某船空調通風系統(tǒng)細節(jié)設計關鍵點介紹

李愛華

● （上海滬東中華造船（集團）有限公司，上海 200129）

某船空調通風系統(tǒng)細節(jié)設計關鍵點介紹

李愛華

● （上海滬東中華造船（集團）有限公司，上海 200129）

通過應用實例重點介紹了某船空調通風系統(tǒng)細節(jié)設計中的關鍵點，包括主要管路的布置、系統(tǒng)的平衡以及規(guī)范的應用等。

空調通風；風量；風量平衡；耐火材料

0 引言

某船空調系統(tǒng)主要設備的計算與選型由空調設備公司進行，在此不述。但船空調通風系統(tǒng)的技術設計及施工設計由船廠完成。因此本文主要介紹空調通風系統(tǒng)的細節(jié)設計中的幾個關鍵點及設計中對相關規(guī)范的應用。

系統(tǒng)設計的主要依據是船的總建造規(guī)格書、德國GL規(guī)范、SOLAS規(guī)范及LLC(國際載重線公約)等。

1 系統(tǒng)概況

根據總規(guī)格書的要求，空調制冷系統(tǒng)為直接膨脹式冷卻系統(tǒng)，空調風管系統(tǒng)為集中式單風管中壓系統(tǒng)。船東要求整個空調系統(tǒng)由兩臺制冷機組相對應兩臺集中式空調器，每臺空調機組分別承擔總負荷的60%，每臺空調器承擔總風量的60%。因此每臺制冷機組的制冷量為190kW，每臺空調器的送風量為14500m3/h。

各空調器上的送回風管上均設置有溫濕度傳感器，通過這些傳感器來控制制冷機組的加載及卸載，目的是根據室內溫濕度調整系統(tǒng)的負荷，使各艙室達到要求的溫濕度，滿足船員的要求。

2 系統(tǒng)細節(jié)設計關鍵點

2.1 主送回風道的設計

一般總體布局時需考慮很多因素，而對空調器的布置及主送回風道管道的設置總是不盡如人意，需要在早期階段發(fā)現(xiàn)問題，設計解決方案并與船東溝通，修改總體布局以解決問題。

船的空調機室與主送回風道是錯開的，這意味著從空調器至主送回風道的所有風管均需經過旁邊的房間，全船29000m3/h的風量，至少需要1400mm×700mm的大厚壁送風管，1000mm×500mm 的回風管，這么大兩根風管既影響布置電纜及其它管系，更影響房間的層高(若按常規(guī)布置，該房間此區(qū)域內的層高僅1700mm，若按此布置)?？照{機室及主送回風道布置原方案見圖1，圖中虛線部分系按原布置方案設計的風管布置方案。

圖1 空調機室及主送回風道布置原方案

為了解決主要風管的布置問題，首先必須調整總體布局方案，在反復做方案比較后，放棄了原先借用煙囪右前角做回風道的方案，而是調整了空調機室前面房間的布局，在該房間內挖出寬度為1300mm的地方作為結構風道，詳見圖 2“空調機室及主送回風道布置新方案”。并在局部地方上下分隔，上層作為空調的主回風道，下層作為空調的主送風道，見圖3“空調主送回風道具體分隔圖”。

圖2 空調機室及主送回風道布置新方案

圖3 空調主送回風道具體分隔圖

此方案得到了船東的認可，船東為此還專門調整了主甲板的布局，取消了原先左舷側的桑拿房以布置被風道占去的值班餐廳。

在此基礎上，讓內舾裝專業(yè)調整防火分隔，將原12#艙壁(空調機室前壁)的A0級分隔移到結構風道的前壁。這是因為結構風道實際上是與空調機室是同一防火區(qū)域，他們之間的艙壁是不需要A0級別。這樣放樣，風管與結構風管連接就不需要安裝防火風閘，既符合了規(guī)范又節(jié)約了成本。

2.2 系統(tǒng)的平衡設計

2.2.1 系統(tǒng)平衡形式的選擇

目前來說，通風系統(tǒng)平衡的形式有兩種，一種是直接在主回風道壁上安裝防火回風格柵，另一種是采用風管形式：防火風閘或防煙風閘加上回風靜壓箱。雖然前者風管少，對船廠來說較容易布置，但是此種形式有的船級社并不認可。在與船級社GL溝通后，采用后種形式，可參見圖4中回風管部分的設計。

2.2.2 全新風工況下的系統(tǒng)平衡設計

因船的技術規(guī)格書中有在春、秋季全新風通風的要求，因此，設計時不僅要考慮夏、冬兩季50%新風運行時的系統(tǒng)平衡問題(圖4中帶#的百葉窗)，而且要考慮春秋兩季時100%新風運行時的系統(tǒng)平衡問題(圖4中帶*的百葉窗)。這往往會被忽視，在實船使用時會造成房間或走道內正壓過大的現(xiàn)象，影響艦員的居住。因此需要在每一層甲板的走道上及一些空調送風量大的艙室內布置通往外界大氣的通風裝置，以良好的氣流組織平衡春、秋季時的通風。

圖4為A甲板的空調通風系統(tǒng)原理圖。左側部分為A甲板的回風，中間部分為空調系統(tǒng) A甲板的送風，右側部分為A甲板艙室及走道的平衡風口，其中帶*的通風頭即用于春秋季時的風量平衡。

圖4 A甲板的空調通風系統(tǒng)原理圖

2.3 涉及規(guī)范要求的設計

2.3.1 穿A級艙壁通艙件的細節(jié)設計

IMO-2004(SOLAS)[1]，第9.7.1.2.2條要求：貫穿“A”級分隔的導管貫穿件，如果不根據《耐火試驗程序規(guī)則》試驗，則鋼套管需通過鉚接、螺栓連接法蘭或焊接直接與通風導管連在一起。這個要求對于矩形風管來說，沒有任何難度，因為一般矩形風管與導管間均是通過法蘭螺栓連接的。但對于通過 N接頭連接的螺旋風管來說，則比較困難。為了滿足該要求，采用鉚接形式，詳見圖5。

圖5 穿防火艙壁風管貫穿件典型圖

另根據IMO-2004(SOLAS)[1]第9.7.3.1.1條：這些導管貫穿件應加以隔熱，該隔熱至少與導管所貫穿艙壁或甲板具有相同的耐火完整性。為方便現(xiàn)場施工，不管是A15、A30級壁還是A60級壁，均包覆厚度為30mm、容重為170kg/m3的陶瓷棉板防火材料。

為了固定耐火材料，需現(xiàn)場在貫穿件上焊一定規(guī)格的碰釘，但受安裝空間限制，可能只能在貫穿件的下面或左右面能焊上碰釘，因此需輔以鋼帶包扎將耐火材料固定，詳見圖5“穿防火艙壁風管貫穿件圖”。

至于穿 A 級艙壁(或甲板)通艙件的長度，則根據GL-2005附錄A內容歸納整理，如表1[2]所示。

表1 A級艙壁(或甲板)通艙件的長度(mm)

2.3.2 風機外殼厚度的設計

風機外殼的厚度設計不僅取決于強度計算，還取決于風機的服務處所及安裝位置。在設計選型初期，往往會忽視此問題。船的廚房軸流送風機，因其服務于廚房又安裝在廚房外的服務區(qū)域，因此根據 IMO-2004(SOLAS)[1]第9.7.2.1.1.1條，其風機殼厚度應該在3mm～5mm。而供應商選擇的是2mm，發(fā)現(xiàn)問題后讓供應商將風機厚度修改為4mm。由于發(fā)現(xiàn)問題尚在設計前期，因此沒有增加成本。

另船的舵機艙軸流送風機安裝在艉樓甲板。初期選型風機外殼厚度是 6mm。按常規(guī)初期設計的是基座高360mm，基座上是風機(風機高520mm)，風機上安裝的是C型菌型風帽，詳見圖6。

但GL的退審意見是需風機與C型菌型風帽的筒體具有相同的厚度。GL的依據是其布置位置在“位置2”[3]，因此若沒有風機，此位置上的通風筒筒體的高度至少760mm、筒體厚度至少是8.5mm。據此該軸流送風機風機外殼的厚度應至少是8.5mm厚，而此時供應商已生產完畢正準備發(fā)貨。

圖6 “位置”風機原布置安裝圖

經與GL審圖中心協(xié)商：風機不修改，但增加風機基座高度至760mm，基座厚度10mm，為方便開關菌型風帽，又增加了直梯，詳見圖7。此方案得到了GL的同意。既滿足了規(guī)范要求又減少了修改成本。

但是，雖然有了直梯，該方案還是不太方便菌型頭的開啟，僅是為了符合規(guī)范要求做的彌補措施，因此建議在風機選型初期就得注意根據風機不同的服務處所、不同的安裝場所選擇不同的風機外殼厚度以滿足規(guī)范要求。

3 結語

圖7 “位置”風機現(xiàn)布置安裝圖

從上述可以看到，設計過程中有諸多細節(jié)問題需要考慮。否則，一旦后期修改會增加建造成本。因此在設計初期需要盡可能的考慮周到，或者有些問題是因為空調專業(yè)人員在前期總體布置設計時參與不夠造成的，如果設計初期盡早介入，越早發(fā)現(xiàn)問題并及時解決，修改成本就越低。

[1]國際海上人命安全公約(Solas)[S].國際海事組織,2004.

[2]船舶建造規(guī)范[S].德國勞氏船級社, 2005.

[3]國際載重線公約[S].國際海事組織, 1966.

海洋衛(wèi)士～獲得ABS型式認可

近日，海德威的海洋衛(wèi)士?壓載水處理系統(tǒng)獲得了由美國船級社（ABS）頒發(fā)的型式認可證書，此證書的取得標志著海洋衛(wèi)士?系統(tǒng)全系列產品順利通過了ABS的審核，躋身國內極少數(shù)擁有ABS型式認可的壓載水設備之列。

此前，海洋衛(wèi)士?壓載水處理系統(tǒng)已經獲得了BV，CCS，DNV，NK，RINA，RS與USCG-AMS等7項型式認可和證書。海洋衛(wèi)士?完善的證書體系可以最大限度地減少客戶送審圖紙的繁瑣過程，也必將進一步拓寬海洋衛(wèi)士?系統(tǒng)的銷售渠道，為海德威的全球市場策略錦上添花。

此外，海德威黑匣子（VDR）也已根據最新規(guī)范要求，完成了升級，并已提交各大船級社和認證機構進行型式認可申請。海德威電子海圖（ECDIS）也分別于2012年和2013年順利獲得了EC和CCS認證，并累計獲得訂單二百余船套。這也標志著海德威產品體系的不斷完善。

（青島海德威科技有限公司）

Introduction of Key Design Points of Air-conditioning Ventilation System for a Ship

LI Ai-hua
(Hudong-Zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129, China)

The key points of air conditioning ventilation system in the design of a ship are mainly introduced through the application example, including the main pipe layout, the air balance of system, the application of the standard and so on.

air-conditioning ventilation; air flow; air balance; fire-proof material

U664.5+1

A

李愛華（1976-），女，高級工程師，從事船舶空調冷藏通風系統(tǒng)的施工深化設計。