷或制热工况运行时四通换向阀(4)首先作相应动作，然后油门电控器(14)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，制冷工况时经压缩机压缩后的高温高压制冷剂通过套管式换热器(5)放热冷凝，放热所产生的热源经由皮带轮式冷却水泵(12)所提供的水源置换排出船舷外，经由干燥过滤器(6)电子膨胀阀(7)节流通过单向阀(8)，在板式热交换器(10)内吸收冷热媒水源的热量并汽化成蒸汽，产生冷媒水源通过循环水泵(18)将机组空调能量输送到风机盘管(20)供船舶空调舱室制冷。制热工况时制冷剂反向流经上述空调部件，达到冷热水机组制冷剂热泵工作过程。
[0020] 由中央控制器(11)通过板式热交换器(10)冷热媒水回水温度与出水设定温度目标值，即空调负载的大小(回水温度与出水温度温差越大即空调负载越大)控制油门电控器(14)，调节内燃机机(2)输出功率及转速达到调节轴带压缩机(2)转速及输出功率，并自动控制电子膨胀阀(7)开启度，以满足冷热水机组系统最佳运行状态。单向阀(8)储液器(9)是冷热水机组系统中热泵工作过程时的制冷剂平衡组成件。
[0021] 自动补水阀(17)，循环水泵(18)，膨胀罐(19)，风机盘管(20)，冷热媒水管路(21)与本内燃机动能水源热泵船用冷热水机组组成中央空调系统，循环水泵(18)受控于中央控制器(11)，风机盘管(20)为中央空调末端配套设备可多种形式的选用，以便于船舶空调客舱在最佳
位置方便布置安装空调。
[0022] 中央控制器(11)在控制内燃机(2)运行后，无论冷热水机组轴带压缩机(3)是否工作均会接通直流发电机(13)励磁线圈
电路，根据蓄电瓶组(16)电压状况自动调节励磁电流，直流发电机输出相应电功率给蓄电瓶组(16)充电及给交直流逆变器(15)提供电源，为船舶自身及空调设备提供直流电源与动力电源(AC220V)。
[0023] 以上仅为本发明内燃机动能水源热泵船用冷热水机组的工作原理与基本特征，对于本行业的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可做出若干等效变化与改进，这些等效变化与改进皆应属于本发明保护范围内。本发明要求保护范围由所附的
权利要求书及其等效物为界定。
