远洋船舶航行于世界各海域,外界环境温度在不同海域波动较大,当船舶所处环境较为恶劣时,传统船舶空调系统运行效率会较低,且无法满足舱室舒适性要求。本文基于变风量、变水量节能技术构建全海域新型船舶空调系统。由于实际搭建全海域新型船舶VAV、VWV空调系统联合试验平台十分困难,并且调试过程较为复杂,该系统很难进行实验研究,因此对该系统进行联合仿真试验研究来取代实验研究是很有必要的。与陆用空调不同,船舶需要在不同海域航行,外界环境温度和海水温度会频繁变化,其负荷研究起来更加复杂。本文基于Matlab/Simulink,以某远洋航线上的船舶舱室为研究对象,利用热平衡建立了船舶空调系统舱室模型,分析其负荷变化规律。研究发现,在亚热带地区,舱室新风负荷占舱室总负荷的比重为46%;在热带地区,舱室新风负荷占舱室总负荷的比重为55%。在不同航区,负荷会发生频繁变化,热带航区的平均负荷为亚热带航区平均负荷的2.9倍;在同一航区不同时刻负荷也有明显的差异,热带航区负荷的最大值是最小值的2.1倍。本文利用集总参数法建立了制冷机组各设备模型,包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀。由于本文侧重于反映对于系统性能和其他部件有影响的参数,故在建模过程中不考虑压缩机内部机构参数的影响以及换热器细节结构的流动换热。然后利用能量守恒定律建立空调器数学模型,将冷热流体三维流动简化为一维稳态流来进行建模。在建立船舶空调系统各设备数学模型的基础上,首次将变风量系统、变水量系统模型耦合以适应舱室负荷的变化,建立完整的船舶VAV、VWV空调系统联合仿真平台并进行仿真试验研究。结果显示,在亚热带航区,船舶VAV、VWV空调系统实际运行70%以上时间的运行参数值仅为稳态算法设计参数值的40%~70%;在热带航区,该系统实际运行80%以上时间的运行参数值为稳态算法设计参数值的50%~85%。本文风系统采用总风量控制法,水系统采用回水温度控制法,通过调节风量和水量以适应舱室负荷的变化。结果发现,船舶变风量、变水量船舶空调系统的节能率为26.4%,此系统从经济节能方面明显优于传统船舶空调系统。