СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ ПОЛЯРНОГО СУДНА Российский патент 2023 года по МПК B63J2/06 B63H21/14 F24F12/00 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по корейской патентной заявке 10-2018-0131627, поданной 31.10.2018 г. в Корейское ведомство интеллектуальной собственности, полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Настоящее изобретение в общем относится к системе кондиционирования воздуха, применяемой на полярных судах, эксплуатируемых в полярных областях, использующей холодный наружный воздух в полярных условиях, которая имеет простую конструкцию для достижения высокой энергоэффективности и может эксплуатироваться с низкими затратами.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] В связи с потерей полярного морского льда из-за глобального потепления в данной области техники в центре внимания находится рынок полярных судов, приспособленных для эксплуатации в полярных областях, включая северо-восточный маршрут вблизи России.

[0004] В отличие от судов, эксплуатируемых в обычных водах, требуется, чтобы суда, эксплуатируемые в полярных водах, учитывали специфику полярных вод, такую как окружающую среду ледяного щита.

[0005] Воздух, используемый в системе кондиционирования воздуха обычного полярного судна, нагревают посредством электрического нагревателя или термомасляной системы до температуры, подходящей для машинного отделения.

[0006] В силу этого, поскольку воздух нагревают до подходящей температуры до его использования на полярном судне, полярное судно может обеспечивать эффективную работу генератора и т.п. даже в полярных условиях, а также может предотвращать выход из строя различных аппаратов и устройств из-за низкой температуры.

[0007] На фиг. 1 показано схематическое представление системы кондиционирования воздуха обычного полярного судна. Со ссылкой на фиг. 1, система кондиционирования воздуха обычного полярного судна в качестве холодного воздуха, подлежащего подаче в машинное отделение 1, использует наружный воздух, нагревая его до температуры, подходящей для машинного отделения 1, с помощью нагревателя 4 машинного отделения, использующего в качестве источника тепла электричество или термальное масло, а затем подавая нагретый воздух в машинное отделение 1 с использованием блока 5 приточного вентилятора.

[0008] Возвращаясь фиг. 1, воздух, нагретый нагревателем 4 машинного отделения, может быть подан в машинное отделение 1 и в другие находящиеся на борту места потребления воздуха, такие как камера 2 машинного оборудования и потребляющее отделение 3 POD и т.д., при помощи блока 5 приточного вентилятора для того, чтобы препятствовать замерзанию такого оборудования на судне в полярных условиях.

[0009] Однако такая термомасляная система, использующая термальное масло для нагрева наружного воздуха, имеет сложную конфигурацию, которая занимает большое пространство для установки и требует больших затрат на первую установку и техническое обслуживание.

[0010] Кроме того, если в результате работы системы кондиционирования воздуха происходит утечка термального масла из нагревателя 4 машинного отделения, то существует проблема, состоящая в том, что двигатель 6 в машинном отделении 1, соответствующем нагревателю 4, не сможет работать.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Настоящее изобретение было задумано для решения таких проблем в данной области техники, и аспект настоящего изобретения состоит в предложении системы кондиционирования воздуха полярного судна, которая может подавать воздух, имеющий подходящую температуру, и в то же время минимизирует существенные элементы конфигурации системы.

[0012] В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложена система кондиционирования воздуха полярного судна, содержащая: воздухозаборную камеру, выполненную с возможностью засасывания наружного воздуха в качестве воздуха для кондиционирования воздуха полярного судна и в качестве воздуха для сжигания, подлежащего подаче к двигателю; воздухонагреватель, выполненный с возможностью нагрева наружного воздуха с помощью теплообмена, происходящего между наружным воздухом, засасываемым в воздухозаборную камеру, и выхлопным газом, выпускаемым из двигателя; и воздушный клапан, выполненный с возможностью подачи наружного воздуха в воздухонагреватель в качестве воздуха для кондиционирования воздуха из наружного воздуха, засасываемого в воздухозаборную камеру.

[0013] Система кондиционирования воздуха может дополнительно содержать: первый выхлопной регулирующий клапан, выполненный с возможностью управления выхлопным газом, выпущенным из двигателя и подлежащим подаче в воздухонагреватель; и второй выхлопной регулирующий клапан, выполненный с возможностью управления выхлопным газом, выпущенным из двигателя и подлежащим выпуску наружу системы кондиционирования воздуха вместо подачи в воздухонагреватель.

[0014] Место потребления воздуха для кондиционирования воздуха может содержать: машинное отделение, в котором размещен двигатель; и камеру машинного оборудования, расположенную вблизи машинного отделения с обеспечением возможности циркуляции в ней горячего воздуха, нагреваемого воздухонагревателем и подаваемого в машинное отделение, и воздуха, выпущенного из машинного отделения, а система воздушного кондиционирования может дополнительно содержать: вентиляторное отделение, в котором размещен приточный вентилятор машинного отделения, выполненный с возможностью подачи воздуха для кондиционирования воздуха, нагреваемого воздухонагревателем, в машинное отделение.

[0015] Второй выхлопной регулирующий клапан может быть расположен таким образом, что проходит через камеру машинного оборудования.

[0016] Система кондиционирования воздуха дополнительно может содержать: воздухосмешивающую камеру, в которой воздух, нагретый воздухонагревателем, смешивается с воздухом, выпущенным из машинного отделения и камеры машинного оборудования; клапан машинного отделения, обеспечивающий возможность выпуска воздуха из машинного отделения; и перепускной клапан смешивающей камеры, обеспечивающий возможность подачи воздуха, выпущенного из машинного отделения, через клапан машинного отделения, и воздуха в камере машинного оборудования в воздухосмешивающую камеру; причем воздухосмешивающая камера может быть расположена вблизи вентиляторного отделения, а воздух, смешиваемый в ней, может быть подан в вентиляторное отделение.

[0017] Система кондиционирования воздуха может дополнительно содержать: перепускной клапан вентиляторного отделения, обеспечивающий возможность подачи в вентиляторное отделение воздуха, выпущенного из машинного отделения через клапан машинного отделения, и воздуха в камере машинного оборудования.

[0018] Система кондиционирования воздуха может дополнительно содержать: водоуловитель кондиционирования воздуха, выполненный с возможностью отделения влаги от воздуха для кондиционирования воздуха, засасываемого в воздухозаборную камеру; и канальный нагреватель.

[0019] Система кондиционирования воздуха может дополнительно содержать: водоуловитель двигателя, выполненный с возможностью отделения влаги от воздуха для сжигания, засасываемого в воздухозаборную камеру; и воздуховыпускной клапан, расположенный между воздухозаборной камерой и двигателем и выполненный с возможностью управления его открытием или закрытием для обеспечения возможности подачи воздуха для сжигания из воздухозаборной камеры в двигатель.

[0020] Система кондиционирования воздуха может дополнительно содержать: канал двигателя, соединяющий воздухозаборную камеру с двигателем для обеспечения возможности подачи воздуха для сжигания из воздухозаборной камеры в двигатель; фильтрующий блок, выполненный с возможностью отделения примесей от воздуха для сжигания, подаваемого из воздухозаборной камеры в двигатель; и глушитель, выполненный с возможностью предупреждения создания шума во время перемещения воздуха для сжигания из воздухозаборной камеры в двигатель.

[0021] Место потребления воздуха для кондиционирования воздуха может содержать: машинное отделение, в котором размещен двигатель; и камеру машинного оборудования, расположенную вблизи машинного отделения с обеспечением возможности циркуляции в ней горячего воздуха, нагреваемого воздухонагревателем и подаваемого в машинное отделение, и воздуха, выпущенного из машинного отделения, а канал двигателя может быть снабжен пусковым клапаном, выполненным с возможностью управления направлением потока для обеспечения возможности подачи воздуха для сжигания, выпущенного из воздухозаборной камеры, воздуха в камере машинного оборудования или циркулирующей смеси указанного воздуха для сжигания и воздуха в камере машинного отделения к воздуху для сжигания двигателя.

[0022] Система кондиционирования воздуха в соответствии с настоящим изобретением может подавать воздух в расположенное на борту место потребления воздуха для кондиционирования воздуха после его нагрева до температуры, требующейся для этого места, с минимальным количеством компонентов оборудования, занимает меньшее пространство для установки, чем предшествующий уровень техники, и может уменьшать затраты на установку и техническое обслуживание системы.

[0023] Кроме того, система кондиционирования воздуха в соответствии с настоящим изобретением предотвращает прямую подачу криогенного наружного воздуха в корпус судна, тем самым препятствуя повреждению различного оборудования и устройств, включая двигатель, в то же время обеспечивая эффективную работу.

[0024] Кроме того, система кондиционирования воздуха в соответствии с настоящим изобретением нагревает воздух с использованием потерянного тепла, полученного от выхлопного газа, выпускаемого от двигателя, тем самым обеспечивая уменьшение мощности по сравнению с обычной системой термомасляного нагревателя уровня техники, в то же время улучшая энергоэффективность судна.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0025] Приведенные выше и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны из последующего описания вариантов осуществления, данных в сочетании с сопутствующими чертежами, на которых:

[0026] на фиг. 1 показано схематическое представление системы кондиционирования воздуха обычного полярного судна; и

[0027] на фиг. 2 показано схематическое представление системы кондиционирования воздуха полярного судна в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0028] Ниже будут подробно описаны примерные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопутствующие чертежи. На протяжении настоящей спецификации аналогичные ссылочные обозначения обозначают аналогичные элементы, имеющие одинаковые или аналогичные функции. Следующие ниже варианты осуществления изобретения предоставлены в качестве примера таким образом, чтобы полностью передавать сущность настоящего изобретения специалистам в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Соответственно, настоящее изобретение не ограничено раскрытыми в настоящем документе вариантами осуществления и также может быть реализовано в различных формах.

[0029] В дальнейшем система кондиционирования полярного судна в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения будет описана со ссылкой на фиг. 2.

[0030] Система кондиционирования воздуха полярного судна в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения содержит: воздухозаборную камеру 500, в период пребывания в море засасывающую наружный воздух и подающую его в находящееся на борту место потребления воздуха; воздухонагреватель 610, нагревающий холодный воздух, засасываемый в воздухозаборную камеру 500; и выхлопную линию EL (exhaust line), через которую выхлопной газ, выпускаемый из двигателя 110, подают в воздухонагреватель 610, а холодный выхлопной газ с температурой, пониженной после теплообмена в процессе нагрева холодного воздуха в воздухонагревателе 610, выпускают наружу системы кондиционирования воздуха.

[0031] Наружный воздух, засасываемый в воздухозаборную камеру 500, используют в качестве воздуха для сжигания, подлежащего подаче в двигатель 110, и в качестве воздуха для кондиционирования воздуха, подлежащего подаче в находящееся на борту место потребления кондиционирующего воздуха. Из наружного воздуха, засасываемого в воздухозаборную камеру 500, воздух, подлежащий подаче в двигатель 110, подают в фильтрующий блок 810, описанный ниже, а воздух, засасываемый в качестве воздуха для кондиционирования воздуха, подают в воздухонагреватель 610.

[0032] Выше по потоку от воздухозаборной камеры 500 могут быть расположены водоуловитель 410 кондиционирования воздуха, выполненный с возможностью отделения влаги от воздуха, засасываемого в качестве воздуха для кондиционирования воздуха; и канальный нагреватель 420, выполненный с возможностью предотвращения замораживания влаги, отделенной от воздуха, засасываемого в качестве воздуха для кондиционирования воздуха, в водоуловителе 410 в процессе отделения влаги от воздуха, засасываемого в качестве воздуха для кондиционирования воздуха.

[0033] Воздух, прошедший через канальный нагреватель 420, может иметь температуру, большую или равную пороговой температуре, не вызывающей повреждения канала 840 двигателя.

[0034] Кроме того, выше по потоку от воздухозаборной камеры 500 может быть расположен водоуловитель 430 двигателя, выполненный с возможностью отделения влаги от воздуха, засасываемого в качестве воздуха для сжигания, подлежащего подаче в двигатель 110.

[0035] Как показано на фиг. 2, воздух, засасываемый в качестве воздуха для кондиционирования воздуха, вводят в воздухозаборную камеру 500 через водоуловитель 410 кондиционирования воздуха и канальный нагреватель 420 и из нее подают в воздухонагреватель 610.

[0036] Кроме того, воздух, засасываемый в качестве воздуха для сжигания, вводят в воздухозаборную камеру 500 через водоуловитель 430 двигателя и из нее подают в фильтрующий блок 810.

[0037] Как показано на фиг. 2, водоуловитель 430 двигателя может быть расположен над водоуловителем 410 кондиционирования воздуха и канальным нагревателем 420.

[0038] Кроме того, воздухозаборная камера 500 может быть снабжена воздушным клапаном 620, выполненным с возможностью регулировки перекрытия пути между воздухозаборной камерой 500 и воздухонагревателем 610 таким образом, что воздух для кондиционирования воздуха, введенный в воздухозаборную камеру 500, подается в воздухонагреватель 510; и воздуховыпускным клапаном 805, выполненным с возможностью регулировки перекрытия пути между воздухозаборной камерой 500 и фильтрующим блоком 810 таким образом, что воздух для сжигания, введенный в воздухозаборную камеру 500, подается в фильтрующий блок 810.

[0039] Воздухонагреватель 610 нагревает холодный воздух и охлаждает горячий выхлопной газ в результате теплообмена, происходящего между горячим выхлопным газом, выпущенным из двигателя 110, и холодным воздухом, из которого при прохождении через водоуловитель 410 кондиционирования воздуха удалены посторонние вещества.

[0040] Например, холодный воздух, засасываемый в воздухозаборную камеру 500, может иметь температуру, приблизительно равную -52°С, а горячий воздух, нагретый горячим выхлопным воздухом в воздухонагревателе 610, может иметь температуру, приблизительно равную 5°С.

[0041] Как показано на фиг. 2, холодное боковое впускное отверстие, через которое холодный наружный воздух подают в воздухонагреватель 610, расположено вблизи воздухозаборной камеры 500, а горячее боковое выпускное отверстие, через которое выпускают горячий воздух, нагретый воздухонагревателем 610, расположено вблизи воздухосмешивающей камеры 600, описанной ниже.

[0042] В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения система кондиционирования воздуха может иметь конфигурацию для подачи воздуха для сжигания, который требуется для сжигания топлива для работы двигателя 110. Конфигурация для подачи воздуха для сжигания может содержать фильтрующий блок 810, выполненный с возможностью удаления примесей из воздуха для сжигания; глушитель 820, выполненный с возможностью предупреждения создания шума из-за изменения объема воздуха и т.д. во время перемещения воздуха для сжигания в двигатель 110; и канал 840 двигателя, соединяющий фильтрующий блок 810 и глушитель 820 с двигателем 110 и обеспечивающий путь, по которому воздух для сжигания подают в двигатель 110.

[0043] Наружный воздух, засасываемый в воздухозаборную камеру 500 через водоуловитель 430 двигателя, подают в фильтрующий блок 810 с помощью управления перекрытием воздуховыпускного клапана 805, а воздух для сжигания, прошедший через фильтрующий блок 810, подают в камеру сгорания двигателя 110 через глушитель 820 и канал 840 двигателя.

[0044] Канал 840 двигателя может быть снабжен пусковым клапаном 830 для обеспечения возможности управления проточным каналом воздуха для сжигания, подаваемого в двигатель 110, таким образом, что воздух для сжигания, подаваемый из воздухозаборной камеры 500, из которого удалены посторонние вещества (примеси) с помощью фильтрующего блока 810, или воздух в камере 200 машинного оборудования подают в качестве воздуха для сжигания в двигатель 110.

[0045] Как показано на фиг. 2, пусковой клапан 830 может представлять собой трехходовой клапан, который управляет перекрытием пути между фильтрующим блоком 810 и двигателем 110 по меньшей мере в одном направлении и перекрывает путь между камерой 200 машинного оборудования и двигателем 110 по меньшей мере в одном направлении.

[0046] Таким образом, в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения двигатель 110 может использовать наружный воздух, засасываемый через воздухозаборную камеру 500, и/или воздух в камере 200 машинного оборудования в качестве воздуха для сжигания и выпускает выхлопной воздух, создаваемый в результате сжигания этого воздуха и топлива.

[0047] В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения выхлопная линия EL содержит первую выхлопную линию EL1, через которую горячий выхлопной газ, выпущенный из двигателя 110, подают в воздухонагреватель 610; и вторую выхлопную линию EL2, через которую горячий выхлопной газ, выпущенный из двигателя 110, выпускают наружу системы кондиционирования воздуха вместо подачи в воздухонагреватель 610.

[0048] Горячий выхлопной газ, выпущенный из двигателя 110 по выхлопной линии EL, подают в воздухонагреватель 610 по первой выхлопной линии EL1, а холодный выхлопной газ, выпущенный из воздухонагревателя 610 после теплообмена, выпускают наружу системы кондиционирования воздуха по второй выхлопной линии EL2, по которой горячий выхлопной газ, выпущенный из двигателя 110, выпускают наружу системы кондиционирования воздуха.

[0049] Первая выхлопная линия EL1 может быть снабжена выхлопным регулирующим клапаном 230, выполненным с возможностью управления потоком холодного выхлопного газа таким образом, что холодный выхлопной газ, выпущенный из воздухонагревателя 610 после теплообмена, выпускают наружу системы кондиционирования воздуха.

[0050] В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения выхлопная линия EL снабжена первым выхлопным регулирующим клапаном 210, выполненным с возможностью управления потоком выхлопного газа таким образом, что выхлопной газ, выпущенный из двигателя 110, подается в воздухонагреватель 610; и вторым выхлопным регулирующим клапаном 220, выполненным с возможностью управления потоком выхлопного газа таким образом, что выхлопной газ, выпущенный из двигателя 110, выпускается наружу системы кондиционирования воздуха.

[0051] Потоком и течением выхлопного газа можно управлять при помощи управления первым и вторым выхлопными регулирующими клапанами 210, 220.

[0052] Вторая выхлопная линия EL2 может быть расположена таким образом, что проходит через камеру 200 машинного оборудования, описанную ниже. То есть, в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения вторая выхлопная линия EL2 может быть расположена с обеспечением возможности выпуска через нее при необходимости некоторой части выхлопного газа, выпущенного из двигателя 110, после потери тепла при прохождении через камеру 200 машинного оборудования. То есть, температура выхлопного газа, протекающего по второй выхлопной линии EL2, может быть понижена при нагреве воздуха в камере 200 машинного оборудования, а воздух в камере 200 машинного оборудования может быть нагрет выхлопным газом, протекающим по второй выхлопной линии EL2.

[0053] В силу этого, система кондиционирования воздуха в соответствии с вариантом осуществления изобретения использует выхлопной газ, выпущенный из двигателя 110 судна, для нагрева засасываемого холодного наружного воздуха, и тем самым обеспечивает уменьшение температуры выхлопного газа, выпускаемого наружу системы кондиционирования воздуха, и в то же время минимизирует количество компонентов для нагрева воздуха.

[0054] Система кондиционирования воздуха в соответствии с вариантом осуществления изобретения дополнительно может содержать вентиляторное отделение 700, которое снабжено по меньшей мере одним вентилятором для подачи горячего воздуха, нагретого воздухонагревателем 610, в расположенное на борту место потребления воздуха.

[0055] В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения расположенное на борту место потребления воздуха может содержать машинное отделение 100, в котором расположен двигатель 110 для генерации движущей энергии или электричества для полярного судна; камеру 200 машинного оборудования, в которой расположены различные устройства и оборудование для работы полярного судна; и потребляющее отделение 300 POD, расположенное вблизи машинного отделения 100.

[0056] В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения вентиляторное отделение 700 снабжено приточным вентилятором 710 машинного отделения, выполненным с возможностью подачи горячего воздуха в машинное отделение 100 и камеру 200 машинного отделения.

[0057] Горячий воздух, нагретый воздухонагревателем 610, подают в машинное отделение 100 при помощи приточного вентилятора 710 машинного отделения. Кроме того, при помощи приточного вентилятора 710 машинного отделения горячий воздух могут подавать в камеру 200 машинного оборудования. Хотя в этом варианте осуществления было описано, что горячий воздух подают в машинное отделение 100 и камеру 200 машинного оборудования при помощи подающего вентилятора 710 машинного отделения, могут быть отдельно обеспечены вентилятор, выполненный с возможностью подачи горячего воздуха в машинное отделение 100, и вентилятор, выполненный с возможностью подачи горячего воздуха в камеру 200 машинного оборудования.

[0058] В силу этого, горячий воздух подают в машинное отделение 100 и камеру 200 машинного оборудования для увеличения их внутренней температуры, что тем самым обеспечивает эффективную работу устройств внутри машинного отделения 100 и камеры 200 машинного оборудования и препятствует заморозке или повреждению таких устройств, содержащих двигатель 110, из-за полярных условий.

[0059] Кроме того, в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения система кондиционирования воздуха может дополнительно содержать приточный вентилятор 730 места потребления, выполненный с возможностью подачи воздуха в другие места потребления кондиционирующего воздуха, включая потребляющее отделение 300 POD. В этом варианте осуществления изобретения потребляющее отделение 300 POD изображено в качестве примера как другое место потребления кондиционирующего воздуха.

[0060] На фиг. 2 в качестве примера показана структура, в которой приточный вентилятор 730 места потребления, выполненный с возможностью подачи воздуха в другие места потребления кондиционирующего воздуха, расположен под палубой, на которой размещено вентиляторное отделение 700. Однако следует понимать, что приточный вентилятор 730 места потребления может быть обеспечен в вентиляторном отделении 700.

[0061] Приточный вентилятор 730 места потребления может подавать горячий воздух, нагретый воздухонагревателем 610, в потребляющее отделение 300 POD, а также может подавать воздух внутри камеры 200 машинного оборудования или осуществлять циркуляцию воздуха, как описано ниже, в потребляющее отделение 300 POD.

[0062] В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения система кондиционирования воздуха может дополнительно содержать клапан 120 машинного отделения, управляющий выпуском воздуха из машинного отделения 100.

[0063] Воздух, выпускаемый из машинного отделения 100 через клапан 120 машинного отделения, может быть введен в воздухосмешивающую камеру 600 и/или вентиляторное отделение 700 через камеру 200 машинного оборудования и может быть снова подан в места потребления воздуха, включая машинное отделение 100, камеру 200 машинного оборудования, потребляющее отделение 300 POD и т.д., при помощи по меньшей мере одного вентилятора 710, обеспеченного в вентиляторном отделении 700. Кроме того, воздух, выпускаемый из машинного отделения 100, вместо циркуляции может быть выпущен.

[0064] Пути циркуляции воздуха, выпущенного из машинного отделения 100, на фиг. 2 указаны линиями RL, RL1, RL2, RL3 циркуляции воздуха.

[0065] В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения система кондиционирования воздуха дополнительно может содержать перепускной клапан 130 вентиляторного отделения, выполненный с возможностью управления потоком воздуха таким образом, что воздух, выпущенный из машинного отделения 100, выпускается из вентиляторного отделения 700; перепускной клапан 140 смешивающей камеры, выполненный с возможностью управления потоком воздуха таким образом, что воздух, выпущенный из машинного отделения 100, вводится в воздухосмешивающую камеру 600, описанную ниже; и запорный клапан 150, выполненный с возможностью управления выпуском воздуха, выпущенного из машинного отделения 100, наружу системы кондиционирования воздуха.

[0066] С другой стороны, воздух, выпущенный из потребляющего отделения 300 POD, может быть выпущен через камеру 200 машинного оборудования, может быть присоединен к циркулирующему воздуху, описанному ниже, или может быть выпущен через отделение 400 блока газового клапана, описанное ниже.

[0067] На фиг.2 в качестве примера показана структура, в которой поток воздуха, выпускаемого из потребляющего отделения 300 POD, указан при помощи выпускной линии PL1 (POD room discharge line) потребляющего отделения POD, а поток воздуха, выпускаемого через отделение 400 блока газового клапана, указан при помощи воздуховыпускной линии PL2.

[0068] Отделение 400 блока газового клапана снабжено блоком клапана (не показан), выполненным с возможностью выпуска различных газов, создаваемых на судне, в целях безопасной навигации, таких как регулировка давления и т.д. Кроме того, отделение 400 блока газового клапана снабжено вытяжным вентилятором 410, выполненным с возможностью выпуска наружу воздуха, введенного в отделение 400 блока газового клапана.

[0069] Отделение 400 блока газового клапана может управлять выпуском газов, образовавшихся, например, от блока для сжигания газа (GCU, gas combustion unit, не показан), двигателя 110, вспомогательного бойлера (не показан), создающего пар, и т.д.

[0070] В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения система кондиционирования воздуха дополнительно может содержать воздухосмешивающую камеру 600, в которой горячий воздух, нагретый воздухонагревателем 610, смешивается с циркулирующим воздухом, введенным в нее через перепускной клапан 140 смешивающей камеры.

[0071] В воздухосмешивающей камере 600 смешиваются и вводятся в вентиляторное отделение 700 горячий воздух, нагретый воздухонагревателем 610, воздух, выпущенный из машинного отделения 100 через перепускной клапан 140 для смешивания, воздух, выпущенный из камеры 200 машинного оборудования через перепускной клапан 140 для смешивания, и воздух, выпущенный из потребляющего отделения 300 POD через перепускной клапан 140 для смешивания.

[0072] Воздух, выпущенный из воздухосмешивающей камеры 600 и подлежащий подаче в место потребления воздуха через вентиляторное отделение 700, может иметь температуру, приблизительно равную 5°С или более.

[0073] Воздух, выпускаемый из машинного отделения 100, может иметь температуру, приблизительно равную 12,5°С из-за увеличения температуры посредством тепла, создаваемого при работе различных устройств, включая двигатель 110, в машинном отделении 100.

[0074] Воздух, выпускаемый из камеры 200 машинного оборудования и вводимый в вентиляторное отделение 700 или воздухосмешивающую камеру 600, может иметь температуру, приблизительно равную 17,5°С, из-за увеличения температуры посредством тепла, создаваемого различными устройствами в камере 200 машинного оборудования.

[0075] Хотя в этом варианте осуществления изобретения описано, что воздух, нагреваемый воздухонагревателем 610, и воздух, вводимый через перепускной клапан 140 для смешивания, смешиваются в воздухосмешивающей камере 600 и вводятся в вентиляторное отделение 700, вентиляторное отделение 700 может принимать только воздух, нагреваемый воздухонагревателем 610, или только воздух, вводимый через перепускной клапан 140 циркуляции смешивающей камеры. Альтернативно, воздух, подаваемый из вентиляторного отделения 700 в расположенное на борту место потребления воздуха, может представлять собой воздух, выпускаемый из воздухосмешивающей камеры 600, или воздух, вводимый посредством перепускного клапана 130 вентиляторного отделения.

[0076] Кроме того, первая выхлопная линия EL1, проходящая от воздухонагревателя 610 к выхлопному регулирующему клапану 230 для обеспечения проточного канала для выхлопного газа, выпускаемого из воздухонагревателя 610 после теплообмена, может быть расположена с возможностью прохождения через воздухосмешивающую камеру 600 таким образом, что воздух в воздухосмешивающей камере 600 может быть дополнительно нагрет теплом выхлопного газа, выпускаемого из воздухонагревателя 610.

[0077] Таким способом, в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения, воздух, засасываемый в воздухозаборную камеру 500, нагревают при помощи выхлопного газа, выпускаемого из воздухонагревателя 610 и двигателя 110, и затем подают в различные места потребления воздуха, включая машинное отделение 100 и отделение 200 машинного оборудования, с использованием вентиляторов. Соответственно, система кондиционирования воздуха полярного судна в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения для нагрева воздуха для кондиционирования воздуха не требует наличия отдельной дорогостоящей термомасляной системы, имеющей сложную конструкцию, и тем самым обеспечивает снижение энергопотребления и простую конфигурацию таким образом, чтобы снижать затраты на первую установку и техническое обслуживание. Кроме того, система кондиционирования воздуха полярного судна в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения может предотвращать перерывы в работе системы из-за утечки термального масла.

[0078] Кроме того, система кондиционирования воздуха полярного судна в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения может снижать общую мощность приблизительно на 30% (7500 кВт → 5000 кВт) по сравнению с обычной системой, использующей термомасляную систему для нагрева воздуха для кондиционирования воздуха.

[0079] Хотя в настоящем документе были описаны некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что эти варианты осуществления предоставлены только для иллюстрации и не должны быть истолкованы каким-либо способом как ограничивающие настоящее изобретение, и что специалистами в данной области техники могут быть выполнены различные модификации, изменения и эквивалентные варианты осуществления без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения Объем настоящего изобретения должен определяться посредством сопутствующей формулы изобретения и ее эквивалентов

[0080] Список ссылочных обозначений

100: машинное отделение

200: камера машинного оборудования

500: воздухозаборная камера

600: воздухосмешивающая камера

700: вентиляторное отделение

110: двигатель

120: клапан машинного отделения

130: перепускной клапан вентиляторного отделения

140: перепускной клапан смешивающей камеры

150: запорный клапан

210: первый выхлопной регулирующий клапан

220: второй выхлопной регулирующий клапан

230: выхлопной регулирующий клапан

410: влагоотделитель кондиционирования воздуха

420: канальный нагреватель

430: влагоотделитель двигателя

610: воздухонагреватель

620: воздушный клапан

710: приточный вентилятор машинного отделения

730: приточный вентилятор места потребления

805: воздуховыпускной клапан

810: фильтрующий блок

820: глушитель

830: пусковой клапан

840: канал двигателя

Изобретение относится к системе кондиционирования воздуха, применяемой на полярных судах, использующей холодный наружный воздух в полярных условиях, которая имеет простую конструкцию для достижения высокой энергоэффективности и может эксплуатироваться с низкими затратами. Система кондиционирования воздуха полярного судна содержит воздухозаборную камеру, выполненную с возможностью засасывания наружного воздуха в качестве воздуха для кондиционирования воздуха полярного судна и в качестве воздуха для сжигания, подлежащего подаче в машинное отделение; воздухонагреватель, выполненный с возможностью нагрева наружного воздуха с помощью теплообмена, происходящего между наружным воздухом, засасываемым в воздухозаборную камеру, и выхлопным газом, выпускаемым из двигателя; и воздушный клапан, выполненный с возможностью подачи наружного воздуха в воздухонагреватель в качестве воздуха для кондиционирования воздуха из наружного воздуха, засасываемого в воздухозаборную камеру. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система кондиционирования воздуха полярного судна, содержащая: воздухозаборную камеру, выполненную с возможностью засасывания наружного воздуха в качестве воздуха для кондиционирования воздуха полярного судна и в качестве воздуха для сжигания, подлежащего подаче в машинное отделение; воздухонагреватель, выполненный с возможностью нагревания указанного наружного воздуха с помощью теплообмена, происходящего между наружным воздухом, засасываемым в воздухозаборную камеру, и выхлопным газом, выпускаемым из двигателя; и воздушный клапан, выполненный с возможностью подачи наружного воздуха в воздухонагреватель в качестве воздуха для кондиционирования воздуха из наружного воздуха, засасываемого в воздухозаборную камеру.

2. Система кондиционирования воздуха по п. 1, дополнительно содержащая: первый выхлопной регулирующий клапан, выполненный с возможностью управления выхлопным газом, выпущенным из двигателя и подлежащим подаче в воздухонагреватель; и второй выхлопной регулирующий клапан, выполненный с возможностью управления выхлопным газом, выпущенным из двигателя и подлежащим выпуску наружу системы кондиционирования воздуха вместо подачи в воздухонагреватель.

3. Система кондиционирования воздуха по п. 2, в которой место потребления воздуха для кондиционирования воздуха содержит: машинное отделение, в котором размещен двигатель; и камеру машинного оборудования, расположенную вблизи машинного отделения с обеспечением возможности циркуляции в ней горячего воздуха, нагреваемого воздухонагревателем и подаваемого в машинное отделение, и воздуха, выпущенного из машинного отделения, причем система воздушного кондиционирования дополнительно содержит вентиляторное отделение, в котором размещен приточный вентилятор машинного отделения, выполненный с возможностью подачи воздуха для кондиционирования воздуха, нагреваемого воздухонагревателем, в машинное отделение.

4. Система кондиционирования воздуха по п. 3, в которой второй выхлопной регулирующий клапан расположен таким образом, что проходит через камеру машинного оборудования.

5. Система кондиционирования воздуха по п. 3, дополнительно содержащая: воздухосмешивающую камеру, в которой обеспечивается смешивание воздуха, нагретого воздухонагревателем, с воздухом, выпущенным из машинного отделения и камеры машинного оборудования; клапан машинного отделения, обеспечивающий возможность выпуска воздуха из машинного отделения; и перепускной клапан смешивающей камеры, обеспечивающий возможность подачи воздуха, выпущенного из машинного отделения через клапан машинного отделения, и воздуха в камере машинного оборудования в воздухосмешивающую камеру, причем воздухосмешивающая камера расположена вблизи вентиляторного отделения, а воздух, смешиваемый в ней, подают в вентиляторное отделение.

6. Система кондиционирования воздуха по п. 5, дополнительно содержащая: перепускной клапан вентиляторного отделения, обеспечивающий возможность подачи в вентиляторное отделение воздуха, выпущенного из машинного отделения через клапан машинного отделения, и воздуха в камере машинного оборудования.

7. Система кондиционирования воздуха по п. 1, дополнительно содержащая: водоуловитель кондиционирования воздуха, выполненный с возможностью отделения влаги от воздуха для кондиционирования воздуха, засасываемого в воздухозаборную камеру; и канальный нагреватель.

8. Система кондиционирования воздуха по п. 1, дополнительно содержащая: водоуловитель двигателя, выполненный с возможностью отделения влаги от воздуха для сжигания, засасываемого в воздухозаборную камеру; и воздуховыпускной клапан, расположенный между воздухозаборной камерой и двигателем и выполненный с возможностью управления его открытием или закрытием для обеспечения возможности подачи воздуха для сжигания из воздухозаборной камеры в двигатель.

9. Система кондиционирования воздуха по п. 8, дополнительно содержащая: канал двигателя, соединяющий воздухозаборную камеру с двигателем для обеспечения возможности подачи воздуха для сжигания из воздухозаборной камеры в двигатель; фильтрующий блок, выполненный с возможностью отделения примесей от воздуха для сжигания, подаваемого из воздухозаборной камеры в двигатель; и глушитель, выполненный с возможностью предупреждения создания шума во время перемещения воздуха для сжигания из воздухозаборной камеры в двигатель.

10. Система кондиционирования воздуха по п. 8, в которой место потребления воздуха для кондиционирования воздуха содержит: машинное отделение, в котором размещен двигатель; и камеру машинного оборудования, расположенную вблизи машинного отделения с обеспечением возможности циркуляции в ней горячего воздуха, нагреваемого воздухонагревателем и подаваемого в машинное отделение, и воздуха, выпущенного из машинного отделения, причем канал двигателя снабжен пусковым клапаном, выполненным с возможностью управления направлением потока для обеспечения возможности подачи воздуха для сжигания, выпущенного из воздухозаборной камеры, воздуха в камере машинного оборудования или циркулирующей смеси указанного воздуха для сжигания и воздуха в камере машинного оборудования к воздуху для сжигания двигателя.