一种船舶余热利用装置及使用方法

摘要

本发明提供一种船舶余热利用装置，包括洗涤冷水供水口、四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀、洗涤冷水用加热装置、四季洗涤热水供水阀和换热装置，该换热装置内设有第一盘管，其中，洗涤冷水供水口连通四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀的进口和四季洗涤热水供水阀的第一进口，四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀的第一出口和第二出口分别连通第一盘管进水口和洗涤冷水用加热装置的进水口，第一盘管出水口和洗涤冷水用加热装置的出水口分别连通四季洗涤热水供水阀的第二进口和第一进口，四季洗涤热水供水阀的出口连通洗涤热水出水口。本发明根据船舶状态切换加热装置，既保证船员正常生活，也对排气余热进行二次利用，降低能源消耗，抑制红外辐射。

权利要求

1.一种船舶余热利用装置，包括设置在动力机组排气口上的换热装置，该换热装置内设有与动力机组热气进行热交换的第一盘管(54a)，其两端分别设有第一盘管进水口和第一盘管出水口，其特征在于，所述船舶余热利用装置还包括洗涤冷水供水口(10b)、四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀(28)、洗涤冷水用加热装置(42)和四季洗涤热水供水阀(29)，所述洗涤冷水供水口(10b)通过水管分别连通于四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀(28)的进口和四季洗涤热水供水阀(29)的第二进口，所述四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀(28)的第一出口和第二出口分别连通于第一盘管进水口和洗涤冷水用加热装置(42)的进水口，所述第一盘管出水口和洗涤冷水用加热装置(42)的出水口分别连通于四季洗涤热水供水阀(29)的第二进口和第一进口，所述四季洗涤热水供水阀(29)的出口连通于洗涤热水出水口(20b)。

2.根据权利要求1所述的一种船舶余热利用装置，其特征在于，所述船舶余热利用装置还包括空调冷媒水供水口(10a)、冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀(22)、空调冷媒水用加热装置(41)和冬季空调热媒水供水阀(23)，所述换热装置内设有与动力机组热气进行热交换的第二盘管(54b)，所述第二盘管(54b)的两端分别设有第二盘管进水口和第二盘管出水口，所述空调冷媒水供水口(10a)通过水管分别连通于冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀(22)的进口和冬季空调热媒水供水阀(23)的第二进口，所述冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀(22)的第一出口和第二出口分别连通于第二盘管进水口和空调冷媒水用加热装置(41)的进水口，所述第二盘管出水口和空调冷媒水用加热装置(41)的出水口分别连通于冬季空调热媒水供水阀(23)的第二进口和第一进口，所述冬季空调热媒水供水阀(23)的出口连通于空调热媒水出水口(20a)。

3.根据权利要求2所述的一种船舶余热利用装置，其特征在于，所述换热装置为排气再利用供暖钢管(51)，其一端连通于动力机组的排气口，另一端连接至船舷外的动力设备排气管(141)；所述排气再利用供暖钢管(51)内腔由中间分隔板(53)隔成两个排气通道，所述第一盘管(54a)和第二盘管(54b)分别设于两个排气通道内，第一盘管(54a)和第二盘管(54b)的外壁设有传热翅片(56)。

4.根据权利要求3所述的一种船舶余热利用装置，其特征在于，所述排气再利用供暖钢管(51)的一端通过排气管法兰(52)连通动力机组的排气口，另一端通过排气管法兰(52)连接至船舷外的动力设备排气管。

5.根据权利要求3所述一种船舶余热利用装置，其特征在于，所述排气再利用供暖钢管(51)外包覆有绝热材料(57)。

6.根据权利要求2所述一种船舶余热利用装置，其特征在于，所述洗涤冷水供水口(10b)和四季洗涤热水供水阀(29)的第二进口之间设有四季洗涤冷水调温混水阀(210)。

7.根据权利要求2所述的一种船舶余热利用装置，其特征在于，所述空调冷媒水供水口(10a)和冬季空调热媒水供水阀(23)的第二进口之间设有冬季空调冷媒水调温混水阀(24)。

8.根据权利要求2至7任一项所述一种船舶余热利用装置，其特征在于，所述船舶余热利用装置还包括夏季洗涤冷水供水阀(212)和夏季洗涤热水供水阀(213)，所述洗涤冷水供水口(10b)分别通过水管连通于夏季洗涤冷水供水阀(212)的第一进口和夏季洗涤热水供水阀(213)的进口，所述夏季洗涤冷水供水阀(212)位于所述冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀(22)与第二盘管进水口之间，其第二进口和出口分别连通于冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀(22)的第一出口和第二盘管进水口，所述夏季洗涤热水供水阀(213)的进口、第一出口和第二出口分别连通于第二盘管出水口、冬季空调热媒水供水阀(23)的第二进口和洗涤热水出水口(20b)。

9.根据权利要求8所述的一种船舶余热利用装置，其特征在于，所述洗涤冷水供水口(10b)和夏季洗涤热水供水阀(213)的进口之间设有夏季洗涤冷水调温混水阀(214)。

10.根据权利要求8所述一种船舶余热利用装置，其特征在于，所述第一盘管(54a)、第二盘管(54b)的进水口和出水口连接的水管上均设有压力传感器(31)、流量传感器(32)和温度传感器(33)。

11.根据权利要求9所述一种船舶余热利用装置，其特征在于，所述洗涤冷水供水口(10b)、洗涤热水出水口(20b)、空调冷媒水供水口(10a)、空调热媒水出水口(20a)连接的水管上均设有压力传感器(31)、流量传感器(32)和温度传感器(33)。

12.一种根据权利要求8所述一种船舶余热利用装置的使用方法，其特征在于，该使用方法包括以下三种工作模式：

A、冬季巡航模式：当处于冬季巡航模式时，船舶既需要供暖，又需要热水用于洗涤，切换所述冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀(22)使其进口与其第一出口连通，切换所述四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀(28)使其进口与其第一出口连通，切换所述夏季洗涤冷水供水阀(212)的使其第二进口与其出口连通，切换所述冬季空调热媒水供水阀(23)使其第二进口与其出口连通，切换所述夏季洗涤热水供水阀(213)使其进口与其第一出口连通，切换所述四季洗涤热水供水阀(29)使其第二进口与其出口连通；此时，空调冷媒水通过冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀(22)流入第二盘管(54b)并经夏季洗涤热水供水阀(213)、冬季空调热媒水供水阀(23)流向供暖用户；洗涤冷水通过四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀(28)流入第一盘管(54a)并经四季洗涤热水供水阀(29)与洗涤冷水混合流向洗涤用户；

B、夏季巡航模式：当处于夏季巡航模式时，船舶只需要热水用以洗涤，切换所述四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀(28)使其进口与其第一出口连通，切换所述夏季洗涤冷水供水阀(212)的使其第一进口与其出口连通，切换所述夏季洗涤热水供水阀(213)使其第一进口、第二进口均与其第二出口连通，切换所述四季洗涤热水供水阀(29)使其第二进口与其出口连通；此时，洗涤冷水分为两路， 其中一路洗涤冷水经四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀(28)流入第一盘管(54a)并经四季洗涤热水供水阀(29)与洗涤冷水混合流向洗涤用户；另一路通过夏季洗涤冷水供水阀(212)流入第二盘管(54b)并经夏季洗涤热水供水阀(213)与洗涤冷水混合流向洗涤用户；

C、停泊模式：当船舶停航靠岸时，发动机动力机组不工作，无高温烟气排出；此时，所述换热装置不工作，切换冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀(22)和四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀(28)使其进口与第二出口连通，切换四季洗涤热水供水阀(29)和冬季空调热媒水供水阀(23)使其第一进口与其出口连通，通过空调冷媒水用加热装置(41)、/洗涤冷水用加热装置(42)加热冷媒水/洗涤冷水以提供给供暖用户/洗涤用户。

说明书

一种船舶余热利用装置及使用方法

技术领域

[0001] 本发明属于船舶暖通技术领域，具体涉及一种船舶余热利用装置及使用方法。

背景技术

[0002] 供暖系统是船舶保障系统的重要组成部分。

[0003] 按照目前的设计要求，船舶在航行时，动力设备如燃气轮机、发动机、锅炉、发电机等在运行过程中所产生的排气被当作一种废气排至舷外。动力设备的排气温度高达400℃
～600℃，如此高热值的气体如果不加以利用，是一种非常大的浪费；而且，如此高热量的排
气直接排至舷外，其红外辐射量也相当大，不利于船舶自身隐蔽。

[0004] 随着国力的增强、人民生活水平的提高，船员对船舶上舒适度的要求也越来越高。如今，船舶上越来越多的地方需要用到热水，如空调、散热器、暖风机等设备需要使用热媒
水；如淋浴室、盥洗室、卫生间、厨房、医务室、洗衣室、理发室等用户需要使用洗涤热水。

[0005] 目前船舶上普遍使用的都是蒸汽/电两用加热装置，为了满足船舶上一天24小时那么多热用户的供暖需求，蒸汽/电两用加热装置的热能及电能消耗量也是相当大的，增加
了船舶经济上的负担。

[0006] 一方面，船舶在航行时，动力设备所产生的高热值排气被当做一种废气排至舷外，是一种非常大的浪费，也不利于其自身隐蔽；另一方面，船舶上众多的热用户又需要消耗大
量的热能及电能。这种矛盾的现象对需要长期远洋执行任务的船舶来说就显得更加不安
全、不经济、不科学和不环保了。

[0007] 专利号为CN201220390366.0，专利名称为发动机废气利用装置、发动机及船舶的专利虽然公开了设在发动机排烟口上的冷却装置，其利用高温废气加热通过冷却装置的冷
水，有效提高了废气的利用率，降低能源的消耗。但是，一旦船舶停航靠岸，发动机就停止工
作，此时就无法将冷水加热，给船上用户带来极大地不便。

发明内容

[0008] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明设计的目的在于提供一种船舶余热利用装置及使用方法，在不影响船上人员工作、生活的前提下，尽可能提高不同工况、不同季度下
烟气余热的利用效率。

[0009] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种船舶余热利用装置，包括设置在动力机组排气口上的换热装置，该换热装置内设有与动力机组热气进行热交换的第一盘
管，其两端分别设有第一盘管进水口和第一盘管出水口，船舶余热利用装置还包括洗涤冷
水供水口、四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀、洗涤冷水用加热装置和四季洗涤热水供水阀，
该洗涤冷水供水口通过水管分别连通于四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀的进口和四季洗涤
热水供水阀的第二进口，四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀的第一出口和第二出口分别连通
于第一盘管进水口和洗涤冷水用加热装置的进水口，第一盘管出水口和洗涤冷水用加热装
置的出水口分别连通于四季洗涤热水供水阀的第二进口和第一进口，四季洗涤热水供水阀
的出口连通于洗涤热水出水口。本发明通过四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀进行换热装置
和洗涤冷水用加热装置的切换，既保证了不同工况下，船员的正常工作和生活，同时也提高
了排气余热的利用率，降低了能源的消耗；同时，通过在换热装置或洗涤冷水用加热装置流
出的热水中混入冷水以调节水温，满足了用户需求。

[0010] 具体地，船舶余热利用装置还包括空调冷媒水供水口、冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀、空调冷媒水用加热装置和冬季空调热媒水供水阀，换热装置内还设有与动力机组
热气进行热交换第二盘管，其两端分别设有第二盘管进水口和第二盘管出水口，空调冷媒
水通过水管分别连通于冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀的进口和冬季空调热媒水供水阀
的第二进口，冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀的第一出口和第二出口分别连通于第二盘
管进水口和空调冷媒水用加热装置的进水口，第二盘管出水口和洗涤冷水用加热装置的出
水口分别连通于冬季空调热媒水供水阀的第二进口和第一进口，冬季空调热媒水供水阀的
出口连通于空调热媒水出水口。在换热装置中设置两条水流通道，不仅能对船舶的洗涤用
水进行加热，还能对船舶的空调冷媒水进行加热，进一步提高排气余热的利用率。

[0011] 具体地，换热装置为排气再利用供暖钢管，其一端连通于动力机组的排气口，另一端连接至船舷外的动力设备排气管；排气再利用供暖钢管内设置腔由中间分隔板隔成两个
排气通道，第一盘管和第二盘管分别设于两个排气通道内，第一盘管和第二盘管的外壁设
有传热翅片。通过中间分隔板将排气再利用供暖钢管分为两部分，每部分都设置有水管，进
一步提高排气余热的利用效率。同时，降低了其排气温度，达到了抑制红外辐射的目的。

[0012] 具体地，排气再利用供暖钢管的一端通过排气管法兰连通动力机组的排气口，另一端通过排气管法兰连接至船舷外的动力设备排气管，以便将排气再利用供暖钢管固定在
排气口上，便于高温烟气的流入和排出。

[0013] 具体地，排气再利用供暖钢管外包覆有绝热材料，防止热量散失。

[0014] 具体地，洗涤冷水供水口和四季洗涤热水供水阀的第二进口之间设有四季洗涤冷水调温混水阀，便于控制洗涤冷水的流量和温度。

[0015] 具体地，空调冷媒水供水口和冬季空调热媒水供水阀的第二进口之间设有冬季空调冷媒水调温混水阀，便于调节空调冷媒水的流量和温度。

[0016] 具体地，船舶余热利用装置还包括夏季洗涤冷水供水阀和夏季洗涤热水供水阀，洗涤冷水供水口分别通过水管连通于夏季洗涤冷水供水阀的第一进口和夏季洗涤热水供
水阀的进口，夏季洗涤冷水供水阀位于冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀与第二盘管进水
口之间，其第二进口和出口分别连通于冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀的第一出口和第
二盘管进水口，夏季洗涤热水供水阀的进口、第一出口和第二出口分别连通于第二盘管出
水口、冬季空调热媒水供水阀的第二进口和洗涤热水出水口。当处于夏季巡航模式时，船上
用户不需要空调热媒水供暖，可将洗涤冷水接入换热装置内的第二盘管，进一步提高排气
余热的利用率。

[0017] 具体地，洗涤冷水供水口和夏季洗涤热水供水阀的进口之间设有夏季洗涤冷水调温混水阀，便于控制洗涤冷水的流量和温度。

[0018] 具体地，第一盘管、第二盘管的进水口和出水口连接的水管上均设有压力传感器、流量传感器和温度传感器，以监测换热装置两端水管内的水流状态。

[0019] 具体地，洗涤冷水供水口、洗涤热水出水口、空调冷媒水供水口、空调热媒水出水口上连接的水管均设有压力传感器、流量传感器和温度传感器，以监测水管内水流的状态。

[0020] 本发明还提供了船舶余热利用装置的使用方法，该使用方法包括以下三种工作方式：

[0021] A、冬季巡航模式：当处于冬季巡航模式时，船舶既需要供暖，又需要热水用于洗涤，切换冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀使其进口与其第一出口连通，切换四季洗涤冷水
巡航/停泊转换阀使其进口与其第一出口连通，切换夏季洗涤冷水供水阀的使其第二进口
与其出口连通，切换冬季空调热媒水供水阀使其第二进口与其出口连通，切换夏季洗涤热
水供水阀使其进口与其第一出口连通，切换四季洗涤热水供水阀使其第二进口与其出口连
通。此时，空调冷媒水通过冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀流入第二盘管并经夏季洗涤热
水供水阀、冬季空调热媒水供水阀流向供暖用户；洗涤冷水通过四季洗涤冷水巡航/停泊转
换阀流入第一盘管并经四季洗涤热水供水阀与洗涤冷水混合流向洗涤用户；

[0022] B、夏季巡航模式：当处于夏季巡航模式时，船舶只需要热水用以洗涤，切换四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀使其进口与其第一出口连通，切换夏季洗涤冷水供水阀的使其第
一进口与其出口连通，切换夏季洗涤热水供水阀使其进口与其第二出口连通，切换四季洗
涤热水供水阀使其第二进口与其出口连通。此时，洗涤冷水分为两路。其中一路洗涤冷水经
四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀流入第一盘管并经四季洗涤热水供水阀与洗涤冷水混合流
向洗涤用户；另一路通过夏季洗涤冷水供水阀流入第二盘管并经夏季洗涤热水供水阀与洗
涤冷水混合流向洗涤用户；

[0023] C、停泊模式：当船舶停航靠岸时，发动机动力机组不工作，无高温烟气排出。此时，所述换热装置不工作。切换冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀和四季洗涤冷水巡航/停泊转
换阀使其进口与第二出口连通，切换四季洗涤热水供水阀和冬季空调热媒水供水阀使其第
一进口与其出口连通，通过空调冷媒水用加热装置/洗涤冷水用加热装置加热冷媒水/洗涤
冷水以提供给供暖用户/洗涤用户。

[0024] 如上所述，本发明的一种船舶余热利用装置及使用方法，具有以下有益效果：

[0025] 本发明的船舶余热利用装置及使用方法可根据船舶状态切换加热冷水的装置，既保证了船员的正常生活工作，也对排气余热进行了二次利用，降低能源消耗，并通过降低排
气温度达到抑制红外辐射的目的；通过在换热装置内设置两条换热通道，不仅能对船舶的
洗涤用水进行加热，还能对船舶的空调冷媒水进行加热，进一步提高了排气余热的利用效
率；根据季节将换热装置中的一条换热通道的水源进行切换，实现排气余热价值的最大化，
更好的满足船员需求。本发明的船舶余热利用装置全自动运行，不仅科学地利用了动力设
备排气的高热值给全船供暖使用，而且还反过来起到了给动力设备排气降温以及抑制红外
辐射的功能。这种一举两得的做法填补了设计上的空白，其所带来的安全性、经济性以及环
保性具有划时代里程碑的意义。

附图说明

[0026] 图1为本发明的一种船舶余热利用装置及使用方法的示意图。

[0027] 图2为本发明的一种船舶余热利用装置控制单元的示意图。

[0028] 图3为本发明的换热装置的示意图。

[0029] 图4为图3的A‑A向示意图。

[0030] 附图标记说明

[0031] 第一冷水供水口10a，第二冷水供水口10b，第一热水出水口20a，第二热水出水口20b，水管11～19、110～138，动力设备排气管141，冬/夏季空调冷媒水转换供水阀21，冬季
空调冷媒水巡航/停泊转换阀22，冬季空调热媒水供水阀23，冬季空调冷媒水调温混水阀
24，四季洗涤冷水供水总阀25，四季洗涤冷水去冷用户供水阀26，四季洗涤冷水供水阀27，
四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀28，四季洗涤热水供水阀29，四季洗涤冷水调温混水阀210，
夏季洗涤冷水巡航时分水阀211，夏季洗涤冷水供水阀212，夏季洗涤热水供水阀213，夏季
洗涤冷水调温混水阀214，四季洗涤热水供水总阀215，压力传感器31，流量传感器32，温度
传感器33，空调冷媒水用加热装置41，洗涤冷水用加热装置42，排气再利用供暖钢管51，排
气管法兰52，中间分隔板53，第一盘管54a，第二盘管54b，水管法兰55，传热翅片56，绝热材
料57，不锈钢皮58，控制箱61，控制触摸屏62，电源进线63a，动力设备控制箱连接线64b，远
程运行状态显示及综合故障报警信号线65b，空调冷媒水用加热装置控制信号线66a，空调
冷媒水用加热装置状态信号线67b，洗涤冷水用加热装置控制信号线68a，洗涤冷水用加热
装置状态信号线69b，二通电动阀控制信号线610a，二通电动阀状态信号线610b，三通电动
阀控制信号线611a，三通电动阀状态信号线611b，压力传感器状态信号线612b，流量传感器
状态信号线613b，温度传感器状态信号线614b。

具体实施方式

[0032] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

[0033] 请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实
施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调
整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技
术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及
“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的
改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

[0034] 如图1至图4所示，本发明的一种船舶余热利用装置，包括设置在动力机组排气口上的换热装置，该换热装置内设有与动力机组热气进行热交换的第一盘管54a，其两端分别
设有第一盘管进水口和第一盘管出水口，船舶余热利用装置还包括洗涤冷水供水口10b、四
季洗涤冷水巡航/停泊转换阀28、洗涤冷水用加热装置42和四季洗涤热水供水阀29，洗涤冷
水供水口10b通过水管分别连通于四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀28的进口和四季洗涤热
水供水阀29的第二进口，四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀28的第一出口和第二出口分别连
通于第一盘管进水口和洗涤冷水用加热装置42的进水口，第一盘管出水口和洗涤冷水用加
热装置42的出水口分别连通于四季洗涤热水供水阀29的第二进口和第一进口，四季洗涤热
水供水阀29的出口连通于洗涤热水出水口20b；船舶余热利用装置还包括空调冷媒水供水
口10a、冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀22、空调冷媒水用加热装置41和冬季空调热媒水
供水阀23，换热装置内设有与动力机组热气进行热交换的第二盘管54b，其两端分别设有第
二盘管进水口和第二盘管出水口，空调冷媒水供水口10a通过水管分别连通于冬季空调冷
媒水巡航/停泊转换阀22的进口和冬季空调热媒水供水阀23的第二进口，冬季空调冷媒水
巡航/停泊转换阀22的第一出口和第二出口分别连通于第二盘管进水口和空调冷媒水用加
热装置41的进水口，第二盘管出水口和空调冷媒水用加热装置41的出水口分别连通于冬季
空调热媒水供水阀23的第二进口和第一进口，冬季空调热媒水供水阀23的出口连通于空调
热媒水出水口20a。在本实施例中，换热装置为排气再利用供暖钢管51，该排气再利用供暖
钢管51呈两端小中间大的橄榄状，其一端通过排气管法兰52连通动力机组的排气口，另一
端通过排气管法兰52连接至船舷外的动力设备排气管141；排气再利用供暖钢管51内腔由
中间分隔板53隔成两个排气通道，第一盘管54a和第二盘管54b分别设于两个排气通道内，
且第一盘管54a和第二盘管54b的外壁设有传热翅片56。排气再利用供暖钢管51外包覆有绝
热材料57和不锈钢皮58。在本实施例中，绝热材料57为硅酸铝纤维毯。

[0035] 洗涤冷水供水口10b和四季洗涤热水供水阀29的第二进口之间设有四季洗涤冷水调温混水阀210。

[0036] 空调冷媒水供水口10a和冬季空调热媒水供水阀23的第二进口之间设有冬季空调冷媒水调温混水阀24。

[0037] 船舶余热利用装置还包括夏季洗涤冷水供水阀212和夏季洗涤热水供水阀213，洗涤冷水供水口10b分别通过水管连通于夏季洗涤冷水供水阀212的第一进口和夏季洗涤热
水供水阀213的进口，夏季洗涤冷水供水阀212位于冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀22与
第二盘管进水口之间，其第二进口和出口分别连通于冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀22
的第一出口和第二盘管进水口，夏季洗涤热水供水阀213的进口、第一出口和第二出口分别
连通于第二盘管出水口、冬季空调热媒水供水阀23的第二进口和洗涤热水出水口20b。

[0038] 洗涤冷水供水口10b和夏季洗涤热水供水阀213的进口之间设有夏季洗涤冷水调温混水阀214。

[0039] 第一盘管54a、第二盘管54b的进水口和出水口连接的水管上均设有压力传感器31、流量传感器32和温度传感器33。

[0040] 洗涤冷水供水口10b、洗涤热水出水口20b、空调冷媒水供水口10a、空调热媒水出水口20a连接的水管上均设有压力传感器31、流量传感器32和温度传感器33。

[0041] 以下是对本发明装置各部件的具体描述：

[0042] 1)管路单元

[0043] 管路单元将本发明所有的部件全都连接起来。

[0044] 如图1所示，管路单元包括水管11～19、110～138和动力设备排气钢管141。

[0045] 水管11～19、110～138包括空调冷媒水管路和空调热媒水管路以及洗涤冷水管路和洗涤热水管路，其均由不锈钢制成。

[0046] 动力设备排气钢管141包括燃气轮机、发动机、锅炉、发电机等动力设备的排气管。

[0047] 2)电动阀

[0048] 本发明的电动阀与控制箱61结合，保证本发明的全自动运行。

[0049] 如图1所示，本发明的电动阀包括冬/夏季空调冷媒水转换供水阀21，冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀22，冬季空调热媒水供水阀23，冬季空调冷媒水调温混水阀24，四季
洗涤冷水供水总阀25，四季洗涤冷水去冷用户供水阀26，四季洗涤冷水供水阀27，四季洗涤
冷水巡航/停泊转换阀28，四季洗涤热水供水阀29，四季洗涤冷水调温混水阀210，夏季洗涤
冷水巡航时分水阀211，夏季洗涤冷水供水阀212，夏季洗涤热水供水阀213，夏季洗涤冷水
调温混水阀214，四季洗涤热水供水总阀215，电动阀均安装在管路单元上。其中，冬季空调
热媒水供水阀23，冬季空调冷媒水调温混水阀24，四季洗涤冷水去冷用户供水阀26，四季夏
季洗涤冷水供水阀27，四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀28，四季洗涤热水供水阀29，四季洗
涤冷水调温混水阀210，夏季洗涤冷水巡航时分水阀211，夏季洗涤热水供水阀213，夏季洗
涤冷水调温混水阀214，四季洗涤热水供水总阀215具有档位调节功能。

[0050] 二通电动阀通过二通电动阀控制信号线610a接收控制箱61的开/关或者档位调节的指令，并将状态信号通过二通电动阀状态信号线610b传输给控制箱61。

[0051] 三通电动阀通过三通电动阀控制信号线611a接收控制箱61的开/关或者档位调节的的指令，并将状态信号通过三通电动阀状态信号线611b传输给控制箱61。

[0052] 3)传感器

[0053] 采用传感器对本发明的状态进行实时监测，保证了本发明的安全性和稳定性。

[0054] 如图1所示，本发明的传感器包括压力传感器31、流量传感器32和温度传感器33。传感器单元均安装于管路单元上。

[0055] 压力传感器31实时监测管路内介质的压力，并将压力信号通过压力传感器状态信号线612b传输给控制箱61。

[0056] 流量传感器32实时监测管路内介质的流量，并将流量信号通过流量传感器状态信号线613b传输给控制箱61。

[0057] 温度传感器33实时监测管路内介质的温度，并将温度信号通过温度传感器状态信号线614b传输给控制箱61。

[0058] 4)加热装置

[0059] 如图1所示，船上现有加热设备包括空调冷媒水用加热装置41和洗涤冷水用加热装置42，本实施例选用蒸汽/电加热装置。

[0060] 空调冷媒水用加热装置41通过空调冷媒水用加热装置控制信号线66a接收控制箱61的启、停指令，并将状态信号通过空调冷媒水用加热装置状态信号线67b传输给控制箱
61。

[0061] 洗涤冷水用加热装置42通过洗涤冷水用加热装置控制信号线68a接收控制箱61的启、停指令，并将状态信号通过洗涤冷水用加热装置状态信号线69b传输给控制箱61。

[0062] 本发明是在船舶航行时使用的，而船上现有的加热设备仅在船舶停泊、靠岸动力设备停机无排气时使用。

[0063] 本发明的运用大大节省了船舶上的热能及电能，尤其对需要长期远洋执行任务的船舶来说就显得更加安全、经济、科学和环保了。

[0064] 5)排气再利用供暖单元

[0065] 排气再利用供暖单元利用了船舶航行时动力设备排气内的热值加热冷媒水及洗涤冷水，并提供给全船供暖。

[0066] 如图3和图4所示，本发明的排气再利用供暖单元包括排气再利用供暖钢管51、排气管法兰52、中间分隔板53、第一盘管54a、第二盘管54b、水管法兰55、传热翅片56、绝热材
料57和不锈钢皮58。

[0067] 第一盘管54a、第二盘管54b均由不锈钢制成。

[0068] 排气再利用供暖单元可安装在动力设备的排气出口部位。排气再利用供暖钢管51可以根据具体的排气温度与船舶上动力设备排气钢管141同材质，如锰钢、碳钢、不锈钢等。
其中间外径比动力设备排气钢管141略大一圈，用于沿管壁内安装第一盘管54a、第二盘管
54b和传热翅片56。排气再利用供暖钢管51两头缩小，焊接有两个排气管法兰52，下端的排
气管法兰52连接动力设备的排气出口部位，上端的排气管法兰52连接排至舷外的动力设备
排气钢管141。

[0069] 排气再利用供暖钢管51内部被与其同材质的中间分隔板53一分为二，形成两个“HALF”形的半圆桶，一个半圆桶内壁安装第一盘管54a和传热翅片56，第一盘管54a内走洗
涤冷水；另一个半圆桶内壁也对称安装第二盘管54b和传热翅片56，第二盘管54b内走空调
冷媒水。传热翅片56的功能是增加传热面积，使第一盘管54a、第二盘管54b内的冷水可以更
加充分地吸收动力设备排气的热量变成热水；相反地，动力设备排气的热量被第一盘管
54a、第二盘管54b内的冷水带走，降低了其排气温度，一举两得地达到了抑制红外辐射的目
的。

[0070] 排气再利用供暖钢管51外部包覆如硅酸铝纤维毯等绝热材料57，可以有效隔绝向外的热辐射，其厚度可以根据具体的排气温度来决定。绝热材料57外部再包覆一层不锈钢
皮58，其厚度仅为0.5mm，不仅起到美观的作用，还能方便船员清洁保养。不锈钢皮58的外表
面温度要求≤60℃。

[0071] 第一盘管54a、第二盘管54b两头从排气再利用供暖钢管51伸出来，焊接牢固并达到密性要求，管端再配上水管法兰55，可以与空调冷媒水系统或洗涤冷水系统连接。

[0072] 6)控制单元

[0073] 控制单元对电动阀、传感器和船上现有加热设备进行控制，保证了本发明的全自动运行。它的电源进线63a为AC380V的电缆，满足船舶上的用电需求。

[0074] 控制单元与电动阀、传感器和船上现有加热设备连接，并对这些设备的工作进行控制及对其运行状态进行监控；同时，与动力设备的运行进行联动；并且具有远程运行状态
显示及综合故障报警功能。

[0075] 如图2所示，双点划线表示本发明的电源线和信号控制线，单点划线表示本发明的的状态信号线。控制单元包括控制箱61、控制触摸屏62、电源进线63a、动力设备控制箱连接
线64b、远程运行状态显示及综合故障报警信号线65b、空调冷媒水用加热装置控制信号线
66a、空调冷媒水用加热装置状态信号线67b、洗涤冷水用加热装置控制信号线68a、洗涤冷
水用加热装置状态信号线69b、二通电动阀控制信号线610a、二通电动阀状态信号线610b、
三通电动阀控制信号线611a、三通电动阀状态信号线611b、压力传感器状态信号线612b、流
量传感器状态信号线613b、温度传感器状态信号线614b。

[0076] 控制箱61上安装有控制触摸屏62，上面实时显示本发明的运行情况及运行状态，并由其实现对本发明进行全自动控制。

[0077] 控制单元的作用：

[0078] 1)对电动阀和船上现有加热设备的工作进行控制

[0079] 控制箱61将控制信号通过二通电动阀控制信号线610a输送到电动阀单元控制二通电动阀的开/关或者档位调节。

[0080] 控制箱61将控制信号通过三通电动阀控制信号线611a输送到电动阀单元控制三通电动阀的开/关或者档位调节。

[0081] 控制箱61将控制信号通过空调冷媒水用加热装置控制信号线66a输送到船上现有加热设备控制空调冷媒水用加热装置41的启停。

[0082] 控制箱61将控制信号通过洗涤冷水用加热装置控制信号线68a输送到船上现有加热设备控制洗涤冷水用加热装置42的启停。

[0083] 2)对电动阀、传感器和船上现有加热设备的运行状态进行监控

[0084] 控制箱61通过二通电动阀状态信号线610b接收到电动阀单元的状态信号来监测二通电动阀的开/关或者档位调节的运行状态。

[0085] 控制箱61通过三通电动阀状态信号线611b接收到电动阀的状态信号来监测三通电动阀的开/关或者档位调节的运行状态。

[0086] 控制箱61通过压力传感器状态信号线612b接收到传感器的状态信号来监测管路内介质的压力。

[0087] 控制箱61通过流量传感器状态信号线613b接收到传感器的状态信号来监测管路内介质的流量。

[0088] 控制箱61通过温度传感器状态信号线614b接收到传感器的状态信号来监测管路内介质的温度。

[0089] 控制箱61通过空调冷媒水用加热装置状态信号线67b接收到船上现有加热设备的状态信号来监测空调冷媒水用加热装置41的运行状态。

[0090] 控制箱61通过洗涤冷水用加热装置状态信号线69b接收到船上现有加热设备的状态信号来监测洗涤冷水用加热装置42的运行状态。

[0091] 3)与动力设备的运行进行联动

[0092] 由于控制箱61与动力设备控制箱有连接信号线64b，当本发明通过该信号线64b接收到动力设备启动或停运的信号时，控制单元将通过控制信号线让本发明在使用排气再利
用供暖单元和船上现有加热设备之间进行运行切换。

[0093] 4)具有远程运行状态显示及综合故障报警功能

[0094] 控制箱61具有远程信息输送功能，其通过远程运行状态显示及综合故障报警信号线65b向本船上级监控中心输送本发明的运行状态及综合故障报警信号。

[0095] 本发明还提供了船舶余热利用装置的使用方法，该使用包括以下三种工作方式：

[0096] A、冬季巡航模式：当处于冬季巡航模式时，船舶既需要供暖，又需要热水用于洗涤，切换所述冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀22使其进口与其第一出口连通，切换四季洗
涤冷水巡航/停泊转换阀28使其进口与其第一出口连通，切换夏季洗涤冷水供水阀212的使
其第二进口与其出口连通，切换冬季空调热媒水供水阀23使其第二进口与其出口连通，切
换夏季洗涤热水供水阀213使其进口与其第一出口连通，切换四季洗涤热水供水阀29使其
第二进口与其出口连通。此时，空调冷媒水通过冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀22流入第
二盘管54b并经夏季洗涤热水供水阀213、冬季空调热媒水供水阀23流向供暖用户；洗涤冷
水通过四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀28流入第一盘管54a并经四季洗涤热水供水阀29与
洗涤冷水混合流向洗涤用户；

[0097] B、夏季巡航模式：当处于夏季巡航模式时，船舶只需要热水用以洗涤，切换四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀28使其进口与其第一出口连通，切换夏季洗涤冷水供水阀212使其
第一进口与其出口连通，切换夏季洗涤热水供水阀213使其进口与其第二出口连通，切换四
季洗涤热水供水阀29使其第二进口与其出口连通。此时，洗涤冷水分为两路。其中一路洗涤
冷水经四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀28流入第一盘管54a并经四季洗涤热水供水阀29与
洗涤冷水混合流向洗涤用户；另一路通过夏季洗涤冷水供水阀212流入第二盘管54b并经夏
季洗涤热水供水阀213与洗涤冷水混合流向洗涤用户；

[0098] C、停泊模式：当船舶停航靠岸时，发动机动力机组不工作，无高温烟气排出。此时，所述换热装置不工作，切换冬季空调冷媒水巡航/停泊转换阀22和四季洗涤冷水巡航/停泊
转换阀28使其进口与第二出口连通，切换四季洗涤热水供水阀29和冬季空调热媒水供水阀
23使其第一进口与其出口连通，通过空调冷媒水用加热装置41/洗涤冷水用加热装置42加
热冷媒水/洗涤冷水以提供给供暖用户/洗涤用户。

[0099] 本发明装置的具体工作方式如下：

[0100] 1.冷媒水系统

[0101] 1)冬季

[0102] a.动力设备启动时

[0103] 控制箱61通过动力设备控制箱连接线64b接收到动力设备启动信号时，通过三通电动阀控制信号线611a自动调节冬/夏季空调冷媒水转换供水阀21处于冬季模式、冬季空
调冷媒水巡航/停泊转换阀22处于巡航模式、冬季空调热媒水供水阀23与第二盘管出水口
连通，空调冷媒水进入管路11、12、13、14和15来到排气再利用供暖单元，吸收完动力设备排
气的热量变成空调热媒水进入管路16、17和18。

[0104] 同时，控制箱61通过压力传感器状态信号线612b、流量传感器状态信号线613b和温度传感器状态信号线614b接收到传感器单元传输过来的排气再利用供暖单元两端管路
内冷媒水及热媒水的压力、流量和温度，通过二通电动阀控制信号线610a自动调节冬季空
调冷媒水调温混水阀24，空调冷媒水进入管路112和113与管路18内与出自排气再利用供暖
单元的热媒水混合，达到压力、流量和温度符合设定值要求的热媒水后，再进入管路19和
114，最终流向如空调、散热器、暖风机等需要使用热媒水的全船热用户。

[0105] b.动力设备停机时

[0106] 控制箱61通过动力设备控制箱连接线64b接收到动力设备停机信号时，通过三通电动阀控制信号线611a自动调节冬/夏季空调冷媒水转换供水阀21处于冬季模式、冬季空
调冷媒水巡航/停泊转换阀22处于停泊模式、冬季空调热媒水供水阀23与空调冷媒水用加
热装置41连通，空调冷媒水进入管路11、12、13和110来到空调冷媒水用加热装置41，被加热
后变成符合要求的空调热媒水进入管路111和114，最终流向如空调、散热器、暖风机等需要
使用热媒水的全船热用户。

[0107] 2)夏季

[0108] 控制箱61通过三通电动阀控制信号线611a自动调节冬/夏季空调冷媒水转换供水阀21处于夏季模式，空调冷媒水进入管路11和115，最终流向空调冷用户。

[0109] 2.洗涤冷水系统

[0110] 1)动力设备启动时

[0111] a.四季

[0112] 控制箱61通过动力设备控制箱连接线64b接收到动力设备启动信号时，通过二通电动阀控制信号线610a和三通电动阀控制信号线611a自动调节四季洗涤冷水供水总阀25、
四季洗涤冷水供水阀27、四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀28处于巡航模式、四季洗涤热水供
水阀29与第一盘管出水口连通，打开四季洗涤热水供水总阀215，洗涤冷水进入管路116、
117、118、119、120、121和122来到排气再利用供暖单元，吸收完动力设备排气的热量变成洗
涤热水进入管路123。

[0113] 同时，控制箱61通过压力传感器状态信号线612b、流量传感器状态信号线613b和温度传感器状态信号线614b接收到传感器单元传输过来的排气再利用供暖单元两端管路
内洗涤冷水及洗涤热水的压力、流量和温度，通过二通电动阀控制信号线610a自动调节四
季洗涤冷水调温混水阀210，洗涤冷水进入管路127和128与管路123内出自排气再利用供暖
单元的洗涤热水混合，达到压力、流量和温度符合设定值要求的洗涤热水，再进入管路124、
129、130和131，最终流向如淋浴室、盥洗室、卫生间、厨房、医务室、洗衣室、理发室等需要使
用洗涤热水的全船热用户。

[0114] b.夏季补充

[0115] 由于夏季船舶上不需要空调热媒水，因此排气再利用供暖单元内原本走空调冷媒水的第二盘管54b内不走空调冷媒水，而走的是洗涤冷水。控制箱61通过二通电动阀控制信
号线610a和三通电动阀控制信号线611a自动调节四季洗涤冷水供水总阀25、四季洗涤冷水
供水阀27、夏季洗涤冷水巡航时分水阀211、夏季洗涤冷水供水阀212、夏季洗涤热水供水阀
213和四季洗涤热水供水总阀215，洗涤冷水进入管路116、117、118、119、134、135和15，来到
排气再利用供暖单元，吸收完动力设备排气的热量变成洗涤热水进入管路16。

[0116] 同时，控制箱61通过压力传感器状态信号线612b、流量传感器状态信号线613b和温度传感器状态信号线614b接收到传感器单元传输过来的排气再利用供暖单元两端管路
内洗涤冷水及洗涤热水的压力、流量和温度，通过二通电动阀控制信号线610a自动调节夏
季洗涤冷水调温混水阀214，洗涤冷水进入管路136和137与管路16内出自排气再利用供暖
单元的洗涤热水混合，达到压力、流量和温度符合设定值要求的洗涤热水，再进入管路17、
138，与另半边的排气再利用供暖单元流出的的四季洗涤热水合并进入管路130和131，最终
流向如淋浴室、盥洗室、卫生间、厨房、医务室、洗衣室、理发室等需要使用洗涤热水的全船
热用户。

[0117] 2)动力设备停机时

[0118] 控制箱61通过动力设备控制箱连接线64b接收到动力设备停机信号时，通过二通电动阀控制信号线610a和三通电动阀控制信号线611a自动调节四季洗涤冷水供水总阀25、
四季洗涤冷水供水阀27、四季洗涤冷水巡航/停泊转换阀28处于停泊模式、四季洗涤热水供
水阀29和四季洗涤热水供水总阀215，洗涤冷水进入管路116、117、118、119、120、121和125
来到洗涤冷水用加热装置42，被加热后变成符合要求的洗涤热水进入管路126、129、130和
131，最终流向如淋浴室、盥洗室、卫生间、厨房、医务室、洗衣室、理发室等需要使用洗涤热
水的全船热用户。

[0119] 3)当然，一年四季中，无论动力设备是在启动时，还是在停机时，船舶上都需要洗涤冷水。

[0120] 因此控制箱61通过压力传感器状态信号线612b、流量传感器状态信号线613b和温度传感器状态信号线614b接收到传感器单元传输过来的全船冷用户所需求的洗涤冷水的
压力、流量和温度，并通过二通电动阀控制信号线610a自动调节四季洗涤冷水供水总阀25
和四季洗涤冷水去冷用户供水阀26，洗涤冷水进入管路116、117、132和133，最终流向如设
备冲洗、设备补水等需要使用洗涤冷水的全船冷用户。

[0121] 综上所述，本发明的船舶余热利用装置及使用方法可根据船舶状态切换加热冷水的装置，既保证了船员的正常生活工作，也对排气余热进行了二次利用，降低能源消耗，并
通过降低排气温度达到抑制红外辐射的目的；通过在换热装置内设置两条换热通道，进一
步提高了排气余热的利用效率；根据季节将换热装置中的一条换热通道的水源进行切换，
实现排气余热价值的最大化，更好的满足船员需求。本发明的船舶余热利用装置全自动运
行，不仅科学地利用了动力设备排气的高热值给全船供暖使用，而且还反过来起到了给动
力设备排气降温以及抑制红外辐射的功能。这种一举两得的做法填补了设计上的空白，其
所带来的安全性、经济性以及环保性具有划时代里程碑的意义。

[0122] 综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点并具有高度产业利用价值。

[0123] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因
此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完
成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。