船舶空調通風設計和建造的相關問題研究

摘 要：船舶需要專業工作人員對其進行管理，要保證管理工作的有效性，就必須要滿足一定的條件。對于工作人員而言，良好舒適的環境是有效開展工作的前提。船舶通風設計的目的就于此。本文就船舶空調通風設計和建造的相關問題研究作簡要的闡述。

關鍵詞：船舶通風設計；建造；問題研究

通風設計的目的就在于為工作人員提供一個良好的工作環境，同時也為船舶設備創造一定的條件，便于高效正常的運行。總體來說通風設計的作用可以總結為以下幾個方面。一是帶走船舶內部的熱量，設備在運行過程中會產生一定的熱量，從而對工作環境及設備造成一定的影響，通風既是保證設備也是保證人員能夠正常工作。二是為燃燒設備提供一定量的空氣。三是通過空氣交換，保證船舶內部空氣的質量，保證工作人員身體健康。最后一點則是防止火災及爆炸事故的發生。

一、通風系統的分類

船舶通風主要包括了主機艙，鍋爐艙，輔機艙，居住艙室。 按照用途劃分，可分為通風和空調兩個類別，通風主要用于機械處所或者需要空氣流通的場所，空調則是可以調節冷熱溫度的，多數用于居住艙室和需要恒溫的場所；從通風的動力進行劃分，又可以分為機械通風與自然通風兩個類別。前者是利用風機產生壓力從而使空氣產生流動，后者則主要是利用

自然風壓、空氣溫差、空氣密度差等條件下形成的壓力使空氣產生流動。從風速來分不同位置的風速不同。比如在機艙，低速通風是指風速在10米每秒以下，數值介于10至20之間時為中帶通風，高于20米每秒時為高速通風。

二、通風系統的構成

通風裝置主要同兩部分構成，進氣與排氣通風裝置。前者主要由風帽，防火擋板，風管，軸流風機，單元空調，送風口與調節風門。后者主要由排風口，排風機，風帽，防火擋板等四部分組成。通風管系在布置形式方面主要有三種。其一是以主管為主，該種模式下投資較小，占地面積也較小，布置較為合理，船舶通常采用的是此種方式。其二則是以支管為主，支管與主管相連，該種模式船舶采用的較少，主要在于布置方面存在一定的不合理性，同時占用的空間也較大。其三則是將二者結合在一起的布置方式，主管成環形，支管與主管相連，此種模式同樣較少采用，占用空間大的同時，管道末端的風量與風速容易產生變化。

機艙通風管有矩形與圓形兩種，二者各有優勢。前者在于長度相同情況下，圓形的面積較大，節約材料的同時操作也較為簡便，不足之處在于破損率較高。后者優勢在于形式靈活，更加適合于復雜的環境中。艙室風管也有矩形與圓形兩種，但由于艙室風管多為空調風管，有絕緣要求，所以多數采用標準的螺旋風管。

三、通風系統設計

（一）設計的流程。首先是通風量的確定。通風量包括了設備在運行過程中的散熱及燃燒散熱。在確定了通風量之后就需要對流量進行分配，目的在于使船舶艙內形成良好的環境，防止熱量聚集。

再者是對相關數據進行計算，如通道的阻力，其中又包括了多個方面，該數據會受到多個力的作用，同時受到材料的影響及風速的影響，之后要選擇合適的設備。最后需要對之前的過程進行相應的核算，避免存在失誤。

（二）設計準則。風量的分配要有一定的依據并且要經過相應的計算，比如，頂棚占比5%，機艙平臺則會占到二分之一，主要的設備要占到30%左右。出風口在布置時，應該在增壓器進氣處的附近或者是經常會操作維修的場所，出風口應該避免直接對著散熱設備及其它的一些設備。通風機供風時，需要設置有排風風機，風機布置要避免海水入侵，并維持抽風系統內的壓力正常。空調風的出風口，也要考慮它的實用性，比如不要布置在床的上方，還有座椅的上方，避免給人不舒適的感覺，還有不能布置的距離出風口太近等等。

四、建立相應的通風模型

要想得到最準確的數據就要通過建模進行相應的計算。建模通常使用的CAD軟件，相對較于其它的軟件，有其自身獨特的優勢。模型的建立首要工作是船體模型結構設計，之后是設備及零部件建模工作，此環節主要考慮到的是大尺寸，高散熱量的設備，艙內的管路及線路產生的影響可以忽略。設備確定后要保證一定的精度，為了計算方便可以進行適當的改動。完成前兩個步驟后就可以對機艙的三維結構進行布置，在必要時可以對模型進行簡化處理。建模工作完成后經過計算就可以得出相應的數據。

建模工作這完成后，還需要對通風結果進行分析，并對存在的不足之處進行相應的優化，比如船舶艙內部的溫度場的分布，艙室內部的氣流速度場。常見的優化主要有以下方面，進風口的尺寸位置，排風口的位置及角度優化。

五、機械式通風系統面臨的問題

通風系統在整個船舶都有分布，設計的核心問題就在于不同區域對風量的實際需要及系統實際的送風量。另外一個問題就是系統設計對于復雜并且多變的實際情況難以有效的應對。船舶在運行過程中出現的情況無法預計，氣候，環境，設備自身問題都會對系統產生一定的影響。系統在設計時，考慮到這些問題，但是無法做到完美，設計時可以考慮自動化控制，以保證在復雜環境設備能夠正常運行。

通風系統制造主要有兩個方面，零部件加工與裝配。機械式通風系統涉及到的零部件有通風管道，風扇，泵送，閥門系統與鼓風機。以上零部件構成了整個系統的流通網絡與控制節點。系統主要通道就是管道，為了防止使用過程中，在多方面因素共同作用下管道出現問題，如損壞與堵塞。在材料選擇方面就要進行嚴格要求，選擇特殊材料。材料選擇只是基礎性工作，后期還需要進行大量實驗。材料選擇與實驗既要考慮到質量方面因素，同時也要考慮到成本方面。

風扇系統的作用在于對管道內部的空氣進行實時調節，通過風扇的順、逆時針作業，達到對風速調節的目的，滿足不同情況下的通風要求。風量控制的關鍵就在于閥門系統，同時也是在特殊情況下對整體進行調節的關鍵，也是整個系統中制造難度最大的。考慮到通風系統的位置，一旦安裝工作完成，進行更換維修時就會耗費大量時間，因此在安裝過程中對質量有著相當高的要求，避免為后期留下不必要的麻煩。在管道安裝工作中最重要的就是密封性，精度，要保證涉及到的各項參數都沒有問題。部分關鍵零部件自主水平難以達到預想的效果，技術依賴于他人，這也是通風系統設計工作存在的問題之一。

六、結語

通風系統設計是整體設計中的重點、難點，不僅關系到工作人員健康、工作順利開展，也關系到設備正常運行。不同設計者理念方法不同，但是在某些原則方面是一致的。設計工作要考慮到多方面的問題，既有安全方面也要有實用性方面，同時還要符合相關的質量標準。

參考文獻：

[1]郭昂；郭衛杰；王馳明等.船舶機艙機械通風數值模擬分析和優化設計[J].中國艦船研究，2014（03）.

[2]朱清.船舶機艙機械通風的計算與氣流組織分析[J].交通節能與環保，2011（01）.

[3]金小闖；蔣合葉；黃林峰.船舶艙室通風設計與分析[J].機電信息，2013（24）.

[4]曾宏強；周新.船舶機艙通風系統設計方法對比分析研究[J].中國造船，2016（02）.