祁 麗，施曉波

（滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海200129）

0 引言

隨著船舶設(shè)計(jì)建造以人為本的理念不斷深入和環(huán)保意識(shí)的逐漸加強(qiáng)，改善船舶室內(nèi)空氣品質(zhì)顯得尤為重要和迫切，它直接關(guān)系到船員的身心健康和工作效率。

船舶室內(nèi)空氣品質(zhì)優(yōu)劣與受到的污染密切有關(guān)，外界環(huán)境污染主要來自大氣中各種懸浮顆粒物，其中粒徑≤10μm 比表面積大，吸附能力強(qiáng)，很容易成為有害化學(xué)氣體和病毒細(xì)菌的載體；船舶在使用中不可避免地會(huì)受到鹽霧的侵蝕，鹽霧對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生直接危害，但鹽霧會(huì)腐蝕空調(diào)設(shè)備和凈化設(shè)施，增加維修成本、降低功效和縮短設(shè)備壽命，從而間接影響到室內(nèi)空氣品質(zhì)。艙室內(nèi)部污染有來自船舶上各種裝飾材料（家具、油漆、包覆品和膠黏劑）散發(fā)出NH3和揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）等有害氣體；人員新陳代謝釋放出的污染物包含二氧化碳、氨類化合物以及致病微生物[1]；廚房烹飪油煙是混合性污染物，熱解產(chǎn)物有200多種，具有氣態(tài)、顆粒物2種形態(tài)，氣態(tài)部分則多為揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）與空氣形成混合氣體。

1 空氣凈化技術(shù)應(yīng)用

結(jié)合空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)所建立的氣流組織，將凈化處理后的空氣輸送到艙內(nèi)生活和工作區(qū)域，并及時(shí)排出艙內(nèi)產(chǎn)生的污染空氣，是改善船舶艙內(nèi)空氣品質(zhì)的主要方式，見圖1。

空氣污染源按存在狀態(tài)分為顆粒物、氣態(tài)污染物和微生物3類?？照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)必須從外界引入足夠的新風(fēng)以保證人員的正常需要，對(duì)新風(fēng)管道的凈化措施側(cè)重對(duì)鹽霧（或液滴）和空氣顆粒物的過濾，采用的凈化技術(shù)主要有氣水分離技術(shù)、纖維過濾技術(shù)；回風(fēng)通道中會(huì)混入裝飾材料、家具和油漆散發(fā)出來的VOCs，也有人員產(chǎn)生的有害物質(zhì)，在回風(fēng)通道上的凈化措施應(yīng)側(cè)重消除異味、殺菌和去除有害化學(xué)氣體，采用的凈化技術(shù)主要有靜電集塵技術(shù)、臭氧消毒技術(shù)和活性炭吸附技術(shù)；空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)通常采用分區(qū)布置，服務(wù)于每個(gè)區(qū)域的空調(diào)裝置上分出幾路，每路負(fù)責(zé)向若干艙室輸送空調(diào)風(fēng)，為避免艙室之間交叉污染，在每路送風(fēng)管上配置凈化單元或選用有凈化功能的送風(fēng)末端，采用的凈化技術(shù)主要為光觸媒催化技術(shù)等。

圖1 船舶通風(fēng)系統(tǒng)中空氣凈化功能配置示意圖

為避免船舶廚房和公共衛(wèi)生區(qū)域產(chǎn)生的污染空氣影響周圍環(huán)境，或混入空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的新/回風(fēng)通道，這些艙室通常采用獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，并在排風(fēng)管路上配置專用空氣凈化處理裝置。廚房油煙凈化技術(shù)分靜電式和濕式水洗2種，公共衛(wèi)生區(qū)域的除臭裝置融合了臭氧和光觸媒凈化技術(shù)。

常用空氣凈化技術(shù)的原理及特點(diǎn)見表1。

表1 船舶常用空氣凈化技術(shù)的原理及特點(diǎn)

續(xù)表1

2 設(shè)計(jì)和選型

2.1 建立通風(fēng)氣流組織

為促進(jìn)船上污染空氣隨通風(fēng)系統(tǒng)的氣流流動(dòng)有效排出，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循如下原則：

1）在進(jìn)行艙室總布置時(shí)，應(yīng)考慮空調(diào)分區(qū)和功能分區(qū)的合理性，盡量將船員居住和工作的艙室和易產(chǎn)生污染源的艙室分區(qū)布置，把功能屬性相似的艙室集中在一個(gè)區(qū)域內(nèi)。

2）新風(fēng)進(jìn)口要遠(yuǎn)離污染氣體的排出口；各個(gè)空調(diào)區(qū)域彼此隔離獨(dú)立，保證各個(gè)空調(diào)區(qū)回風(fēng)來自本空調(diào)送風(fēng)區(qū)域，沒有串流。

3）廚房區(qū)域設(shè)置獨(dú)立空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，采用機(jī)械送風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的負(fù)壓通風(fēng)方式防止油煙擴(kuò)散。

4）對(duì)易產(chǎn)生異味的公共衛(wèi)生區(qū)域（如盥洗室、廁所和浴室等），平衡風(fēng)管裝在門上和內(nèi)走道壁上，采用機(jī)械排風(fēng)避免有害成分流入空調(diào)區(qū)的回風(fēng)通道。

5）醫(yī)療區(qū)域配備專用的醫(yī)療空調(diào)通風(fēng)裝置，沒有污染源的艙室回風(fēng)被部分回收，其余風(fēng)量通過機(jī)械抽風(fēng)管路排到外界。為保持手術(shù)室的潔凈度，還要保持手術(shù)室與周邊區(qū)域的相對(duì)正壓。

2.2 融合通風(fēng)凈化技術(shù)

空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)中融合了3 項(xiàng)～4 項(xiàng)凈化技術(shù)，對(duì)不同形態(tài)的污染源進(jìn)行凈化處理，空調(diào)通風(fēng)換氣裝置是空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的重要組成，它承擔(dān)了濕熱交換、凈化處理和通風(fēng)換氣等功能，在選型設(shè)計(jì)中要考量以下2個(gè)要素：

1）風(fēng)量-壓降曲線

配置空調(diào)通風(fēng)換氣系統(tǒng)中凈化模塊或單元時(shí)，要根據(jù)使用場所需要達(dá)到的凈化要求確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式，獲取產(chǎn)品的風(fēng)量-壓降曲線，用以計(jì)算管路總阻力。

圖2 氣水分離器風(fēng)量-壓降曲線

以新風(fēng)段的過濾器選型為例，首先要明確是否有除鹽霧要求，具有除鹽霧功能的氣水分離器由一組帶“倒鉤”葉片均布排列而成，圖2是節(jié)距為28 mm 的不銹鋼材質(zhì)氣水分離器的性能曲線。在同樣的風(fēng)速下，氣水分離器的葉片節(jié)距越小，液滴去除效率越高，但阻力系數(shù)也大。

在氣水分離器之后的纖維過濾器可以和氣水分離器組合成型，也可以根據(jù)需要安裝在通風(fēng)換氣裝置的新風(fēng)段，圖3是氣水分離器和纖維過濾器組合型式圖，若沒有特殊要求，通常搭配粗效過濾器（G4），應(yīng)用在醫(yī)療區(qū)域的空調(diào)通風(fēng)設(shè)備中會(huì)選用中效過濾器（F7）。粗效過濾器初阻力≤50 Pa（粒徑≥5μm，效率80%＞η≥20%），中效過濾器初阻力≤80 Pa（粒徑≥1μm，效率70%＞η≥20%）[2]。

圖3 氣水分離器和纖維過濾器組合型式圖

2）凈化指標(biāo)

通風(fēng)系統(tǒng)中的空氣凈化設(shè)備的凈化指標(biāo)和測試可參照GB/T 34012—2017《通風(fēng)系統(tǒng)用空氣凈化裝置》執(zhí)行。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)設(shè)備處理顆粒物、氣態(tài)污染物和微生物的凈化效率進(jìn)行了分級(jí)，為保證人員使用安全，對(duì)設(shè)備使用時(shí)產(chǎn)生的臭氧濃度和紫外光泄漏量做出了規(guī)定，該標(biāo)準(zhǔn)可以作為專業(yè)人員設(shè)計(jì)選型和驗(yàn)收依據(jù)。見表2。

表2 空氣凈化裝置主要凈化指標(biāo)[3]

EPM2.5是考核空氣凈化裝置對(duì)粒徑≤2.5μm顆粒物的凈化處理能力。針對(duì)船用空氣凈化裝置，EQ檢測的氣態(tài)污染物，EW通常檢測大腸桿菌和金黃色葡萄球菌這2項(xiàng)凈化指標(biāo)。

2.3 采取控制保護(hù)措施

通風(fēng)換氣裝置凈化模塊或單元在使用一段后會(huì)因積塵導(dǎo)致阻力增大，影響通風(fēng)和凈化效果。對(duì)過濾器，在設(shè)計(jì)時(shí)要設(shè)定終阻力，當(dāng)超過終阻力值時(shí)，裝置上的壓差控制器就會(huì)報(bào)警，提醒清洗或更換過濾器；凈化單元控制箱可記錄凈化單元的有效工作時(shí)間，當(dāng)凈化單元累計(jì)運(yùn)行設(shè)定小時(shí)后，可自動(dòng)停止輸出，切斷電源，提示更換紫外燈管和清潔維護(hù)，以保證凈化單元的正常使用。

帶電工作的凈化模塊或單元，為防止電路發(fā)熱引起安全隱患，其運(yùn)行要與通風(fēng)換氣裝置中的通風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，在運(yùn)行空氣凈化設(shè)備前，需確保通風(fēng)機(jī)已經(jīng)開啟或者相關(guān)信號(hào)已經(jīng)傳輸至本設(shè)備。靜電除塵空氣凈化設(shè)備設(shè)有給電場供電的專用高壓電源，出于安全性考慮，電控箱應(yīng)該具有開箱門斷電功能，通過增加一個(gè)限位開關(guān)來實(shí)現(xiàn)當(dāng)箱門打開時(shí)，切斷電源，只有在箱門關(guān)閉狀態(tài)下設(shè)備才能正常供電工作。

3 結(jié)論

在空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮不同凈化技術(shù)的優(yōu)，處理船舶外界和艙內(nèi)空氣污染，有助于改善艙內(nèi)空氣品質(zhì)，為更好地構(gòu)建優(yōu)良的艙內(nèi)空氣品質(zhì)，還需在以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化和深化。

1）方案設(shè)計(jì)階段就需要注重總體規(guī)劃，綜合考慮影響氣流組織的主要因素，建立壓力梯度分布、氣流走向，以及進(jìn)排氣口的合理設(shè)置。

2）研發(fā)高效低阻的復(fù)合凈化空調(diào)通風(fēng)設(shè)備，綜合運(yùn)用不同凈化技術(shù)的優(yōu)勢，致力于提升艙內(nèi)空氣品質(zhì)的智能化控制。

3）船舶從建成到交付使用的間隔期較短，艙內(nèi)沒有足夠的時(shí)間通風(fēng)換氣，在交付前可以請(qǐng)專業(yè)團(tuán)隊(duì)集中對(duì)艙室進(jìn)行空氣環(huán)境治理，日后結(jié)合空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的使用，不斷改善艙內(nèi)空氣環(huán)境。

4）由于缺乏專業(yè)作業(yè)指導(dǎo)，船舶空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)長期未清洗造成的二次污染狀況堪憂，有必要編制《空調(diào)通風(fēng)設(shè)備及管路維護(hù)保養(yǎng)要求》，內(nèi)容包括：對(duì)空調(diào)通風(fēng)設(shè)備和管路要定期作滅菌清潔工作；對(duì)空調(diào)通風(fēng)設(shè)備和管路內(nèi)的凈化設(shè)施要定期檢查、清洗/更換、保養(yǎng)和維護(hù)。