本發(fā)明涉及一種船舶防凍系統(tǒng)，用于航行于極地船舶的設(shè)備防凍，屬于極地船舶防寒。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著雪龍2號極地破冰科考船出征南北極，我國極地科考事業(yè)掀起了新的高峰。隨著新一批極地船舶的設(shè)計建造，也浮現(xiàn)了眾多極地船設(shè)計難題亟待我國極地船設(shè)計人員解決。其中，極地船舶防凍是一項重要課題，極地低溫影響著船舶外部設(shè)備的物性狀態(tài)，進而與極地設(shè)備作業(yè)安全相關(guān)聯(lián)，關(guān)系到極地科考事業(yè)的順利進行。

2、傳統(tǒng)的極地防凍系統(tǒng)采用設(shè)備電加熱，其電能熱效比低，一份電能只能產(chǎn)生不到一份熱能，在補給不方便的極地海域航行，設(shè)備防凍消耗了大量的船舶能源。另一方面，雖然航行在寒冷地區(qū)，但船舶內(nèi)部發(fā)熱艙室的熱量往往還需要消耗電能進行空調(diào)降溫或機械通風(fēng)散熱。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種能主動調(diào)配廢棄能量的極地船防凍系統(tǒng)，通過該防凍系統(tǒng)主動調(diào)配極地船舶的廢棄能量并合理利用，首先保證設(shè)備的防凍效果，其次保證船舶發(fā)熱艙室的溫度，最后盡可能降低防凍支出的能源消耗。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種能主動調(diào)配廢棄能量的極地船防凍系統(tǒng)，包括壓縮機組管路循環(huán)主系統(tǒng)、冷媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)和熱媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)，壓縮機組管路循環(huán)主系統(tǒng)連接冷媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)和熱媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)共同驅(qū)動防凍系統(tǒng)運行，壓縮機組管路循環(huán)主系統(tǒng)包括壓縮機、膨脹閥、蒸發(fā)模塊、冷凝模塊，壓縮機依次連接膨脹閥、蒸發(fā)模塊、冷凝模塊形成壓縮機組管路循環(huán)主回路；防凍系統(tǒng)設(shè)有自控裝置，通過壓縮機組管路循環(huán)主系統(tǒng)中的壓縮機和冷媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)和熱媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)的冷熱媒水泵共同運行驅(qū)動防凍系統(tǒng)內(nèi)部的熱量由發(fā)熱艙室側(cè)和生活污水側(cè)遷移到防凍設(shè)備側(cè)，利用船舶廢熱實現(xiàn)防凍設(shè)備的加熱需求。

3、進一步，當(dāng)防凍系統(tǒng)運行時，一級防凍熱量優(yōu)先從發(fā)熱艙室中獲取，同時降低發(fā)熱艙室的溫度并維持至設(shè)計溫度。

4、進一步，當(dāng)發(fā)熱艙室熱量不夠取用時，從船舶廢熱如生活污水中獲取二級防凍熱量。

5、進一步，防凍設(shè)備處增設(shè)電加熱作為三級防凍熱量或應(yīng)急防凍系統(tǒng)補充。

6、進一步，冷媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)包括冷媒水泵、發(fā)熱艙室換熱器及生活污水換熱器、防凍冷媒水管路、壓縮機組管路的蒸發(fā)模塊，冷媒水泵通過防凍冷媒水管路經(jīng)蒸發(fā)模塊連接發(fā)熱艙室換熱器及生活污水換熱器形成冷媒水管路循環(huán)子回路。

7、進一步，熱媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)包括熱媒水泵、防凍設(shè)備加熱器、熱媒水管路、壓縮機管路的冷凝模塊，熱媒水泵通過熱媒水管路經(jīng)壓縮機管路的冷凝模塊連接防凍設(shè)備加熱器形成熱媒水管路循環(huán)子回路。

8、進一步，多個防凍設(shè)備并聯(lián)接入熱媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)，多個發(fā)熱艙室及船舶廢熱并聯(lián)接入冷媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)。

9、進一步，壓縮機管路循環(huán)主系統(tǒng)的循環(huán)介質(zhì)為制冷劑。

10、進一步，冷媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)的循環(huán)介質(zhì)為防凍冷媒水，熱媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)的循環(huán)介質(zhì)為防凍熱媒水。

11、進一步，防凍系統(tǒng)內(nèi)所有循環(huán)管路均包裹保溫防寒材料。

12、本發(fā)明的有益效果是：

13、1.本發(fā)明可為將船舶廢熱作為極地船防凍系統(tǒng)的熱源，利用廢熱進行設(shè)備防凍。

14、2.本發(fā)明在進行設(shè)備防凍的同時，可以有效調(diào)節(jié)船舶發(fā)熱處所的溫度并精確控溫，在提取熱量的同時對發(fā)熱處所進行空調(diào)控制并保持室溫。

15、3.本發(fā)明使用壓縮機制冷熱泵循環(huán)，作為能量杠桿，一份電可以提取多份熱量用于防凍，同時可以提取多份冷量用于發(fā)熱艙室的室溫控制，綜合能效比高。

16、4.本發(fā)明技術(shù)關(guān)鍵點是使用機械循環(huán)驅(qū)動極地船防凍系統(tǒng)，有效利用廢熱與外部冷量，對防凍設(shè)備和發(fā)熱處所進行雙向調(diào)溫，并且通過制冷熱泵循環(huán)，放大冷量與熱量的搬運交換，充分節(jié)能。

技術(shù)特征：

1.一種能主動調(diào)配廢棄能量的極地船防凍系統(tǒng)，其特征在于：包括壓縮機組管路循環(huán)主系統(tǒng)、冷媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)和熱媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)，壓縮機組管路循環(huán)主系統(tǒng)連接冷媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)和熱媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)共同驅(qū)動防凍系統(tǒng)運行，壓縮機組管路循環(huán)主系統(tǒng)包括壓縮機、膨脹閥、蒸發(fā)模塊、冷凝模塊，壓縮機依次連接膨脹閥、蒸發(fā)模塊、冷凝模塊形成壓縮機組管路循環(huán)主回路；防凍系統(tǒng)設(shè)有自控裝置，通過壓縮機組管路循環(huán)主系統(tǒng)中的壓縮機和冷媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)和熱媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)的冷熱媒水泵共同運行驅(qū)動防凍系統(tǒng)內(nèi)部的熱量由發(fā)熱艙室側(cè)和生活污水側(cè)遷移到防凍設(shè)備側(cè)，利用船舶廢熱實現(xiàn)防凍設(shè)備的加熱需求。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能主動調(diào)配廢棄能量的極地船防凍系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)防凍系統(tǒng)運行時，一級防凍熱量先從發(fā)熱艙室中獲取，同時降低發(fā)熱艙室的溫度并維持至設(shè)計溫度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能主動調(diào)配廢棄能量的極地船防凍系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)發(fā)熱艙室熱量不夠取用時，從船舶廢熱如生活污水中獲取二級防凍熱量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能主動調(diào)配廢棄能量的極地船防凍系統(tǒng)，其特征在于：防凍設(shè)備處增設(shè)電加熱作為三級防凍熱量或應(yīng)急防凍系統(tǒng)補充。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能主動調(diào)配廢棄能量的極地船防凍系統(tǒng)，其特征在于：冷媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)包括冷媒水泵、發(fā)熱艙室換熱器及生活污水換熱器、防凍冷媒水管路、壓縮機組管路的蒸發(fā)模塊，冷媒水泵通過防凍冷媒水管路經(jīng)蒸發(fā)模塊連接發(fā)熱艙室換熱器及生活污水換熱器形成冷媒水管路循環(huán)子回路。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能主動調(diào)配廢棄能量的極地船防凍系統(tǒng)，其特征在于：熱媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)包括熱媒水泵、防凍設(shè)備加熱器、熱媒水管路、壓縮機管路的冷凝模塊，熱媒水泵通過熱媒水管路經(jīng)壓縮機管路的冷凝模塊連接防凍設(shè)備加熱器形成熱媒水管路循環(huán)子回路。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能主動調(diào)配廢棄能量的極地船防凍系統(tǒng)，其特征在于：多個防凍設(shè)備并聯(lián)接入熱媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)，多個發(fā)熱艙室及船舶廢熱并聯(lián)接入冷媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能主動調(diào)配廢棄能量的極地船防凍系統(tǒng)，其特征在于：壓縮機管路循環(huán)主系統(tǒng)的循環(huán)介質(zhì)為制冷劑。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能主動調(diào)配廢棄能量的極地船防凍系統(tǒng)，其特征在于：冷媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)的循環(huán)介質(zhì)為防凍冷媒水；熱媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)的循環(huán)介質(zhì)為防凍熱媒水。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能主動調(diào)配廢棄能量的極地船防凍系統(tǒng)，其特征在于：防凍系統(tǒng)內(nèi)所有循環(huán)管路均包裹保溫防寒材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種能主動調(diào)配廢棄能量的極地船防凍系統(tǒng)，壓縮機組管路循環(huán)主系統(tǒng)連接冷媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)和熱媒水管路循環(huán)子系統(tǒng)共同驅(qū)動防凍系統(tǒng)運行，壓縮機組管路循環(huán)主系統(tǒng)包括壓縮機、膨脹閥、蒸發(fā)模塊、冷凝模塊，壓縮機依次連接膨脹閥、蒸發(fā)模塊、冷凝模塊形成壓縮機組管路循環(huán)主回路；防凍系統(tǒng)設(shè)有自控裝置，通過壓縮機和冷熱媒水泵共同運行驅(qū)動防凍系統(tǒng)內(nèi)部的熱量由發(fā)熱艙室側(cè)和生活污水側(cè)遷移到防凍設(shè)備側(cè)，利用船舶廢熱實現(xiàn)防凍設(shè)備的加熱需求。通過該防凍系統(tǒng)主動調(diào)配極地船舶的廢棄能量并合理利用，首先保證設(shè)備的防凍效果，其次保證船舶發(fā)熱艙室的溫度，最后盡可能降低防凍支出的能源消耗。

技術(shù)研發(fā)人員：馮豐,安毓輝,吳剛,韋紅剛
受保護的技術(shù)使用者：中國船舶集團有限公司第七〇八研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17