海洋核動力平臺生活區艙室環境設計

雷亞紅，郭 健，吳晨暉

（武漢第二船舶設計研究所，湖北 武漢 430064）

0 引 言

海洋核動力平臺（以下簡稱平臺）艙室環境設計是適居性設計中不可缺少的一部分。由于平臺作業周期長，平臺上的人員必須經受惡劣的氣候條件和海洋環境的影響與考驗；同時，受平臺尺度的限制，核動力裝置及其輔助設備需設置在同一船體上，工作區域和生活區域無法完全分開，使得適居性設計既是重點也是難點。適居性設計不僅需滿足基本的居住性因素要求，更要合理控制艙室的各種環境因素，人為改善船舶布置的各種條件。

1 國內外研究現狀

在軍用方面，國外的海上核動力潛艇建造技術已非常成熟，1945年就建造出了世界上第一艘核動力潛艇“鸚鵡螺”號；我國第一艘核潛艇于1970年下水。最初的潛艇無居住性可言，空間狹小、沒有床鋪；發展至今，居住性得到很大改善，不僅有個人床鋪，艙室環境控制等也有所進步。在民用方面，全世界共建造有十幾艘核動力商船，主要包括美國“薩瓦娜”號客貨船、德國“奧托漢”號礦砂船和日本“陸奧”號 試驗船等；國內目前尚無民用的水面核動力船舶。

在艙室環境設計方面，外國海軍一直在努力提高艦員的生活質量，改善艦艇的艙室環境，進行了一系列研究[1]。例如：荷蘭皇家海軍，法國、英國和北約的海軍，挪威皇家海軍等，對艦船上的居住人數進行規定；法國水面艦船艙室內部的環境設計為改善艦員的生活提供了很好的解決方案[2]；美國和英國等國家對艙室環境、色彩、照明、空氣環境、噪聲和新材料等艙室環境因素進行研究，制定出一系列用于指導艦船艙室環境設計的標準和規范[3-5]。

我國對艦船艙室環境的研究起步較晚，直到 1980年才開始制定有關水面艦船的居住性規范，且內容相對簡單，很多重要指標要求缺失。近年來，我國逐漸對艙室環境進行廣泛而深入的研究，雖然在居住性方面取得了一些研究成果，但也存在不少問題[6]。對于艦船艙室環境評價，仍主要集中在空氣質量評價、噪聲評價等單環境指標評價，綜合評價很少[7]。

綜上所述，國內民用方面的海洋核動力平臺研究尚屬空白，有必要對其艙室環境設計進行深入研究。

2 平臺艙室環境設計參考標準及案例

平臺的艙室環境設計可參考某民用船舶及某核電廠的方案，對平臺生活區進行規劃和布置。

2.1 船舶相關參考規范

平臺生活區設計需滿足船舶相關規范的要求。當前2個最重要的規范[8-9]都對艙室環境有基本要求。

國際勞工組織（International Labour Organization，ILO）《海事勞工公約》和我國海事局（Maritime Safety Administration，MSA）的《國內航行海船法定檢驗技術規則》均對艙室取暖和通風、照明、噪聲和振動及起居艙室的隔熱、水密、氣密性、艙室通道和出入口、飲用水和淡水等做出了整體要求。

2.2 陸上核電廠設計準則

陸上核電廠設計準則中與平臺生活區艙室環境設計緊密相關的內容主要包括核電廠的通風設計和通道管控設計。在對陸上核電廠進行總體布置設計時，要求將通風設計和通道管控設計等總體性布置設計要求具體落實到設計過程中。

2.3 案例對比分析

2.3.1 民用船舶案例

圖1為某船舶的總布置簡圖，表1為該船舶的生活區艙室布置說明。由圖1和表1可知：生活區分布在艉部，上甲板以上是上層建筑區域，滿足居住需求，上甲板以下是娛樂艙室，底部是機械艙室；船舶中部是貨油艙和壓載水艙；艏部是機械艙和艏尖艙等。

圖1 某船舶的總布置簡圖

表1 某船舶的生活區艙室布置

2.3.2 核電廠案例

圖2為某核電廠總布置示意。通過分析可知：核電廠的總體布置要考慮通風系統設計，以防止污染物擴散，一旦廠房內發生火災，減少腐蝕性氣體、煙氣和放射性污染帶來的損害；進行通道管控，以隔開外界的工作區和生活區等，減少生活區的噪聲干擾。

綜上所述，在對平臺的整個生活區進行艙室環境設計時，不能忽略對生活區噪聲、通風和照明等因素的合理規劃。參考民船和核電廠的布置，平臺生活區艙室環境設計需做到：布置合理，通風、噪聲、色彩和光環境等因素控制良好，保證生活區的各艙室環境舒適、溫馨；居住艙布置在上層建筑區域，嘈雜的機械艙布置在下部，安靜的生活娛樂艙布置在上部。

3 平臺生活區艙室環境設計

圖2 某核電廠總布置示意

海洋核動力平臺的總布置框圖見圖3。平臺是一個搭載有核動力裝置的新型船舶，在總體設計上需充分考慮人員的心理。由于反應堆艙區域位于平臺中部，因此在該區域與生活區之間設置過渡艙，設置醒目警示標志，并實時監測輻射劑量，使人員在心理上感覺到與堆艙區域有隔離。

圖3 平臺總布置框圖

圖4為平臺生活區總布置簡圖。由圖4可知，除需滿足一般船舶的布置要求以外，平臺在艙室設計上設置了更多的娛樂艙室，更加注重生活區的舒適性，如與居住性密切相關的通風空調、艙室噪聲等，在內裝設計上更加講究色彩和燈光對人員心理的影響。

圖4 平臺生活區總布置簡圖

3.1 平臺艙室通風系統設計

平臺生活區艙室通風空調系統設計見圖5。平臺的空調機組應能對各艙室進行通風、降溫、除濕和供暖，將艙室內的溫度、濕度及空氣成分調節到規范容許的范圍內[10-11]。

圖5 平臺生活區艙室通風空調系統設計

生活區空調系統主要由風機盤管、新風機組、布風器、組合式空調機組和組裝式空調機組(含壓縮機等)等設備及相關管路附件組成，通過風道定點送風。風機盤管、新風機組和組裝式空調機組由生活區制冷站提供冷凍水，由采暖系統提供熱水，作為冷熱源承擔生活區各空調房間的冷熱負荷。

1) 指揮甲板和上甲板上分別配置1套新風機組，居住艙室內配置若干風機盤管；

2) 主甲板上配置1套新風機組，餐廳、醫院和商店內配置若干風機盤管；

3) 廚房內配置1套組合式空調機組，對廚房操作工位進行定點送風；

4) 生活艙分為若干個分艙段，分別配置1套新風機組、若干風機盤管。

3.2 減振降噪設計

對于平臺的隔聲設計，為達到聲源與接受者隔離的目的，采取措施使平臺各艙室的空氣噪聲指標滿足規范要求。平臺生活區的噪聲源主要分為機械設備噪聲、通風空調噪聲和娛樂艙室噪聲等3類。可采用的降噪措施有：聲源隔聲設計，用隔聲結構將噪聲源封閉起來，使噪聲局限在一個小的空間內；接收者的隔聲設計，是把需保持安靜的場所用隔聲結構圍閉起來，屏蔽外面的噪聲；采用浮動地板等。

平臺減振降噪設計見圖4。根據平臺的情況：將生活區和機艙分開布置在船首和船尾，使兩者處在相距較遠的位置；將生活區中較為嘈雜的艙室布置在底層，居住單元布置在上層甲板。

平臺生活區減振降噪設計是按照動靜分區的原則，從下到上依次分割為機械設備處所、休閑娛樂處所、生活服務處所（包括洗衣房、食品貯藏、廚房、餐廳和醫院等）和上層建筑區域居住處所。

3.3 色彩設計

平臺人員的工作和生活都在海上，活動范圍狹小，會產生獨特的心理特性，色彩環境對這些人員而言尤為重要。不同的色彩環境會對平臺人員的生理和心理產生不同的刺激作用，從而對其工作效率和生活質量產生不同的影響[2]。因此，平臺色彩明度、彩度和色相的選擇需與平臺大氣、莊重、得體的風格一致，崇尚簡潔、溫馨、自然，充滿活力并洞悉細節。例如，圖6為平臺高級船員餐廳、會議室內裝方案之一：餐廳的天花板和壁板都采用米黃色，地板為木紋色，家具為木紋色和與之匹配的其他配色，輔助色、點綴色為彩度較高的紅色、墨綠色等，整體較為休閑、活潑；會議室內的天花板和壁板采用淺黃色，地板采用象征大海的點綴色，掛畫為峻嶺水墨畫，沙發和椅子采用軟包與木紋結合的設計，整體較為大氣、莊重。

圖6 平臺高級船員餐廳、會議室內裝方案效果圖

3.4 光環境設計

燈光環境的主要作用是為平臺人員提供良好的光照條件，獲得最佳的視覺效果，增加艙室環境的美感和舒適感，具有實用性和藝術性雙重價值[2]。

平臺上燈光的設計首先需滿足明視照明的需求，確保室內工作面滿足：有足夠的照度，且照度穩定而均勻；視野范圍內的亮度差不宜過大，無耀眼的眩光；技術臺、桌球面等特殊的工作面上無陰影；光色柔和，顯色逼真等。

此外，要進行藝術照明，例如：利用投射光束作為背景，突出視覺中心；利用反光頂棚改變空間感；利用不同照明方式組織室內虛擬空間；利用藝術頂棚與吸頂燈相結合的方式給大廳增添豪華感等。例如圖7所示的高級船員餐廳，休息區背景墻采用木紋裝飾板與軟包、LED燈光相結合的方式是根據電力標志變形而來的，營造獨特的視覺感受；會議室的圓形吊頂配合周圍的LED燈，營造莊重感。

4 結 語

船員長期在海上工作，生活區艙室環境的優劣直接關系到其身體健康水平和精神狀態，因此在設計平臺時，不僅要滿足規范的要求，還要對生活區的噪聲、通風和照明等因素進行合理規劃。

平臺的艙室環境設計在符合船舶和核電廠設計規范要求的前提下，參考成熟海洋平臺和核電廠案例，明確平臺生活區環境設計的目標和任務，對艙室空調與通風、減振降噪、色彩、光環境的設計進行詳述，可為平臺生活區艙室設計提供有意義的參考。

平臺生活區艙室環境設計還包括對艙室水密、氣密等因素的控制，有待做進一步的研究。