艦船艙室空氣環境的幾點思考

宋炬明

（海軍駐廣州地區軍事代表局，廣州 510260）

摘要：本文從提高艦船艙室空氣品質的現實重要性出發，分析了影響艙室空氣控制的三個方面因素和當前存在的問題，提出了優化氣流組織、加強空氣品質控制、改進艙室溫度調節、改善系統噪聲等四個構想和措施，為進一步優化艦船空調通風系統設計建造提供了基本思路。

關鍵詞：艙室空氣；控制；改進

How to Improve the Quality of Compartment Air in Naval Vessels

SONG Juming

( Navy Representatives Bureau in Guangzhou Guangzhou 510260 )

Abstract:For the importance of improving the quality of compartment air in naval vessels, this paper analyzes three factors which affect the control of compartment air and problems on the control, puts forward 4 measures including optimizing air distribution and compartment temperature adjustment, strengthening air quality control and eliminating noise from equipment to provide the reference for optimizing the design and manufacture of ventilation system for air conditioners of naval vessels.

Key words: Compartment air; Control; Improvement艙室空氣環境是艦船居住性的一個重要方面。隨著現代造船技術的進步，艦船設計建造貫徹以人為本理念不斷深入，改進艦船生活保障設施，為艦員提供一個良好的艙內生活工作環境已經成為共識，艙室空氣質量改進提高也得到越來越多的重視。

我們知道，現代水面艦船由于隱身性和防核生化武器等要求,多采用無舷窗的全封閉方式設計建造。由于艦員長年工作生活在船上，大部分時間在艙室里度過，艙室內空氣環境對艦員的身心健康、工作效率甚至戰斗力的發揮都會產生直接或間接的影響。因此，設計提供并保持一個適宜的艦船艙室空氣環境是造船界面臨的一個現實課題。

1艦船艙室空氣環境影響因素

影響艙室空氣環境一般有濕熱環境、空氣品質和氣流環境。艙室濕熱環境是指由艙室空氣溫度、相對濕度、空氣流速及艙室平均輻射溫度等因素綜合作用形成的內環境；艙室空氣品質包括客觀參數和主觀滿意度兩個方面，客觀方面是指空氣中沒有已知污染物超過有害濃度標準，而主觀方面指處于該空氣環境中的絕大多數人（通常為80%）沒有表示不滿意。其影響因素包括二氧化碳、甲醛、揮發性有機物、粉塵、細菌等污染物，以及冷熱、異味、聲光等主觀感覺；氣流環境一般指艙室送風口形式和送風參數所帶來的艙室內氣流分布，廣義上也可指艦船總體及艙室內的壓力及氣流分布情況。其影響因素包括外界氣候環境、送風參數、送回風口位置、大小，艦船總體布局、艙室大小結構，人員位置和活動等。

在上述三個方面因素中，艙室內氣流環境很大程度上影響著濕熱環境的適宜性和空氣品質的可接受性，合理的艙室氣流環境是舒適的濕熱環境和良好的空氣品質的保證。從人們體感舒適度來說，一般人更喜歡較涼爽和干燥的空氣，所以，通過降低艙室空氣溫度和濕度、優化氣流送風、清潔空氣可以使室內空氣品質保持在一個較好的狀態。

2艦船艙室空氣控制現狀

艦船空調通風系統經過多年來的技術進步和不斷改進，總體、系統設計建造和設備性能有了很大的提高。近年來，我大型水面艦船經歷亞丁灣護航等特殊任務長期惡劣工況的連續運行考驗，空調通風系統基本能夠滿足艦員生活和工作的需要。同時，結合新型艦船研制，在艙室空調氣流組織優化設計、艙室空氣凈化措施、艙室空氣噪聲控制等方面不斷進行探索嘗試，取得了較大進展，但與美軍等發達國家相比仍有不少差距：

① 艦船空調通風系統調控性能差，艙室溫濕度不能獨立智能化調控。目前艦船常用的空調通風系統采用集中式定風量調控，艙室溫度和風量無法單獨智能化調節，易出現部分艙室過冷、過熱和濕度較大等問題；

② 封閉艙室空氣品質較差。部分存在二氧化碳、苯、甲醛濃度超標，廚房油煙倒灌進入住艙等現象，導致有的居住、工作艙室異味較大；

③ 艙室氣流組織不合理。艙室布局不合理，系統風量配置不平衡，存在局部空氣流動不暢，人員感到憋悶、嗜睡等問題；

④ 艙室噪音較大?？照{通風系統產生的振動噪聲較大，影響艦員的工作和休息；

⑤ 空調通風系統自動監控水平較低。系統基本依靠手動控制，這對于減少艦員的維護管理工作量不利；

⑥ 空調通風設備及附件故障率較高。裝備可靠性較低，制冷機組軸承、密封等部件容易出現故障，水泵機械密封件壽命較短，熱交換器易產生腐蝕泄漏。

3改進艦船艙室空氣控制的幾點構想

為達到優化和改進艙室空氣控制效果的目的，應圍繞艦船空調通風系統使用需求，強化頂層設計和總體牽引，優化艙室及功能區域布局研究，注重系統設計，以提升艙室空氣品質、提高空調通風系統智能化控制、降低系統噪音為重點，借鑒陸用和民船空調通風系統成熟技術，開展關鍵技術攻關、試驗及設計建造，進一步提高艦船空調通風系統性能。

1） 突出艙室氣流組織控制

艙室內氣流組織包括從進、排氣口到艙室間空氣有效流動和艙內空氣均勻程度兩個方面，前者反應的是新鮮空氣從進氣口到達各個艙室的狀況，以及潮濕空氣從各個艙室通過排風格柵、通道，再經空調器室排出艙外的情況。后者反應的是經過處理的空氣通過艙室布風器向艙內布風的均勻程度情況。為有效開展氣流組織分析，方案設計階段就要從全艦艙室規劃的角度，采用數值計算和網絡拓撲的方法，綜合考慮影響全艦氣流組織的主要因素，提出全艦壓力梯度分布、氣流走向，以及進排風口設置的設計要求，從而為全船和各艙室氣流環境的建立奠定基礎。

2） 加強艙室空氣品質控制

提高空調艙室空氣品質主要有三個途徑，即加大新風量、空氣過濾和空氣凈化。引入外界新風可保持艙內氧氣含量，降低艙室內有害氣體的濃度。加大新鮮空氣量是解決室內空氣品質問題的有效途徑，但同時意味著空調能耗、噪音的加大，并且受到艙室空間的限制。要去除空氣中的灰塵，可采用空氣過濾器和靜電除塵囂的方法。通常設過濾直徑大于5.0μm灰塵的粗效過濾器，而對醫療艙室等特殊要求的部位則設置過濾大于1.0μm中等粒子灰塵的中效過濾器。至于靜電除塵器，它是應用電暈放電和靜電場對荷電粒子的相互作用來凈化空氣中的灰塵，是一種高中效過濾器，由于需要經常清潔，維護較麻煩，目前只在潛艇有少量應用。

空氣過濾的方法還無法清除空氣中的異味和有害化學氣體，如廚房油煙、廁所異味、設備運轉排氣和泄漏，以及船用材料等散發出的異味和有害氣體。為此，近年來在個別新造艦船的空調系統送風風管和回風管路上設置了空氣凈化裝置，可分解和消除空氣中的異味及有害氣體成分。對油煙問題，艦船上已較多應用油煙凈化裝置，利用凈化液噴淋降溫除油煙和活性炭吸附的原理，將爐灶上方集氣罩內的排氣進行凈化處理后排出艙外。

3） 改進艙室空調系統的溫濕度調節功能

采用分別對水量、風量進行調節的新型空調系統設計是解決艙內溫度調節功能的有效途徑，如風機盤管加新風系統，其特點是將風機盤管作為末端裝置布置在空調艙室內，對艙室空氣進行不斷的再循環冷熱處理，以達到維持艙室適當溫、濕度要求。風機盤管為閉式循環系統，艙室的新風需求由另處的新風系統來滿足。該系統可通過調節風機盤管的冷（熱）煤水量和風機盤管風機轉速來達調節單個艙室溫度的要求。還有一種變風量系統，設置變風量間接式空調器，通過調節轉速或增減風機導葉以調整系統送達艙室內的實際送風量，這種系統已在個別特種船舶上有應用，但系統送風量、送風溫度、新風量、送回風匹配、末端裝備等控制系統的設計和調（下轉第頁）（上接第頁）

試技術等還有待完善。

4） 推進艙室噪聲控制和治理。

艙室噪聲雖然不能劃入艙室空氣品質范疇，但直接影響人員的體感和舒適度，與艙室空氣環境密切相關。艦船艙室噪聲涉及多種因素，治理起來比較復雜。從空調通風系統來看，一類是空調通風系統產生的氣流噪聲，另一類是艙內其他噪聲源產生的噪聲。在降低空調風管系統的氣流噪聲方面，在系統設計時，應設置合適的層高和風管直徑，盡可能降低風管內空氣流速。適當增加送風風管絕緣厚度，可降低穿透到風管外的噪聲。要注意建造工藝，避免因對接不密封引起的漏風噪聲。還有一種方法，在間接式空調器的回風管上設置消聲器，同時在出風口距離空調器較近的管路設置管式消聲器以阻隔設備噪聲進入空調艙室內。

在控制艙內其他噪聲源噪聲方面，布風器作為空投通風系統的末端裝置，布置在艙室內，其消聲降噪效果直接影響艙室的噪聲，所以應盡量選用低噪音布風器；同時要注意降低布置在空調艙室內空調設備的噪聲，如對風機盤管和立柜式空調機進行減振隔噪等措施，也有助于降低艙室的噪聲。