船舶空調(diào)艙室的熱、濕平衡
空調(diào)艙室的適宜氣候是由空調(diào)裝置不斷地向室內(nèi)供入空調(diào)供風(fēng),同時(shí)排除室內(nèi)原有空氣來保持的。
在夏季時(shí),引起室溫升高的熱量來源為:(1)人體散發(fā)的熱量;(2)電器設(shè)備等散發(fā)的熱量;(3)陽光透過窗玻璃的輻射熱;(4)經(jīng)艙壁從外界傳入艙室的熱量。后兩項(xiàng)為引起室溫升高的主要因素。以上四項(xiàng)熱量的總和稱為艙室的“剩余熱量”。也就是只有能把這部分多余的熱量排出室外,才能保持夏季艙室的適宜溫度。
在冬季取暖時(shí),前三項(xiàng)熱量仍然存在,但第四項(xiàng)為由艙室通過艙壁向外界傳熱,并且它大于前三項(xiàng)的總和,因此引起室溫下降。也就是在冬季時(shí),由這四項(xiàng)熱量加起來所得到的剩余熱量是和夏季時(shí)傳遞的方向相反的,實(shí)際上是“不足熱量”,但為統(tǒng)一稱呼仍稱剩余熱量。為了在冬季時(shí)保持艙室適宜溫度,就必須向艙室補(bǔ)入這部分不足的熱量。
由此可見,在夏季降溫時(shí),就需要向艙室供入比室溫低的冷風(fēng),一方面靠這些冷風(fēng)來吸取部分剩余熱量,另外通過新供入的冷風(fēng)將室內(nèi)原來溫度較高的空氣頂出去一部分,帶走一些剩余熱量。在冬季取暖時(shí),就要向室內(nèi)供入比室溫高的熱風(fēng),靠熱風(fēng)中攜入的熱量來補(bǔ)償剩余熱量和由被頂出的排氣所帶走的熱量。因此,無論在夏季降溫或冬季取暖時(shí),為保持適宜的艙室氣候,由供風(fēng)和排氣所攜帶的熱量之差應(yīng)恰與該艙室的剩余熱量相平衡。否則艙室的溫度必然會(huì)變動(dòng)。
現(xiàn)在再看一下艙室內(nèi)空氣含濕量的變化情況。它和溫度稍有不同,因?yàn)槿梭w和濕的物品總是在不斷散發(fā)出水蒸汽,所以在一個(gè)沒有空氣循環(huán)流通的房間中,無論冬夏,室內(nèi)的含濕量都是不斷增加的。人和物品在艙室中每小時(shí)散發(fā)的水蒸汽量稱為“剩余濕量”。和為了保持適宜溫度時(shí),艙室熱量需保持平衡的原理相同,只有從室內(nèi)排出的空氣所帶走的水蒸汽量等于供入室內(nèi)的空氣所攜入的水蒸汽量加上艙室剩余濕量之和時(shí),才能保持室內(nèi)空氣的含濕量不再繼續(xù)增加,使室內(nèi)空氣的相對濕度趨于穩(wěn)定。
因?yàn)闊o論冬夏,空調(diào)艙室的溫、濕度變化不大,也就是由排氣帶出室外的水蒸汽量隨季節(jié)的變化是不大的。但是,室外空氣的含濕量在不同季節(jié)時(shí)的變化卻很大,天熱時(shí)含濕量高,天冷時(shí)很低。因此,在天熱時(shí),就必須對供入室內(nèi)的空氣先進(jìn)行除濕后,再送入艙室,而在天冷時(shí)就要先對供風(fēng)加濕。當(dāng)艙室的適宜溫、濕度已定時(shí),在艙室剩余熱、濕量,供風(fēng)溫、濕度和供風(fēng)量三者之間保持一定的關(guān)系。在船舶上,通常是由一個(gè)空調(diào)器將空氣加工處理成一定的溫、濕度供應(yīng)給許多艙室的,由于各個(gè)艙室的剩余熱、濕量多不相同,所以在供風(fēng)溫、溫度相同的情況下要保持各艙室的溫、濕度相同,就需要用調(diào)整供風(fēng)量的方法來適應(yīng)各艙室的具體情況。如在造船時(shí),對剩余熱、濕量較大的艙室可多裝一些布風(fēng)器,以加大供風(fēng)量;在平時(shí)使用時(shí),可調(diào)節(jié)新風(fēng)器的風(fēng)門來改變供風(fēng)量,以適應(yīng)剩余熱、濕量的變化或改變艙室的溫、濕度。
在外界氣候變化時(shí),艙室的剩余熱、濕量是會(huì)隨之變化的,由于空調(diào)供風(fēng)量受到空調(diào)風(fēng)機(jī)排量的限制,不能隨意增多,所以供風(fēng)的溫、濕度在需要時(shí)也得按情況加以調(diào)節(jié)。例如天氣特別熱時(shí),在布風(fēng)器的風(fēng)門已開至最大,仍不能將室溫降至適宜溫度,這樣就只有將供風(fēng)溫度降低才能解決問題。某些船舶的空調(diào)風(fēng)機(jī)有快慢兩檔轉(zhuǎn)速,這就在工作時(shí)能具有較大的調(diào)節(jié)機(jī)動(dòng)性。
從上面介紹的熱、濕量平衡的原理知,只要提高供風(fēng)與艙室的溫、濕度差別,用較少的供風(fēng)量也能使艙室保持所需要的適宜氣候。但是在供風(fēng)溫差太大時(shí),會(huì)使室溫的均勻分布性變差,并且在供風(fēng)量太少時(shí),因?yàn)楣┤胧覂?nèi)的外界新鮮空氣少,也不利于保持室內(nèi)空氣的清新度。當(dāng)然,如外界氣候異常,超過了設(shè)計(jì)時(shí)估計(jì)的情況,在供風(fēng)量已達(dá)到了最大限度仍不能保持艙室的適宜溫度時(shí),就只能用增大供風(fēng)溫差的辦法,在夏季時(shí)進(jìn)一步降低供風(fēng)溫度,冬季時(shí)提高供風(fēng)溫度。因?yàn)楸3譁囟确植季鶆蛐院捅3诌m宜溫度這兩者相比,后者總是主要的。如果進(jìn)一步降低(或提高)供風(fēng)溫度受到制冷裝置(或空氣加熱器)能力的限制時(shí),則可在供風(fēng)中多摻入一些艙室回風(fēng),因?yàn)楸3峙撌铱諝獾那逍露群瓦m宜氣候相比,清新度是處于次要的。
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