于 沁，余 婭，佟國志

（大連中遠船務(wù)工程有限公司，遼寧大連 116113）

應(yīng)急響應(yīng)救援船中央空調(diào)送風(fēng)量計算

于 沁，余 婭，佟國志

（大連中遠船務(wù)工程有限公司，遼寧大連 116113）

文章以大連中遠船務(wù)工程公司承建的62 m應(yīng)急響應(yīng)救援船為例，分析了船舶中央空調(diào)送風(fēng)量的計算過程，介紹了ABS符號HAB(WB)對室內(nèi)氣候的要求，為船舶空調(diào)送風(fēng)量計算提供參考范例。

應(yīng)急響應(yīng)救援船；HAB(WB)；空調(diào)送風(fēng)量計算

0 引言

現(xiàn)代人類對于海洋的開發(fā)與利用都離不開船舶，隨著各種法律法規(guī)的完善，船員的生活、工作環(huán)境越來越受到重視，空調(diào)在其中扮演者重要的角色。本文主要探討船舶中央空調(diào)選型中的難點，送風(fēng)量是怎樣計算的。

本文的應(yīng)急響應(yīng)救援船總長62 m，專門為海上鉆探設(shè)備和生產(chǎn)平臺提供配套服務(wù)，此船有一個特殊的船級社符號HAB(WB)，其中對室內(nèi)氣候有具體的要求，本文會結(jié)合船舶設(shè)計實用手冊[1]、ISO 7547[2]、HAB(WB)[3]中的要求來計算中央空調(diào)送風(fēng)量。

1 HAB(WB)對室內(nèi)氣候的要求[3]

ABS船級社的符號HAB(WB)是旨在提升船員日常工作生活的環(huán)境而確立的標(biāo)準(zhǔn)，包括船舶的內(nèi)裝設(shè)計要求、震動、噪音、室內(nèi)氣候、照度的要求。其中室內(nèi)氣候的要求與中央空調(diào)送風(fēng)量計算密切相關(guān)，主要有6個方面。

1.1 溫度要求

HVAC（加熱、通風(fēng)、空調(diào)）系統(tǒng)能夠維持房間的回風(fēng)溫度為：冬季：20℃～25℃；夏季：22℃～27℃，本船規(guī)格書中要求夏季和冬季室內(nèi)溫度均為22℃，但在實際計算中，為了滿足“最不利情況”這一條件，冬季室內(nèi)溫度選取25℃，夏季室內(nèi)溫度選取22℃。

1.2 相對濕度要求

HVAC系統(tǒng)能夠維持房間的相對濕度為30%～70%。本船規(guī)格書中要求室內(nèi)相對濕度為50%。夏季空氣濕潤，室外空氣經(jīng)過空調(diào)的處理就是降溫除濕的過程；冬季空氣干燥，需要啟動空調(diào)上的加濕模塊，才可以滿足相對濕度要求。

1.3 圍蔽處所的豎直溫度梯度要求

甲板上100 mm處的溫度與1 700 mm處的溫度之差必須維持在 3℃以內(nèi)。艙室內(nèi)采取布風(fēng)器均勻送風(fēng)，艙壁和甲板按需敷設(shè)保溫絕緣，來滿足此項要求。

1.4 風(fēng)速

房間內(nèi)測量點處的風(fēng)速不能超過0.5 m/s。設(shè)計時根據(jù)布風(fēng)器風(fēng)量限制，合理確定布風(fēng)器個數(shù)，選取盤式散流器的布風(fēng)器，使空調(diào)風(fēng)沿著天花板四面散風(fēng)，布風(fēng)器布置在房間中央處，以滿足風(fēng)速要求。

1.5 居住艙室水平溫度梯度

居住艙室的內(nèi)側(cè)艙壁表面溫度與房間平均溫度之差小于10℃。此處居住艙室內(nèi)側(cè)艙壁表面溫度應(yīng)指靠床一側(cè)內(nèi)裝板的表面溫度，測量點要求為床上300 mm處。布置床時要考慮靠床一側(cè)艙壁的保溫效果，盡量選擇艙壁兩側(cè)溫差不大處布置，以滿足此項要求。

1.6 換氣次數(shù)

圍蔽處所的換氣次數(shù)至少為6次/小時。本船規(guī)格書中要求的換氣次數(shù)為：

居住艙室：10次/時；餐廳：15次/時；廚房：45次/時；公共衛(wèi)生間：15次/時；駕駛室：15次/時。滿足HAB的要求。

2 中央空調(diào)送風(fēng)量計算[1-2]

中央空調(diào)送風(fēng)量計算首先要計算每個空調(diào)艙室在夏季工況和冬季工況下的冷熱負荷，繼而算出冷熱負荷所需的熱平衡風(fēng)量，還有每個空調(diào)艙室人員所需新風(fēng)量和為滿足艙室換氣次數(shù)所需的風(fēng)量，四者中最大值即為該艙室所需空調(diào)送風(fēng)量。

2.1 空調(diào)艙室冷熱負荷所需熱平衡風(fēng)量

對于夏季工況，艙內(nèi)得熱量來自圍蔽處所傳熱、太陽熱、人體熱、照明熱和設(shè)備熱以及食物熱。對于冬季工況，只考慮圍蔽處所的傳出熱量。

2.1.1 圍蔽處所傳熱

式中，ΔΤ為艙壁兩側(cè)的空氣溫差，K；Kv為Av面積的傳熱系數(shù)，W/(m2·K)；Av為扣除舷窗和矩形窗（透光尺寸+200 mm）后的面積，m2；Kg為Ag面積的傳熱系數(shù)，W/(m2·K)；Ag為舷窗和矩形窗（透光尺寸+200 mm）的面積，m2。

2.1.2 太陽熱

式中，Av為日照面積，不包括舷窗和矩形窗，m2；k為Av部分的傳熱系數(shù)；ΔTr為表面受太陽輻射引起的溫升，淺色豎直表面溫升12 K，深色豎直表面溫升29 K，淺色水平表面溫升16 K，深色水平表面溫升32 K；Ag為暴露在太陽輻射中的玻璃面積（凈開孔面積），m2；Gs為每平方米玻璃表面的受熱量，W/m2。清潔玻璃Gs=350 W/m2；清潔玻璃內(nèi)部有遮陽Gs=240 W/m2。位于角隅的艙室，應(yīng)選用最大φs值的那個表面來計算太陽熱。Av以外的表面，由于起貨甲板的遮陽或其它遮陽設(shè)施，應(yīng)以太陽入射角45°來計算太陽熱。

2.1.3 人體散發(fā)熱量

式中，qp為每個艙室內(nèi)計算人數(shù)人體發(fā)熱量，W；qps為每個艙室內(nèi)計算人數(shù)人體散發(fā)顯熱量，W；qpL為每個艙室內(nèi)計算人數(shù)人體散發(fā)潛熱量，W；q'ps、q'pL為人體散發(fā)的顯熱量、潛熱量，W；np為每個艙室內(nèi)的計算人數(shù)。

本文對人體熱取值為：當(dāng)人員坐著休息時，顯熱70 W，潛熱50 W；當(dāng)人員中等強度活動時，顯熱85 W，潛熱150 W。

2.1.4 照明熱量

利用日光的處所，照明的附加熱可忽略不計。無日光的處所，照明熱負荷按船東建議或有關(guān)權(quán)利機構(gòu)規(guī)定的額定功率計算。當(dāng)船東或有關(guān)權(quán)利機構(gòu)對額定輸出功率沒有規(guī)定時，一般每平方米地板面積普通燈光發(fā)熱量估算為：船員艙、住室等，白熾燈15 W/m2，熒光燈8 W/m2；餐廳、公共艙室，白熾燈20 W/m2，熒光燈10 W/m2；健身房、娛樂室等，白熾燈40 W/m2，熒光燈20 W/m2。

2.1.5 艙內(nèi)設(shè)備發(fā)熱量

電氣設(shè)備、電子設(shè)備的發(fā)熱單元設(shè)置在艙內(nèi)時，發(fā)熱量計算要考慮這些設(shè)備的功率、使用時間及同時使用系數(shù)，然后折合成持續(xù)功率計算。冰箱的輸出功率，除了船東另有規(guī)定外，按每升貯藏量容積0.3 W考慮。其它的散熱源，如一天中短時使用的設(shè)備，在船東有規(guī)定時才予以考慮。對一些短暫時間使用的電氣設(shè)備，如收音機、電視機及熱水壺等的散熱則忽略不計。

2.1.6 食物熱

通常貨船船員餐廳熱負荷計算時，食物熱忽略不計。計算客船旅客餐廳熱負荷時，平均每人的食物熱可參考下列數(shù)據(jù)，并要考慮同時使用的人數(shù)。艙內(nèi)食物全熱量、顯熱量和潛熱量為：食物全熱：17 W；食物顯熱：8.5 W；食物潛熱：8.5 W。

2.1.7 空調(diào)艙室冷熱負荷所需熱平衡風(fēng)量計算

2.1.7.1 夏季工況各艙室熱平衡所需送風(fēng)量

2.1.7.2 冬季工況各艙室熱平衡所需送風(fēng)量

2.2 新風(fēng)量計算

根據(jù)ISO 7547要求，新風(fēng)量按該處所設(shè)計人數(shù)每人不小于0.008 m3/s來計算。本船規(guī)格書要求新風(fēng)量占總風(fēng)量至少30%，本文取新風(fēng)比為50%，計算如下：

式中，qvf為滿足最小新鮮空氣量要求的送風(fēng)量，m3/h；為每人每小時最小外界新鮮空氣量，m3/h；np為艙室內(nèi)計算人數(shù)；a為新風(fēng)比。

2.3 換氣次數(shù)所需風(fēng)量

本船規(guī)格書中要求的換氣次數(shù)為：居住艙室：10次/時；餐廳：15次/時；廚房：45次/時；公共衛(wèi)生間：15次/時；駕駛室：15次/時，規(guī)范HAB中要求至少6次/時。其中廚房的45次換氣次數(shù)，其中15次換氣次數(shù)由空調(diào)通風(fēng)完成，其余30次換氣由機械通風(fēng)完成。風(fēng)量計算公式如下：

式中，qvc為通風(fēng)量，m3/h；nc為換氣次數(shù)，次/時；V為通風(fēng)艙室容積，m3。

2.4 中央空調(diào)送風(fēng)量確定

本船共有34個空調(diào)艙室需要中央空調(diào)供風(fēng)，艙室的外部氣候條件為：夏季，室外30℃，相對濕度：70%，室內(nèi)要求為22℃，相對濕度50%；冬季，室外-10℃，室內(nèi) 22℃。首先根據(jù)式(1)～(5)計算出每個空調(diào)艙室的夏季工況熱平衡所需送風(fēng)量和每個空調(diào)艙室冬季工況熱平衡所需送風(fēng)量；根據(jù)式(6)計算出每個空調(diào)艙室所需新風(fēng)量qvf；根據(jù)式(7)計算出每個空調(diào)艙室滿足換氣次數(shù)要求所需的風(fēng)量qvc，四個值中最大值為此空調(diào)艙室所需空調(diào)送風(fēng)量，然后 34個空調(diào)艙室所需空調(diào)送風(fēng)量相加即為中央空調(diào)送風(fēng)量，本船中央空調(diào)送風(fēng)量為16 430 m3/h。

3 結(jié)論

依托大連中遠船務(wù)工程公司應(yīng)急響應(yīng)救援船項目，以中央空調(diào)送風(fēng)量計算為范例，對船舶中央空調(diào)送風(fēng)量的計算流程進行了系統(tǒng)的研究分析。隨著船東、船級社和海事組織對船員生活環(huán)境的日益關(guān)注，艙室內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)也會越來越重要。希望本文可以為船舶中央空調(diào)送風(fēng)量計算提供參考。

[1]中國船舶工業(yè)集團公司.船舶設(shè)計實用手冊(第三版)[M].北京： 國防工業(yè)出版社,2013.

[2]Ship and Marine Technology - Air-conditioning and Ventilation of Accommodation Spaces - Design Conditions and Basis of Calculations： ISO 7547[S].2002.

[3]ABS.ABS Guide for Crew Habitability on Workboats[S].2014.

Supply Air Volume Calculation of Central Air Conditioner on Emergency Response Rescue Vessel

YU Qin,YU Ya,TONG Guozhi
(Dalian COSCO Shipyard Co.,Ltd.,Liaoning Dalian 116113,China)

Taking 62 m emergency response rescue vessel as an example,the paper analyzes the supply air volume calculation of central air conditioner on ship.It introduces the indoor climate requirements of ABS notation HAB(WB).The paper offers an example of supply air volume calculation of air conditioners on ships for reference.

emergency response rescue vessel; HAB(WB); supply air volume calculation of air conditioner

U662

A

10.14141/j.31-1981.2017.05.013

于沁（1987—），男，助理工程師，研究方向：常規(guī)船舶及海工項目的設(shè)計與建造技術(shù)。