3 000 t自航起重船空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)淺析

劉 佳

（中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海200011）

0 引 言

隨著海洋石油開采和礦產(chǎn)資源開發(fā)的日益升溫，海洋作業(yè)工程船的市場需求越來越大。大型起重船工程船的船員配置和工作環(huán)境較為特殊，空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置同常規(guī)船舶相比有其特殊性。同時(shí)，由于IMO和相關(guān)海事組織制定的國際公約、規(guī)范的日益完善，國內(nèi)造船水平和設(shè)備技術(shù)的不斷提高，船東對船上空調(diào)系統(tǒng)的舒適性和經(jīng)濟(jì)性的要求也越來越高。

3 000 t自航起重船是一艘具有動力定位和錨泊定位功能的自航大型全回轉(zhuǎn)起重船，航行于無限航區(qū)并可在無限航區(qū)作業(yè)。主要用于水下沉船、沉物的搶險(xiǎn)救助打撈吊重，配有大抓力抓斗，能進(jìn)行快速水下清障打撈。本船還能用于海上大件、模塊、導(dǎo)管架的起重吊運(yùn)及吊裝。

本文以3 000 t自航起重船的空調(diào)系統(tǒng)為例，介紹了此類工程船的設(shè)計(jì)思路。

1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

本船采用舒適性空調(diào)，旨在改善船員的居住條件，以提高其工作效率。

根據(jù)全船技術(shù)規(guī)格書規(guī)定，本船為無限航區(qū)航行和作業(yè)的起重工程船，船舶自持力為60天。全船共設(shè)240個(gè)床位，分兩個(gè)居住區(qū)域，其中船員居住區(qū)有42人，施工人員居住區(qū)有198人。另設(shè)一間娛樂室，可增設(shè)八個(gè)臨時(shí)床位。本船的居住區(qū)共設(shè)七層甲板，其中一層為駕駛/集中控制室，此外，還有兩層船員起居甲板、三層施工人員起居甲板、以及一層直升機(jī)平臺，并設(shè)有值機(jī)室、候機(jī)室等。表1為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)。

表1 本船空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

考慮到本船可能在中東地區(qū)海域航行、作業(yè)，鑒于該海域夏季的炎熱氣候，船東曾提出空調(diào)系統(tǒng)夏季艙外設(shè)計(jì)參數(shù)為干球溫度45℃、相對濕度70%。無限航區(qū)常規(guī)設(shè)定與中東地區(qū)海域，尤其是紅海、亞丁灣、波斯灣等屬于全球最熱海域，極端氣候條件下，夏季室外溫度超過45℃。不過按照自然統(tǒng)計(jì)規(guī)律，在最高氣溫出現(xiàn)的同時(shí)，不可能同時(shí)出現(xiàn)高相對濕度，因而表現(xiàn)出高溫而干燥的氣候特點(diǎn)。

我國標(biāo)準(zhǔn) 《船舶起居處所的空氣調(diào)節(jié)與通風(fēng)——設(shè)計(jì)參數(shù)和計(jì)算基準(zhǔn)》（GB/T13409-92）中規(guī)定，無限航區(qū)船舶夏季艙外干球溫度35℃、相對濕度70%，但另有如下注釋“適用于無限航區(qū)船舶，對于有限航區(qū)船舶，可根據(jù)各航區(qū)具體決定?！?/p>

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織頒布的《船舶起居處所的空氣調(diào)節(jié)與通風(fēng)——設(shè)計(jì)參數(shù)和計(jì)算基準(zhǔn)》（ISO 7547），規(guī)定了該標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍是“除極端冷和極端熱的氣候之外”的氣候條件。

針對本船，如果按照船東提出的設(shè)計(jì)參數(shù)配置空調(diào)設(shè)備，就會大大增加設(shè)備的初投資和維修保養(yǎng)費(fèi)用，在未來的使用過程中還需要投入大量的人力物力管理維護(hù)設(shè)備。況且，本船除了中東海域，還有可能在世界其他海域和中國各海域作業(yè)，因此，若按照極端天氣設(shè)定的室外參數(shù)就過高了。

兼顧船東的要求與船舶空調(diào)系統(tǒng)初投資和長期運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性，故選用夏季艙外干球溫度40℃、相對濕度70%這一較為合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，詳見表2。

表2 實(shí)際采用參數(shù)與船東要求參數(shù)之比較

2 空調(diào)方式

本船機(jī)艙監(jiān)控室及艉部休息室、機(jī)艙變頻器艙、主推電機(jī)變頻器艙、健身房均采用獨(dú)立式水冷柜式空調(diào)機(jī)（帶制冷壓縮機(jī)、直接蒸發(fā)式、環(huán)保制冷劑R404A），值機(jī)室、候機(jī)室采用分體風(fēng)冷立柜式空調(diào)機(jī)，其余空調(diào)區(qū)域則采用單風(fēng)管一次回風(fēng)、定風(fēng)量間接蒸發(fā)式集中中央空調(diào)，即通過風(fēng)管系統(tǒng)將空氣在間接式空調(diào)器內(nèi)一次處理（熱、濕、過濾等）后送至各被調(diào)艙室，以維持一定的艙室溫（濕）度。夏季由冷水機(jī)組提供冷媒水，冬季則采用電加熱方式，另以濕膜加濕器加濕。

由于本船結(jié)構(gòu)緊湊、甲板層數(shù)多、船東有居住分區(qū)的要求，因此空調(diào)冷源采用了間接蒸發(fā)式系統(tǒng)，冷量通過冷媒水來進(jìn)行分配和輸送，有利于冷源集中設(shè)置和管理，并做到船員區(qū)域和施工人員區(qū)域空調(diào)系統(tǒng)互為備用，增加系統(tǒng)的可靠性。這種布置還有保證艙室層高、減少空調(diào)設(shè)備占用面積以及降低噪聲等優(yōu)點(diǎn)。

3 主要空調(diào)設(shè)備的配置

3.1 實(shí)施集中空調(diào)的區(qū)域

·全船生活住艙；

·駕駛室；

·各類會議室；

·各類餐廳；

·醫(yī)務(wù)室及病房。

3.2 實(shí)施局部空調(diào)的區(qū)域

·機(jī)艙監(jiān)控室及艉部休息室（獨(dú)立式空調(diào)）；

·機(jī)艙變頻器艙；

·洗衣室（局部定點(diǎn)空調(diào)送風(fēng)）；

·廚房（局部定點(diǎn)空調(diào)送風(fēng)）；

·艉部主推電機(jī)變壓器艙（獨(dú)立式空調(diào)）；

·值機(jī)室及候機(jī)室（風(fēng)冷分體立柜式空調(diào)）。

中央空調(diào)冷源采用兩套船用螺桿式冷水機(jī)組，中央淡水冷卻。

中央空調(diào)熱源采用電加熱。

設(shè)冷媒水泵3臺，其中2用1備，供中央空調(diào)冷/媒水循環(huán)用。

船員區(qū)域和施工人員區(qū)域空調(diào)設(shè)備配置如表3所示［1］。

表3 船員及施工人員區(qū)域空調(diào)設(shè)備配置

經(jīng)過仔細(xì)核算和反復(fù)調(diào)整，制冷供水系統(tǒng)做到了制冷負(fù)荷船員區(qū)域和施工人員區(qū)域的基本平衡，使船員系統(tǒng)和施工人員系統(tǒng)配置設(shè)備相同，可以獨(dú)立運(yùn)行和控制。本船無施工人員居住的期間，可以關(guān)閉為其服務(wù)的整套空調(diào)制冷及供水系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能。由于兩個(gè)系統(tǒng)制冷負(fù)荷相近，因此可互為備用，提高了系統(tǒng)的可靠性。

4 結(jié) 論

本文以3 000 t自航起重船空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，介紹了空調(diào)外界環(huán)境參數(shù)的選取、制冷方式的選用和系統(tǒng)備用這三個(gè)在此類工程船舶設(shè)計(jì)中需要注意的問題，供業(yè)界同仁參考。

［1］中國船舶工業(yè)總公司編.船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊（輪機(jī)分冊）.［M］.北京：國防工業(yè)出版社，1999.