3 000 t自航起重船空調系統設計淺析

劉 佳

（中國船舶及海洋工程設計研究院 上海200011）

0 引 言

隨著海洋石油開采和礦產資源開發的日益升溫，海洋作業工程船的市場需求越來越大。大型起重船工程船的船員配置和工作環境較為特殊，空調系統的設置同常規船舶相比有其特殊性。同時，由于IMO和相關海事組織制定的國際公約、規范的日益完善，國內造船水平和設備技術的不斷提高，船東對船上空調系統的舒適性和經濟性的要求也越來越高。

3 000 t自航起重船是一艘具有動力定位和錨泊定位功能的自航大型全回轉起重船，航行于無限航區并可在無限航區作業。主要用于水下沉船、沉物的搶險救助打撈吊重，配有大抓力抓斗，能進行快速水下清障打撈。本船還能用于海上大件、模塊、導管架的起重吊運及吊裝。

本文以3 000 t自航起重船的空調系統為例，介紹了此類工程船的設計思路。

1 設計參數的確定

本船采用舒適性空調，旨在改善船員的居住條件，以提高其工作效率。

根據全船技術規格書規定，本船為無限航區航行和作業的起重工程船，船舶自持力為60天。全船共設240個床位，分兩個居住區域，其中船員居住區有42人，施工人員居住區有198人。另設一間娛樂室，可增設八個臨時床位。本船的居住區共設七層甲板，其中一層為駕駛/集中控制室，此外，還有兩層船員起居甲板、三層施工人員起居甲板、以及一層直升機平臺，并設有值機室、候機室等。表1為空調系統設計參數。

表1 本船空調系統設計參數

考慮到本船可能在中東地區海域航行、作業，鑒于該海域夏季的炎熱氣候，船東曾提出空調系統夏季艙外設計參數為干球溫度45℃、相對濕度70%。無限航區常規設定與中東地區海域，尤其是紅海、亞丁灣、波斯灣等屬于全球最熱海域，極端氣候條件下，夏季室外溫度超過45℃。不過按照自然統計規律，在最高氣溫出現的同時，不可能同時出現高相對濕度，因而表現出高溫而干燥的氣候特點。

我國標準 《船舶起居處所的空氣調節與通風——設計參數和計算基準》（GB/T13409-92）中規定，無限航區船舶夏季艙外干球溫度35℃、相對濕度70%，但另有如下注釋“適用于無限航區船舶，對于有限航區船舶，可根據各航區具體決定。”

國際標準化組織頒布的《船舶起居處所的空氣調節與通風——設計參數和計算基準》（ISO 7547），規定了該標準的適用范圍是“除極端冷和極端熱的氣候之外”的氣候條件。

針對本船，如果按照船東提出的設計參數配置空調設備，就會大大增加設備的初投資和維修保養費用，在未來的使用過程中還需要投入大量的人力物力管理維護設備。況且，本船除了中東海域，還有可能在世界其他海域和中國各海域作業，因此，若按照極端天氣設定的室外參數就過高了。

兼顧船東的要求與船舶空調系統初投資和長期運營的經濟性，故選用夏季艙外干球溫度40℃、相對濕度70%這一較為合理的設計參數，詳見表2。

表2 實際采用參數與船東要求參數之比較

2 空調方式

本船機艙監控室及艉部休息室、機艙變頻器艙、主推電機變頻器艙、健身房均采用獨立式水冷柜式空調機（帶制冷壓縮機、直接蒸發式、環保制冷劑R404A），值機室、候機室采用分體風冷立柜式空調機，其余空調區域則采用單風管一次回風、定風量間接蒸發式集中中央空調，即通過風管系統將空氣在間接式空調器內一次處理（熱、濕、過濾等）后送至各被調艙室，以維持一定的艙室溫（濕）度。夏季由冷水機組提供冷媒水，冬季則采用電加熱方式，另以濕膜加濕器加濕。

由于本船結構緊湊、甲板層數多、船東有居住分區的要求，因此空調冷源采用了間接蒸發式系統，冷量通過冷媒水來進行分配和輸送，有利于冷源集中設置和管理，并做到船員區域和施工人員區域空調系統互為備用，增加系統的可靠性。這種布置還有保證艙室層高、減少空調設備占用面積以及降低噪聲等優點。

3 主要空調設備的配置

3.1 實施集中空調的區域

·全船生活住艙；

·駕駛室；

·各類會議室；

·各類餐廳；

·醫務室及病房。

3.2 實施局部空調的區域

·機艙監控室及艉部休息室（獨立式空調）；

·機艙變頻器艙；

·洗衣室（局部定點空調送風）；

·廚房（局部定點空調送風）；

·艉部主推電機變壓器艙（獨立式空調）；

·值機室及候機室（風冷分體立柜式空調）。

中央空調冷源采用兩套船用螺桿式冷水機組，中央淡水冷卻。

中央空調熱源采用電加熱。

設冷媒水泵3臺，其中2用1備，供中央空調冷/媒水循環用。

船員區域和施工人員區域空調設備配置如表3所示［1］。

表3 船員及施工人員區域空調設備配置

經過仔細核算和反復調整，制冷供水系統做到了制冷負荷船員區域和施工人員區域的基本平衡，使船員系統和施工人員系統配置設備相同，可以獨立運行和控制。本船無施工人員居住的期間，可以關閉為其服務的整套空調制冷及供水系統，以實現環保節能。由于兩個系統制冷負荷相近，因此可互為備用，提高了系統的可靠性。

4 結 論

本文以3 000 t自航起重船空調系統設計為例，介紹了空調外界環境參數的選取、制冷方式的選用和系統備用這三個在此類工程船舶設計中需要注意的問題，供業界同仁參考。

［1］中國船舶工業總公司編.船舶設計實用手冊（輪機分冊）.［M］.北京：國防工業出版社，1999.