徐 謙，田正軍，黃 戈，吳 林，王 俊，楊清華

（招商局郵輪研究院（上海）有限公司，上海 200137）

0 引言

自2020年初新冠疫情暴發(fā)以來，各船級(jí)社都陸續(xù)發(fā)布了相關(guān)的防疫指南。由于新冠病毒可在空氣中傳播，這些指南均重點(diǎn)提到了空調(diào)通風(fēng)方面防疫的措施。船東和空調(diào)廠家也結(jié)合自身情況制定了相應(yīng)的防疫指南和防疫措施。本文結(jié)合新冠病毒的傳播特點(diǎn)，對(duì)船級(jí)社、船東和空調(diào)廠家的防疫指南進(jìn)行對(duì)比，并分析各個(gè)防疫措施的利弊。

1 新冠病毒的傳播

美國船級(jí)社（American Bureau of Shipping，ABS）在防疫指南中指出傳染病會(huì)以飛沫和氣溶膠的形式通過空氣傳播。新冠病毒的傳播機(jī)理見圖1，患者在咳嗽和打噴嚏時(shí)會(huì)產(chǎn)生飛沫，其粒徑一般大于5 μm，飛沫在空氣中會(huì)快速下沉，不會(huì)遠(yuǎn)距離傳播，但可導(dǎo)致近距離（2 m以內(nèi)）病毒感染。氣溶膠是飛沫的殘留物，粒徑在1～5 μm，可長(zhǎng)時(shí)間停留在空氣中，能傳播較遠(yuǎn)的距離，進(jìn)而導(dǎo)致間接病毒感染。

圖1 新冠病毒的傳播機(jī)理

2 國外船級(jí)社防疫指南

新冠疫情暴發(fā)后，國外各大船級(jí)社均推出了防疫指南及相應(yīng)的船級(jí)符號(hào)。各船級(jí)社基本采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)是重點(diǎn)評(píng)估的對(duì)象。

2.1 美國船級(jí)社（ABS）

ABS發(fā)布的防疫指南提出了船級(jí)符號(hào)“IDM-A”，并對(duì)隔離房的設(shè)計(jì)提出了明確的要求。隔離房的氣壓要低于緩沖間，緩沖間的氣壓要低于走廊，壓差至少為0.25 Pa，并需安裝壓差監(jiān)控裝置。ABS防疫指南對(duì)換氣次數(shù)具有嚴(yán)格要求：對(duì)于隔離房，每小時(shí)不得少于12次；對(duì)于緩沖間，每小時(shí)不得少于 10次。除非安裝有高效微?？諝猓℉igh Efficiency Particle Air，HEPA）濾器，隔離房不得循環(huán)利用房間內(nèi)的空氣，不能控制空調(diào)系統(tǒng)。隔離房和緩沖間的送風(fēng)管需要布置止回風(fēng)閘和90%除塵效率的濾器。抽風(fēng)口需要布置在高處，距離進(jìn)風(fēng)口至少保持8 m的距離，并設(shè)有“污染空氣”的標(biāo)志。

2.2 挪威船級(jí)社（Det Norske Veritas，DNV）

DNV發(fā)布的防疫指南提出了船級(jí)符號(hào)“CIP”，并提出要對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行安全評(píng)估，評(píng)估內(nèi)容主要包括空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的隔離性、空氣濾器的效率、氣流方向和換氣次數(shù)。

2.3 意大利船級(jí)社（Registro Italiano Navale，RINA）

RINA提出了船級(jí)符號(hào)“BIOSAFE SHIP”，通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后方可授予。評(píng)估內(nèi)容包括以下10部分：總布置圖（60分）、房間區(qū)域（15分）、公共區(qū)（29分）、表面消殺（30分）、空調(diào)通風(fēng)防疫（64分）、飲用水防疫（6分）、灰黑水防疫（6分）、垃圾處理（5分）、醫(yī)院區(qū)（31分）、監(jiān)控系統(tǒng)（50分），總共296分。空調(diào)通風(fēng)防疫所占分值最多，其主要包括污染區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)、空氣凈化方式、換氣次數(shù)和風(fēng)口布置等細(xì)分部分。

2.4 英國勞氏船級(jí)社（Lloyd’s Register of Shipping，LR）

LR提出了船級(jí)符號(hào)“SHIELD”，并需要對(duì)食物、水、醫(yī)療、通風(fēng)、居住區(qū)和管理等6個(gè)方面進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。通風(fēng)評(píng)估主要包括新風(fēng)量、空氣消殺、換氣次數(shù)、全新風(fēng)、隔離區(qū)獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)和空氣質(zhì)量評(píng)估等部分。

2.5 法國船級(jí)社（Bureau Veritas，BV）

BV針對(duì)新冠病毒發(fā)布了相關(guān)防疫指南，提出可通過負(fù)壓控制、過濾、紫外線消殺、全新風(fēng)、增加換氣次數(shù)等方式來加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)的防疫功能。

3 中國船級(jí)社防疫指南

中國船級(jí)社（China Classification Society，CCS）在2020年發(fā)布了《船舶防疫安全指南》，對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)提出了明確的防疫要求。為降低傳染性疾病通過空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行傳播的風(fēng)險(xiǎn)，需要采取有效措施降低室內(nèi)空氣中的病原體含量。船舶應(yīng)在不同功能艙室和區(qū)域內(nèi)采用合適的空調(diào)通風(fēng)方式及空氣過濾系統(tǒng)。在空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)防疫方面，CCS提出了5個(gè)附加標(biāo)志：1級(jí)防疫安全（Epidemic Prevention and Control 1，EPC 1）、2級(jí)防疫安全（Epidemic Prevention and Control 2，EPC 2）、3級(jí)防疫安全（Epidemic Prevention and Control 3，EPC 3）、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生功能（Sanitary Ventilation System，SVS）、負(fù)壓隔離房功能（Negative Pressure isolation Room，NPR）。

3.1 EPC 1

若發(fā)生可能通過空氣和氣溶膠傳播的傳染性疾病時(shí)，隔離房的空調(diào)通風(fēng)布置或其他措施應(yīng)能有效避免傳染病對(duì)居住區(qū)的擴(kuò)散和傳染。

3.2 EPC 2

隔離區(qū)的排風(fēng)口應(yīng)盡量遠(yuǎn)離所有進(jìn)風(fēng)口和人員活動(dòng)場(chǎng)所：1）直線距離不得小于12 m；2）排風(fēng)口應(yīng)高于所有進(jìn)風(fēng)口和人員活動(dòng)場(chǎng)所2 m以上。

Ⅰ類居住區(qū)和隔離區(qū)應(yīng)分別設(shè)置獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)?？諝饬飨驊?yīng)由低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域流向高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域?？照{(diào)系統(tǒng)和管路設(shè)計(jì)應(yīng)使區(qū)域內(nèi)每個(gè)房間能夠獨(dú)立回風(fēng)，空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)口和回風(fēng)口應(yīng)配備高中效及以上級(jí)別的空氣過濾器。

3.3 EPC 3

在EPC 2的基礎(chǔ)上，EPC 3提出了更高的要求：1）Ⅰ類居住區(qū)、Ⅱ類居住區(qū)、Ⅲ類居住區(qū)、隔離區(qū)（污染區(qū)和半污染區(qū)）的空氣壓力依次降低；2）隔離區(qū)的通風(fēng)布置或相應(yīng)措施應(yīng)能有效避免傳染病自污染區(qū)通過半污染區(qū)向清潔區(qū)的擴(kuò)散傳染；Ⅱ類居住區(qū)和Ⅲ類居住區(qū)應(yīng)分別設(shè)置獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。

3.4 SVS

Ⅰ類居住區(qū)、Ⅱ類居住區(qū)、Ⅲ類居住區(qū)、隔離區(qū)、隔離房的空氣壓力依次降低，兩相鄰等級(jí)區(qū)域的相對(duì)壓差不得小于5 Pa。

空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)口和回風(fēng)口應(yīng)配備空氣過濾器，Ⅰ類居住區(qū)應(yīng)配備亞高效、高效或超高效空氣過濾器，隔離區(qū)、隔離房、Ⅱ類居住區(qū)和Ⅲ類居住區(qū)應(yīng)配備高效或超高效空氣過濾器。

3.5 NPR

CCS從風(fēng)口位置、氣壓差和空氣流向、微壓差計(jì)位置、空調(diào)過濾器布置和等級(jí)等方面對(duì)負(fù)壓隔離房的通風(fēng)要求做出較為詳細(xì)的規(guī)定。

4 郵輪船東采取的防疫措施

為實(shí)現(xiàn)復(fù)航、提升游客信心，一些郵輪公司推出了不同的空調(diào)通風(fēng)防疫措施并用于新造郵輪和改裝郵輪。

維珍郵輪公司（Virgin Voyages）指出空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)是郵輪最重要的系統(tǒng)之一，為保證乘客的安全和舒適，需要使用更有保障的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，而不是一味追求節(jié)能?？照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)每6分鐘換氣1次，可根據(jù)人數(shù)來調(diào)節(jié)風(fēng)量，不再使用回風(fēng)。此外，還使用“Atmos Air”等離子凈化系統(tǒng)，通過將空氣離子化來消滅空氣中的病毒。

風(fēng)星郵輪公司（Windstar Cruises）認(rèn)為需要使用HEPA濾器，并通過紫外線對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行高規(guī)格的消殺。

皇家加勒比海郵輪公司（Royal Caribbean International Cruises）提出要在空調(diào)的新風(fēng)口和室內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管布置“MERV13”空氣濾器，將公共區(qū)的換氣次數(shù)提高至15～20次/時(shí)。

地中海航運(yùn)公司（Mediterranean Shipping Company，MSC）的郵輪安裝有“Safe Air”空氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝有紫外線燈管，可利用短波長(zhǎng)光束殺死空氣中的病毒和其他有機(jī)物?！癝afe Air”系統(tǒng)由芬坎蒂尼船廠和國際遺傳工程和生物技術(shù)中心共同研發(fā)。

5 空調(diào)廠家推薦的防疫措施

針對(duì)新冠疫情，各大客船空調(diào)廠家提出了相應(yīng)的防疫措施。

法國的Axima空調(diào)公司指出設(shè)置防疫措施會(huì)增加客船能耗，空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置普通模式和防疫模式，模式間可進(jìn)行切換，必須把乘客和船員的安全擺在首位。

芬蘭的HALTION設(shè)備公司表示100%新風(fēng)的全空氣系統(tǒng)雖在十多年前就普遍應(yīng)用于各種客船，但該系統(tǒng)在現(xiàn)在和將來依舊是最好的選擇。近年來，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能，郵輪普遍運(yùn)用以風(fēng)機(jī)盤管為核心的水汽系統(tǒng)，采用包含離子空氣凈化、紫外線、過濾和催化氧化的4級(jí)過濾方案，該水汽系統(tǒng)可直接安裝到風(fēng)機(jī)盤管或中央空調(diào)器內(nèi)。

荷蘭的Heinen & Hopman空調(diào)公司提出在中央空調(diào)器或風(fēng)道內(nèi)安裝紫外線燈管進(jìn)行消殺，將人均新風(fēng)量提高至50 m/h，并在新風(fēng)口布置“MERV-8”和“MERV-13”2道濾器。

芬蘭的KOJA空調(diào)公司指出由于空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的風(fēng)速很快，難以消殺空氣中的病毒，故建議先用高效濾器捕捉病毒，再用紫外線進(jìn)行消殺。

中國江蘇的兆勝空調(diào)有限公司在防疫指南中提出多種空調(diào)通風(fēng)防疫方案，包括有針對(duì)性的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，處所氣壓控制，采用等離子、紫外線、靜電過濾、活性炭過濾和高效濾器等防疫措施，該防疫方案已進(jìn)行實(shí)船驗(yàn)證，并取得了良好的效果。

6 各方防疫指南對(duì)比

各船級(jí)社、船東和空調(diào)廠家的防疫指南有很多共同點(diǎn)，都提到了空氣過濾、空氣消殺、換氣次數(shù)、氣流方向控制等防疫方案，但由于各方視角不同，對(duì)不同的防疫方案存在明顯不同的傾向。

6.1 空氣濾器

安裝高中效空氣濾器對(duì)新冠病毒進(jìn)行物理捕捉是最直接有效的方法，但其產(chǎn)生較高的壓力損失會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)型號(hào)大幅增大。各船級(jí)社和空調(diào)廠家推薦的防疫指南里基本均提出要在空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)中安裝高級(jí)別的空氣濾器。

CCS特別推薦應(yīng)用HEPA濾器（見圖2），該濾器對(duì)于0.3 μm微粒的過濾效率高達(dá)99.97%。然而，由于HEPA濾器的終壓降需控制在400 Pa，迎風(fēng)面風(fēng)速需控制在1 m/s之內(nèi)，這就導(dǎo)致了濾器的體積較大、布置困難，且維護(hù)成本很高。

圖2 HEPA濾器

各空調(diào)廠家大都推薦使用較高級(jí)別的中效濾器，F(xiàn)9袋式濾器（見圖3）對(duì)0.4 μm顆粒的過濾效率達(dá)到90%以上，也可很好地過濾1～5 μm的飛沫核，顯著減少病毒傳播的風(fēng)險(xiǎn)。此外，由于該濾器為袋式，可有效降低壓力損失。

圖3 F9袋式濾器

6.2 空氣消殺

提高空氣過濾器的等級(jí)會(huì)加大風(fēng)機(jī)風(fēng)頭、增大風(fēng)機(jī)能耗、提高空氣濾器的更換頻率、增加維護(hù)成本，因此，大型郵輪的船東更傾向于使用空氣消殺的方法來提高空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的防疫功能。

維珍郵輪公司推出的“Atmos Air”等離子凈化系統(tǒng)，其超能離子發(fā)生器可瞬間激發(fā)兆億級(jí)正負(fù)離子，通過正負(fù)離子湮滅產(chǎn)生大量能量，從而殺死病毒。地中海航運(yùn)公司推出的“Safe Air”空氣系統(tǒng)通過紫外線進(jìn)行消殺，紫外線對(duì)病毒有較強(qiáng)的殺傷性。紫外線的光照強(qiáng)度越強(qiáng)、光照時(shí)間越長(zhǎng)，則殺毒效果越好。

等離子消殺和紫外線消殺不會(huì)像空氣濾器那樣產(chǎn)生較大的風(fēng)壓損失，也不需要定期更換，幾乎沒有運(yùn)營(yíng)成本，因此對(duì)船東具有很強(qiáng)的吸引力。然而，若等離子發(fā)生器或紫外線燈管安裝在風(fēng)道或中央空調(diào)箱內(nèi)，由于環(huán)境風(fēng)量和風(fēng)速都很大，消殺效果會(huì)受到很大影響。因此，CCS的防疫指南并未提到采用空氣消殺的方法，而空調(diào)廠家也只是將空氣消殺作為與空氣過濾共同使用的輔助方法。

6.3 換氣次數(shù)

大部分船級(jí)社、船東和空調(diào)廠家都在防疫指南中提到了增加船舶居住區(qū)域內(nèi)空調(diào)通風(fēng)的換氣次數(shù)來提高防疫安全性，增加換氣次數(shù)可使更多的外部新鮮空氣進(jìn)入船舶內(nèi)部，從而更好地稀釋受污染氣體。然而，增加換氣次數(shù)意味著增加新風(fēng)量，需考慮新增新風(fēng)負(fù)荷對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的影響。

相較于全空氣空調(diào)系統(tǒng)，水汽空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)量和空調(diào)負(fù)荷較低，但全空氣空調(diào)系統(tǒng)的防疫安全性更高。多個(gè)空調(diào)廠家推薦采用 100%全新風(fēng)的全空氣空調(diào)系統(tǒng)，并結(jié)合高效的空氣熱回收方案來降低空調(diào)負(fù)荷。

100%全新風(fēng)意味著完全不使用回風(fēng)，避開了使用高效濾器帶來的能耗和布置問題，也規(guī)避了空氣消殺技術(shù)防疫效果方面的爭(zhēng)議。全空氣空調(diào)系統(tǒng)具有較高的換氣次數(shù)，可有效提高防疫安全性。

6.4 氣流方向控制

CCS和ABS均指出氣流方向控制是船舶防疫的重點(diǎn)之一。

空氣應(yīng)從較安全的區(qū)域流向較危險(xiǎn)的區(qū)域，從而把病毒控制在較小的范圍內(nèi)?？照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)通過為不同區(qū)域設(shè)定不同的氣壓值來實(shí)現(xiàn)氣流方向的控制，較安全區(qū)域的氣壓應(yīng)高于較危險(xiǎn)區(qū)域。對(duì)于隔離病房，可通過為不同房間設(shè)置不同的負(fù)壓來經(jīng)一步控制病毒的擴(kuò)散，隔離緩沖間、病房、衛(wèi)生間的氣壓逐步降低。

7 結(jié)論

在當(dāng)前新冠疫情背景下，船舶空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)在保障乘客和船員安全和健康方面起到?jīng)Q定性作用。本文對(duì)船級(jí)社、船東和空調(diào)廠家的防疫指南進(jìn)行對(duì)比，分析各個(gè)防疫措施的利弊。研究表明：船東為減少運(yùn)營(yíng)成本更傾向于使用空氣消殺技術(shù)；船級(jí)社為保證防疫效果更傾向于使用高效濾器；空調(diào)廠家從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度更傾向于同時(shí)使用中效濾器和空氣消殺技術(shù)。帶熱回收的 100%全新風(fēng)的全空氣空調(diào)系統(tǒng)是比較公認(rèn)的空調(diào)通風(fēng)防疫設(shè)計(jì)思路。