孫 遠，李艷杰

(天津修船技術研究所，天津 300456)

30萬t深水FPSO生活模塊空調通風系統(tǒng)模塊標準化研發(fā)

孫 遠，李艷杰

(天津修船技術研究所，天津 300456)

文章主要研究30萬t深水FPSO生活模塊空調通風系統(tǒng)模塊標準化，根據(jù)生活模塊所在海域的環(huán)境參數(shù)，進行空調系統(tǒng)的設備選型，完成空調通風系統(tǒng)的計算，合理布置風管。各個模塊的空調通風系統(tǒng)部件要做到獨立安裝，即裝即用。

模塊標準化；設備選型；獨立安裝

生活模塊為工作人員提供安全舒適的工作、生活和休息環(huán)境，在海洋平臺中占有非常重要的地位。生活模塊現(xiàn)大部分采用整體建造，工期長、工作量大，制約船舶及海洋平臺的建造周期。生活模塊標準化的研發(fā)及建造可降低海洋平臺建造的成本和建造風險，縮短建造周期。

空調通風系統(tǒng)是生活模塊必不可少的組成部分,空調通風系統(tǒng)模塊化要求各個模塊內的空調、通風部件集成化，相同功能模塊標準化。每個模塊內的空調通風系統(tǒng)部件獨立安裝，只在模塊連接處留出風管接口，模塊拼接時，只需將風管接口進行連接。模塊拆卸時，只需將風管接口處進行拆卸，即可完成系統(tǒng)的安裝與拆卸。

1 空調系統(tǒng)模塊標準化設計

1.1 空調系統(tǒng)的設計參數(shù)

某30萬t深水FPSO位于巴西海域，巴西海域環(huán)境參數(shù)及生活模塊設計溫度參數(shù)如表1所示。

表1 巴西海域環(huán)境參數(shù)及生活模塊設計溫度參數(shù)

1.2 空調設備類型選擇

海洋平臺生活模塊常用的空調設備有分體式空調機、立柜式空調機、直接式中央空調機組以及間接式中央空調機組等。各類設備優(yōu)缺點見表2。

根據(jù)表2及生活模塊系統(tǒng)的要求，分體式空調機無需連接其它管線，即裝即用，故生活模塊空調系統(tǒng)采用風冷式分體空調機，搭配新風風機向各小模塊輸送新風。這種搭配既滿足了生活模塊的要求，又避免了分體式空調的缺點。

制作各安全區(qū)方向的小模塊時，均預留出分體式空調室外機位置；危險區(qū)方向小模塊由于防爆防火原因，無法安裝分體空調室外機，故采用與安全區(qū)方向小模塊共用室外機的一拖二分體空調形式。

表2 各類空調設備優(yōu)缺點對比

1.3 空調系統(tǒng)計算

1.3.1 夏季空調熱負荷計算

夏季空調得熱量Q1計算見公式(1)。

Q1=q1+q2+q3+q4，

(1)

式中：q1為圍護結構傳熱量，W；q2為人體發(fā)熱量，W；q3為照明熱量，W；q4為設備發(fā)熱量，W。

圍護結構傳熱量q1計算見公式(2)。

q1=KAAΔt+KgAgΔt，

(2)

式中：KA為圍護結構傳熱系數(shù)，W/(m2K)；A為圍護結構面積，m2；Kg為玻璃窗傳熱系數(shù)，W/(m2K)；Ag為玻璃窗面積，m2；Δt為室內外及相鄰房間溫差，K。

經(jīng)查閱相關資料，圍護結構傳熱系數(shù)K具體數(shù)值見表3所示；圍護結構面積A按艙室甲板到上一層甲板、艙壁到艙壁距離進行計算；玻璃窗傳熱系數(shù)Kg為6.5 W/(m2K)；玻璃窗面積Ag為0.355 m2；室內外溫差依據(jù)各墻面及甲板所在位置確定，暴露墻面及甲板溫度見表4，相鄰房間如均為空調房間，則沒有溫差，若無空調房間與空調房間相鄰，則需要計算房間的傳熱量，具體見表5。

人體發(fā)熱量分為顯熱和潛熱兩部分。人體的顯熱是由人的體溫與周圍空氣溫度之間的溫差產(chǎn)生，潛熱是指人體運動導致體表排汗或呼吸而帶入空氣的熱量，計算中采用人體休息靜坐及適度運動時的顯熱和潛熱，顯熱一般取55 瓦/人，而潛熱一般取75 瓦/人。

照明熱量按照艙室地面面積進行計算，一般取15 W/m2。

設備發(fā)熱量是艙室內發(fā)熱設備所產(chǎn)生的熱量，一般為洗衣間內的洗衣機、干衣機，報房內的通訊設備以及廚房內的用電設備如電冰箱等。電視機、熱水瓶等斷續(xù)性使用的電氣設備不計。

表3 圍護結構傳熱系數(shù) W/(m2K)

表4 夏季暴露墻面及甲板溫度 K

表5 夏季各房間溫度 K

1.3.2 空調系統(tǒng)送風量

空調系統(tǒng)送風量V計算見公式(3)。

V=Q1/(0.288×1.163Δt)。

(3)

2 通風系統(tǒng)模塊標準化設計

2.1 通風系統(tǒng)設計參數(shù)

船舶通風系統(tǒng)是使用機械或者依靠空氣自然流通為船舶艙室進行通風換氣的管系。機械通風不受外界自然條件的影響，可以人工調節(jié)通風量，并能夠合理對空氣進行分配并輸送到指定的場所。自然通風主要由船舶本身的開孔(門、窗、艙口、通風斗)和自然通風管道組成。自然通風系統(tǒng)結構簡單，成本低廉，維修方便，但受外界風速、風向、溫度和天氣狀況的影響很大，工作狀態(tài)很不穩(wěn)定。

生活模塊通風系統(tǒng)采用2種通風形式并存的處理方式。生活樓內主要排風的房間包括衛(wèi)生間、廚房、浴室、醫(yī)務室、更衣室、洗衣間等。廚房應設置獨立排風及補風系統(tǒng)。醫(yī)務室和衛(wèi)生間一般應設置獨立的排風系統(tǒng)，直接排到室外，其設計風量應比空調送風量大20%，同時滿足換氣次數(shù)要求。其它房間應按標準規(guī)定的換氣次數(shù)進行換氣。

由于生活模塊采用分體式空調機，無法像中央空調一樣送入新風，所以生活模塊通風系統(tǒng)不但包括排風系統(tǒng)，也包括新風系統(tǒng)，新風系統(tǒng)為生活模塊提供新鮮空氣。生活模塊所需新風量應依據(jù)以下幾方面綜合考慮，所需新風量取其大者。①滿足衛(wèi)生要求，每個人每小時的新鮮空氣量不少于30 m3；②滿足房間的正壓或負壓要求；③滿足房間換氣次數(shù)要求。通風系統(tǒng)換氣次數(shù)如表6所示。

表6 通風系統(tǒng)換氣次數(shù) 次/小時

通風系統(tǒng)除考慮換氣次數(shù)外，也應考慮排除房間余熱、余濕或有害氣體，如電池間的通風。電池間通風的目的是排除和稀釋電池充放電時所產(chǎn)生的熱量和易爆氣體。總充電功率小于或等于2 kW的電池間，應采用自然通風；總功率大于2 kW的應采用機械通風，即機械排風、自然進風。進風口應設在低處(安全區(qū))，排風口應盡量設在高處。

2.2 通風系統(tǒng)計算

風管截面積S計算見公式(4)。

S=V/(3 600v)，

(4)

式中：V為風量，V=房間容積×換氣次數(shù)，m3/h；v為風速，m/s。

2.3 通風系統(tǒng)布置

根據(jù)風管的截面積，即可得出通風系統(tǒng)各風管的大小，從而進行通風系統(tǒng)布置圖的繪制工作。通風系統(tǒng)最主要的設備是風機和風管。生活模塊采用船用低噪聲離心風機。安全區(qū)的艙室通風系統(tǒng)采用送風與排風結合，確保安全區(qū)內維持一定的正壓。危險區(qū)采用負壓通風，電池間與廚房機械排風設備一用一備。

生活模塊室內風管采用熱鍍鋅鋼板螺旋風管，室外風管采用316L不銹鋼螺旋風管。具有安裝方便，通風阻力小、通風噪聲小，適用于各種強酸、強堿等強腐蝕環(huán)境等優(yōu)點。螺旋風管更適合小模塊建造方式，滿足FPSO的使用要求。各模塊內風管等部件做到獨立安裝，所以盡可能把風管布置在走廊中，避免穿艙壁連接(風管穿艙壁連接時，設計要求高、施工精度高、安裝程序復雜)。風管連接采用內接頭，內接頭兩側分別插入兩側風管的一端，然后用密封條將其緊密固定，送排風機均安裝在左右兩側的小模塊，主風管布置在走廊內。模塊拼接時，各小模塊內風管及部件均已獨立安裝完成，只需將走廊內主管道進行連接，即可完成通風系統(tǒng)的安裝。

2.4 通風系統(tǒng)降噪

風機噪聲一般包括機械振動噪聲、電機電磁噪聲和氣流流動噪聲，風機機械振動和電機電磁噪聲都較小，主要是氣流流動噪聲，根本上解決氣流噪聲的方法是降低風管和布風器出口的氣流速度。其他降噪的措施：①設置消聲器，包括合理選擇消聲器的型式，合理使用吸聲材料，合理選擇消聲器長度；②風道及布風器末端安裝消聲風口。

3 結束語

空調通風系統(tǒng)模塊標準化，有利于縮短建造及安裝周期，降低安裝成本，便于維修及更換設備，方便管理，為生活模塊的舒適性提供了保障。

In this paper,air conditioning and ventilation system module standardization is mainly studied of the 300 thousand tons of deep water FPSO living quarter. According to the sea environmental parameters of the living quarter, equipment selection and calculation for the air condition and ventilation system are completed,and the air duct is installed,complete the calculation of air conditioning and ventilation system, install the air duct. Each module air conditioning and ventilation system can be installed independently, ready-to-mount.

modular standardization；equipment Selection；independent installation

孫遠(1989-)，男，天津人，助理工程師，大學本科，主要從事船舶與海洋平臺空調通風系統(tǒng)設計工作。

P75

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.02.016

2016-12-28