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摘要：本文针对长江三峡系列豪华邮轮可采用的节能技术及其相关装置进行了研究，在船舶制造过程前瞻性的提出了船体结构的节能并重点研究了温湿度独立控制空调技术和冷热全效热回收技术在船舶上的应用。
关键词 The research of luxury cruise of the Yangtze River Three Gorges Series energy-saving technologies
ChongQing Municipal Designing Research Institute P.R.China ChenJia
Abstract ：In this dissertation research the energy-saving technologies and the related devices that can be used by the luxury cruise of the Yangtze River Three Gorges Series. This dissertation proposed a forward-looking suggestion about hull structure energy-saving and focused on the temperature and humidity Sub-controlled technology and all hot and cold heat recovery technology that that can be used in the luxury cruise.
Keywords：energy-saving, temperature and humidity Sub-controlled, all hot and cold heat recovery
0 引言
为更好地丰富长江三峡旅游客源，搭载更多国内外游客，目前在建及筹建的长江三峡系列豪华邮轮将突破以往豪华游船的固有模式和理念，定位于世界内河最大、最豪华的超级邮轮，为高端政务、商务、国内外高端旅游以及会务服务，能更好地满足游客个性化舒适需求。在此过程中，我们也应该把保护“母亲河”—长江，作为自己义不容辞的责任，将节能减排理念贯穿于长江三峡豪华邮轮的设计、营运和管理全过程，大力推广应用节能环保技术和设备，实现国家“十一五”节能减排目标，为三峡库区旅游事业可持续发展作出更大贡献。主要技术原理如下：
1）邮轮设计时应用内河优秀船型研究成果，采用节能线型和尾压浪装置；采用低油耗、高性价比的船用主、辅机及尾气无烟排放技术；应用船舶尾轴水润滑技术、配备油水分离器和生活污水处理装置以及节能空调及照明设施等设备，达到节能减排目的。
2）邮轮营运时采用经济航速、优化船舶航线和靠泊方案；对船舶设备和部件进行定期和不定期保养；合理调节空调设定温度；对固体垃圾和废油进行有效处理，节能减排效果明显。
3）采取统一调度，最大限度地整合资源，减少运力浪费，达到经营节能目的。
在此主要对节能技术及其相关装置进行研究，有关船舶船型、船舶装置及运营管理不再作深入探讨。
1.节能技术及实施方案
1.1.优化系统设计，做好设计选型
在设计阶段做好节能设计，优化系统设计，在设备的选型中，选择高效节能的新产品，同时应根据船上不同区域的不同使用功能配置相应设备、设施，例如：在空调设计中，要考虑船舱各个房间的不同层数、不同朝向、不同位置等因素，详细计算各房间的实际空调负荷，为各房间科学合理地选用空调设备，以达到满意的空调效果及节能减排目标。因为即使面积及用途相同的两个房间，位于顶层甲板的房间与位于中间甲板的房间的得热量是不同的，則其空调负荷不同，就需根据实际情况选用合理的风机盘管。
1.2.船体结构的节能措施
目前长江上营运的游轮上大部分都无专门的保温隔音措施，船舱保温隔音效果较差，增加游客旅途不便，同时造成很大的能源浪费。
因此，长江三峡豪华邮轮上应采取相关节能隔音措施，减少围护结构的散热。
适当控制船体体形系数，即船体外表面积与其所包围的体积的比值，船体外形尽可能规整，避免不必要的凸凹变化；
减少窗的辐射传热，选用防辐射隔热镀膜玻璃（如Low-E玻璃），以降低太阳辐射传热和对流传热；
同时船舱围护结构特别是顶层甲板，应采用针对性的隔热措施，降低其导热系数，采用保温材料（如离心玻璃棉保温棉板）；
提高船体的气密性，选用密封性能好的门窗并加密封条，用密封材料填实穿墙管线连接处裂隙；
通过以上措施，从而尽量为游客提供舒适的环境，并节省能源消耗。
1.3.采用温湿度独立控制空调技术
空调能耗在邮轮上所占能耗高达40～60%，所以空调系统的节能意义重大。常规空调方案是典型的温湿度联合处理的空调系统，风机盘管与新风机组中的表冷器，均同时承担着对空气进行降温和除湿的两种功能，这种热湿联合处理的空调系统存在以下问题：
同时对空气进行降温、除湿，致使空调冷源效率低下，造成能源品位的极大浪费。常规空调系统将冷冻水供水温度设计为7℃，是因为除湿的需要。我们知道，对于电制冷的空调系统，冷冻水温度每升高1℃，其制冷效率可提高4%以上，系统综合COP约可提高3%以上。
无法对相对湿度进行有效控制，容易造成人体不适。常规的“新风机组+风机盘管”方案为热湿联合处理的空调方案，在实际运行中，只能保证房间的温度控制，湿度实际处于失控状态。环境相对湿度也是人体舒适度的重要指标，放弃对相对湿度的控制是现有空调方案下的无奈之举。
夏季存在湿表面，容易造成空气污染，引发“空调病”。经世界空调业内最权威机构ASHRAE研究表明，表冷器后95％左右的相对湿度，是最有利于各种病菌滋生的环境。
为解决前述空调系统存在的种种问题，可采用双温•温湿度独立调节空调系统---可以使空调系统能耗下降25%以上，夏季没有冷凝水、没有细菌滋生。
双温•温湿度独立调节空调系统就是在一个空调系统中采用两种不同品位（不同蒸发温度）的冷源，用低品位冷源（高温冷冻水）取代传统空调系统中大部分由高品位冷源（低温冷冻水）承担的热湿负荷，从而通过提高空调制冷系统综合制冷效率（综合COP），达到节省空调系统运行能耗之目的。在该系统中，高温冷源为主冷源，负责承担全部室内显热负荷和全部新风负荷，单机能效比COP可达8.0以上；低温冷源为辅助冷源，只承担室内湿负荷。具有如下显著优点：
与全部冷源均为7℃低温冷源的常规方案相比，双温•温湿度独立调节空调系统的综合制冷效率（COP）可以提高25%以上，节能优势显著。
双温•温湿度独立调节空调系统中，由于所有风机盘管全部采用高温冷源，因此可以得到真正意义上的干工况，风机盘管中的表冷器只用来降温，不再有冷凝水，不会再成为湿表面，即使沾灰也不会再有细菌滋生。因此，双温空调方案带来的末端干工况条件，可以彻底解决空调系统的空气污染问题，使我们在得到舒适的同时，更能得到健康。
双温空调方案实际是一种温湿度独立调节方案。其中，新风系统承担空调系统全部湿负荷，负责房间的湿度控制；风机盘管系统只承担室内显热负荷，负责房间温度控制。因此，在双温空调方案中，室内温湿度得以实现完全独立控制，可以最大限度保障环境舒适度。
1.4 电机系统节能
改造电机、风机、水泵；采用变频调速节能技术对变工况电机系统进行变频调速改造。通过本人研发的高科技产品——高性能“通用智能变频控制装置”（专利号ZL 200820111348.8），智能控制空调冷（热）媒输送系统与冷热源主机设备，使循环水流量恰倒好处地与制冷量相匹配，保障空调系统冷热源设备在任何负荷条件下，都能保持高效率（COP）运行，从而最大限度地降低空调系统能耗，节约电能6%～15%甚至更多，对降低中央空调能耗具有重要的作用。
该装置是本人在多年中央空调节能控制领域探索、研究、试验和实践的基础上，运用系统工程的方法，将现代计算机技术、模糊控制技术、系统集成技术与变频调速技术相结合而研制出的具有智能模糊控制功能的先进的系统节能控制装置。有着较高的技术含量、独特的技术特点及新颖的技术理念，在国内处于领先水平。
1.5.选用节能型空调设备
空调机组是一切空调系统的根本。邮轮空调设备选用高能效的冷熱全效热回收型热泵空调机组。冷热全效空调热泵技术在制冷同时，免费制备生活热水，综合能效比大于7，节能效益显著。经测算，采用冷热全效空调热泵系统，与传统的冷水机组+燃油废气组合锅炉相比，夏季节能（油）率为39.3%，冬季节能（油）率为45.9%，且冬夏季均有备用机组，确保系统可靠运行。
同时，采用冷热全效热回收型空调热泵系统，供冷同时提供生活热水和除湿用热水，避免了冷凝热的无效排放，降低蒸汽需求，减少燃油量；供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统，无燃烧过程，避免了排烟，排污等污染，环保效益显著。
1.6.空调系统适时控制
充分利用库区及峡谷自然风的调节作用，在适应季节，利用自然风进行调节舱室温度；在夏季炎热天气，空调按舱室26℃温度进行控制，减少能耗。
1.7.余热、循环冷却水的综合利用
余热资源指的是在船舶运转过程中由各种热能转换设备、用能设备和化学反应设备中产生而未被利用的热能。余热、循环冷却水的综合利用之后将大大减少余热排放量、冷却用水量和排放量，可以极大地节约水资源，具有深远的社会效益、环境效益。
回收的余热用于采暖采暖、空调或其它低品位热工艺，将更低品位的能源用于供应生活热水，利用余热，使排放到大气、水域中的热量降低，可避免热污染发生，无疑是对周围生态环境保护的极大贡献。
2.结论
通过以上措施，可有效节约能源消耗和运行费用，获得显著的经济和社会效益，使长江三峡系列豪华邮轮成为长江旅游航线上最为璀璨的明珠。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关键词 The research of luxury cruise of the Yangtze River Three Gorges Series energy-saving technologies
ChongQing Municipal Designing Research Institute P.R.China ChenJia
Abstract ：In this dissertation research the energy-saving technologies and the related devices that can be used by the luxury cruise of the Yangtze River Three Gorges Series. This dissertation proposed a forward-looking suggestion about hull structure energy-saving and focused on the temperature and humidity Sub-controlled technology and all hot and cold heat recovery technology that that can be used in the luxury cruise.
Keywords：energy-saving, temperature and humidity Sub-controlled, all hot and cold heat recovery
0 引言
为更好地丰富长江三峡旅游客源，搭载更多国内外游客，目前在建及筹建的长江三峡系列豪华邮轮将突破以往豪华游船的固有模式和理念，定位于世界内河最大、最豪华的超级邮轮，为高端政务、商务、国内外高端旅游以及会务服务，能更好地满足游客个性化舒适需求。在此过程中，我们也应该把保护“母亲河”—长江，作为自己义不容辞的责任，将节能减排理念贯穿于长江三峡豪华邮轮的设计、营运和管理全过程，大力推广应用节能环保技术和设备，实现国家“十一五”节能减排目标，为三峡库区旅游事业可持续发展作出更大贡献。主要技术原理如下：
1）邮轮设计时应用内河优秀船型研究成果，采用节能线型和尾压浪装置；采用低油耗、高性价比的船用主、辅机及尾气无烟排放技术；应用船舶尾轴水润滑技术、配备油水分离器和生活污水处理装置以及节能空调及照明设施等设备，达到节能减排目的。
2）邮轮营运时采用经济航速、优化船舶航线和靠泊方案；对船舶设备和部件进行定期和不定期保养；合理调节空调设定温度；对固体垃圾和废油进行有效处理，节能减排效果明显。
3）采取统一调度，最大限度地整合资源，减少运力浪费，达到经营节能目的。
在此主要对节能技术及其相关装置进行研究，有关船舶船型、船舶装置及运营管理不再作深入探讨。
1.节能技术及实施方案
1.1.优化系统设计，做好设计选型
在设计阶段做好节能设计，优化系统设计，在设备的选型中，选择高效节能的新产品，同时应根据船上不同区域的不同使用功能配置相应设备、设施，例如：在空调设计中，要考虑船舱各个房间的不同层数、不同朝向、不同位置等因素，详细计算各房间的实际空调负荷，为各房间科学合理地选用空调设备，以达到满意的空调效果及节能减排目标。因为即使面积及用途相同的两个房间，位于顶层甲板的房间与位于中间甲板的房间的得热量是不同的，則其空调负荷不同，就需根据实际情况选用合理的风机盘管。
1.2.船体结构的节能措施
目前长江上营运的游轮上大部分都无专门的保温隔音措施，船舱保温隔音效果较差，增加游客旅途不便，同时造成很大的能源浪费。
因此，长江三峡豪华邮轮上应采取相关节能隔音措施，减少围护结构的散热。
适当控制船体体形系数，即船体外表面积与其所包围的体积的比值，船体外形尽可能规整，避免不必要的凸凹变化；
减少窗的辐射传热，选用防辐射隔热镀膜玻璃（如Low-E玻璃），以降低太阳辐射传热和对流传热；
同时船舱围护结构特别是顶层甲板，应采用针对性的隔热措施，降低其导热系数，采用保温材料（如离心玻璃棉保温棉板）；
提高船体的气密性，选用密封性能好的门窗并加密封条，用密封材料填实穿墙管线连接处裂隙；
通过以上措施，从而尽量为游客提供舒适的环境，并节省能源消耗。
1.3.采用温湿度独立控制空调技术
空调能耗在邮轮上所占能耗高达40～60%，所以空调系统的节能意义重大。常规空调方案是典型的温湿度联合处理的空调系统，风机盘管与新风机组中的表冷器，均同时承担着对空气进行降温和除湿的两种功能，这种热湿联合处理的空调系统存在以下问题：
同时对空气进行降温、除湿，致使空调冷源效率低下，造成能源品位的极大浪费。常规空调系统将冷冻水供水温度设计为7℃，是因为除湿的需要。我们知道，对于电制冷的空调系统，冷冻水温度每升高1℃，其制冷效率可提高4%以上，系统综合COP约可提高3%以上。
无法对相对湿度进行有效控制，容易造成人体不适。常规的“新风机组+风机盘管”方案为热湿联合处理的空调方案，在实际运行中，只能保证房间的温度控制，湿度实际处于失控状态。环境相对湿度也是人体舒适度的重要指标，放弃对相对湿度的控制是现有空调方案下的无奈之举。
夏季存在湿表面，容易造成空气污染，引发“空调病”。经世界空调业内最权威机构ASHRAE研究表明，表冷器后95％左右的相对湿度，是最有利于各种病菌滋生的环境。
为解决前述空调系统存在的种种问题，可采用双温•温湿度独立调节空调系统---可以使空调系统能耗下降25%以上，夏季没有冷凝水、没有细菌滋生。
双温•温湿度独立调节空调系统就是在一个空调系统中采用两种不同品位（不同蒸发温度）的冷源，用低品位冷源（高温冷冻水）取代传统空调系统中大部分由高品位冷源（低温冷冻水）承担的热湿负荷，从而通过提高空调制冷系统综合制冷效率（综合COP），达到节省空调系统运行能耗之目的。在该系统中，高温冷源为主冷源，负责承担全部室内显热负荷和全部新风负荷，单机能效比COP可达8.0以上；低温冷源为辅助冷源，只承担室内湿负荷。具有如下显著优点：
与全部冷源均为7℃低温冷源的常规方案相比，双温•温湿度独立调节空调系统的综合制冷效率（COP）可以提高25%以上，节能优势显著。
双温•温湿度独立调节空调系统中，由于所有风机盘管全部采用高温冷源，因此可以得到真正意义上的干工况，风机盘管中的表冷器只用来降温，不再有冷凝水，不会再成为湿表面，即使沾灰也不会再有细菌滋生。因此，双温空调方案带来的末端干工况条件，可以彻底解决空调系统的空气污染问题，使我们在得到舒适的同时，更能得到健康。
双温空调方案实际是一种温湿度独立调节方案。其中，新风系统承担空调系统全部湿负荷，负责房间的湿度控制；风机盘管系统只承担室内显热负荷，负责房间温度控制。因此，在双温空调方案中，室内温湿度得以实现完全独立控制，可以最大限度保障环境舒适度。
1.4 电机系统节能
改造电机、风机、水泵；采用变频调速节能技术对变工况电机系统进行变频调速改造。通过本人研发的高科技产品——高性能“通用智能变频控制装置”（专利号ZL 200820111348.8），智能控制空调冷（热）媒输送系统与冷热源主机设备，使循环水流量恰倒好处地与制冷量相匹配，保障空调系统冷热源设备在任何负荷条件下，都能保持高效率（COP）运行，从而最大限度地降低空调系统能耗，节约电能6%～15%甚至更多，对降低中央空调能耗具有重要的作用。
该装置是本人在多年中央空调节能控制领域探索、研究、试验和实践的基础上，运用系统工程的方法，将现代计算机技术、模糊控制技术、系统集成技术与变频调速技术相结合而研制出的具有智能模糊控制功能的先进的系统节能控制装置。有着较高的技术含量、独特的技术特点及新颖的技术理念，在国内处于领先水平。
1.5.选用节能型空调设备
空调机组是一切空调系统的根本。邮轮空调设备选用高能效的冷熱全效热回收型热泵空调机组。冷热全效空调热泵技术在制冷同时，免费制备生活热水，综合能效比大于7，节能效益显著。经测算，采用冷热全效空调热泵系统，与传统的冷水机组+燃油废气组合锅炉相比，夏季节能（油）率为39.3%，冬季节能（油）率为45.9%，且冬夏季均有备用机组，确保系统可靠运行。
同时，采用冷热全效热回收型空调热泵系统，供冷同时提供生活热水和除湿用热水，避免了冷凝热的无效排放，降低蒸汽需求，减少燃油量；供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统，无燃烧过程，避免了排烟，排污等污染，环保效益显著。
1.6.空调系统适时控制
充分利用库区及峡谷自然风的调节作用，在适应季节，利用自然风进行调节舱室温度；在夏季炎热天气，空调按舱室26℃温度进行控制，减少能耗。
1.7.余热、循环冷却水的综合利用
余热资源指的是在船舶运转过程中由各种热能转换设备、用能设备和化学反应设备中产生而未被利用的热能。余热、循环冷却水的综合利用之后将大大减少余热排放量、冷却用水量和排放量，可以极大地节约水资源，具有深远的社会效益、环境效益。
回收的余热用于采暖采暖、空调或其它低品位热工艺，将更低品位的能源用于供应生活热水，利用余热，使排放到大气、水域中的热量降低，可避免热污染发生，无疑是对周围生态环境保护的极大贡献。
2.结论
通过以上措施，可有效节约能源消耗和运行费用，获得显著的经济和社会效益，使长江三峡系列豪华邮轮成为长江旅游航线上最为璀璨的明珠。
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