DSV潛水支持船生活區空調系統設計

林煥泉 張家茂 付慶義

摘? ? 要：DSV潛水支持船的生活區具有空間小、層高低、房間密等特點，而且生活區對噪音震動等舒適性要求極高，需要滿足DNVGL規范中COMF-V（3）要求。本文以已完工并交付的DSV實船為例，對其生活區空調系統設計的難點及解決方案進行介紹，為類似船舶的空調系統生產設計提供參考。

關鍵詞：DSV;生活區空調;設計;密性

中圖分類號：U674.98 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： The accommodation of the diving support vessel （DSV） has the characteristics of small space， small floor height and dense rooms. Moreover， and the accommodation has very high comfort requirements for noise and vibration， so it needs to comply with the requirements of COMF-V? （3） in DNVGL rules. Taking the completed and delivered DSV as an example， this paper introduces the difficulties and solutions of the air conditioning system design in the accommodation， which provides a reference for the production design of the air conditioning system similar to the vessel.

Key words： DSV; Accommodation air conditioning; Design; Tightness

1? ? ?前言

DSV潛水支持船作業水深可達水下300 m，如采用機器人作業水深可達3 000 m。由于其功能特殊、系統復雜、設備繁多而導致船上各系統有別于傳統船舶的系統。船上生活區空調系統作為一個為船員提供舒適性環境的系統，其重要性不言而喻。如何設計好該系統已成為船東衡量船廠設計能力的重要指標。

2? ?DSV潛水支持船生活區空調系統設計要求

DSV潛水支持船主要參數如下：型長120.8 m、型寬25 m;配備有5x2 851 kW發電機組、2x3 500 kW全回轉主推進器、2x1 930 kW側推和1 500 kW全回轉伸縮槳。此外，船上還擁有雙飽和潛水鐘、雙高壓逃生艇、無人值守機艙、一人橋樓、DP2動力定位等系統;能夠在無限航區航行并具備寒帶作業能力，最大可搭載并支持24名飽和潛水員進行300 m水下安裝、檢查、維修、打撈等作業。

該船生活區共有七層甲板，居住艙室分布在其中5層甲板上，共配備有單人間28個、雙人間51個，可滿足130人居住要求。出于對船的穩性及靈活性等方面考慮，生活區的空間狹小、層高較低;生活區空調系統設計要求的室外溫度為-20 ℃～ 45 ℃、相對濕度45%;室內溫度要求保持夏季最高25 ℃、冬季最低20 ℃、相對濕度50%;生活區需滿足DNVGL規范中的COMF-V（3）要求，對高級船員艙室噪音要求不超過50dB、震動量不超過3 mm/s。

3? ? DSV潛水支持船生活區空調系統簡介

DSV潛水支持船生活區空調系統，主要由放置于主甲板下冷媒水間的兩套冷水壓縮機組（每套機組提供船上所需冷負荷的60%，冗余20%）、三套分別位于生活區的主甲板、船長甲板、駕駛室甲板空調機室的AHU以及位于各個房間的若干風機盤管組成。

系統的主要原理（見圖1）為：冷水機組產生冷媒水，利用其作為媒介，通過兩臺冷媒水泵（一用一備）輸送到各個AHU和風機盤管進行熱交換。

為了保證各個制冷裝置有充足的冷媒水，在各裝置冷媒水進口處加裝流量調節閥，可根據水平衡計算的流量對每一個裝置的冷媒水流量進行設定，以避免發生搶水情況;生活區中的三臺AHU將處理過的空氣（制冷/制熱/除濕），通過預絕熱螺旋風管分配到各個房間;各房間通過門上的格柵排風到走道，走道處設置集中回風到AHU，一部分風通過房間內的衛生單元排風系統排出，使得整個生活區風量達到平衡狀態;對于部分高級船員艙室，每個房間單獨加裝一臺風機盤管，以更好地進行房間的空氣調節。

系統各主要設備參數如下。

（1）冷水壓縮機組

制冷量：658x2 kW

制冷劑：R-134 a

冷媒水進出口溫度：12/6 ℃

（2）AHU

AHU-1：

風量：10 270 m3/h

機外余壓：1 200 pa

制冷量：55 kW

AHU-2：

風量：24 580 m3/h

機外余壓：1 800 pa

制冷量：174 kW

AHU-3：

風量：16 440 m3/h

機外余壓：1 800 pa

制冷量：323 kW

4? ? DSV潛水支持船生活區空調系統設計的難點

（1）層高低、空間狹小

傳統的船舶生活區一般層高較高，并且設有空調風管專用送風管道及回風管道，從上往下貫穿整個生活區，每層生活區的空調從主空調風管分支管到各個房間。DSV潛水支持船生活區共居住130人，房間分布在5層甲板上。其中：每層甲板的層高僅2700 mm、大梁高度為400 mm、凈高為2 200 mm，這意味著大梁與天花板之間的間隙僅為100 mm;因船型較小，生活區沒有任何空間可用于上下貫穿的結構風道;存放AHU的房間也十分狹小。這些對于AHU與空調風管布置無疑增加了許多難度，而且在傳統船舶生活區中，電纜、空調風管的布置順序為電纜走梁上、風管走梁下。但如果DSV也采取此種布置，則因空間問題會導致后期拉放電纜時受到下方風管的制約而導致施工困難;如果將風管布置在大梁上，又會因為風管穿梁的開孔過大而導致結構強度不滿足要求。因此，空間及層高的問題是制約DSV生活區空調系統設計的一大難點。

（2）噪音等級要求高

根據建造規格書要求，生活區空調系統不僅需滿足常規的舒適性要求，還需滿足DNVGL規范中入級符號COMF-V（3）的要求，該入級符號對噪音及震動的要求比普通船舶生活區高出不少，如表1、表2所列。

（3）空調風管的密性試驗難度大

一般船舶的風管密性試驗是通過煙霧試驗來進行檢查。煙霧試驗雖然一定程度上能檢查出泄漏處，但因鼓風機的壓力往往比實際AHU風機的壓力小，因此在做煙霧試驗時風管所承受的壓力比實際運行時要小，這可能會導致實際運行后仍有遺漏之處;而DSV潛水支持船生活區空調風管眾多、排列十分緊湊，一旦密性試驗不成功，則無法完整的查出空調風管潛在的泄露之處，在今后運行時發現泄露會很難進行修補。

5? ? 針對生活區空調系統設計難點的解決方案

（1）細分風管、控制風量

針對DSV潛水支持船生活區的空間小、層高低等特點，船廠把空調風管進行細分，將送風和回風系統的每根風管風量控制在600 m3/h左右，單根風管只負責兩個房間的空調通風。這樣做的優點是：一方面將風管的通徑變小了，最大的通徑不超過PR160，因此可以更加靈活地布置在各房間角落或者裝修板中間;另一方面是風管風量和風速減少了，從而使得風管的噪音變小了。船廠還在各個送風管及回風管上均設置了長度600 mm的消音器，進一步地有效消除噪音，使噪音水平大大降低。

船廠還對AHU進行重新布置，并修改其檢修門的開啟方式及位置，最終使得AHU可以布置下去。但是盡管如此，對于靠艙壁一側的螺栓仍然無法安裝。經過各種考慮分析，最終確定在艙壁上開手孔、增加手孔蓋，以便于安裝AHU。

此外，為了解決后期電纜拉放的困難，將風管布置在大梁上、電纜布置在大梁下。由于風管被細分為通徑不大于PR160，且大梁在設計時加高100 mm，從而使得風管可以直接穿梁走而不破壞結構的強度。這種方法有效地解決了后期電纜的托架施工及電纜拉放等難題，避免了以往拉放電纜需反復拆除已安裝風管的不利局面。

（2）優化選型、降低噪音

為了使生活區的空調通風系統滿足DNVGL規范中入級符號COMF-V（3）要求，船廠在設計開始就與廠家進行了深入的研究及討論，最終根據風機的功能、工況的不同進行了針對性的選型。比如：機艙風機及AHU風機選擇了變頻風機，這樣可以通過壓差傳感器根據內外壓力的不同對風機進行無級轉速調節;并且在機艙內增加了溫度傳感器，當機艙溫度超過45 ℃時，傳感器將信號反饋到控制箱，控制箱自動將風機調整到全速運轉;再如，廚房以及潛水氣瓶間的風機則選用了了雙速風機，在正常情況下使用低速運行，在煮飯或者氣體泄漏時則高速運行;對于其他處所的風機，在滿足風量及壓頭的情況下，盡量使用低速風機。通過一系列有目的地對風機進行細分選型以及合適的控制，使得噪音得到有效控制，滿足了COMF-V（3）的噪音要求，同時也大大的降低了運營成本。

（3）引入先進打壓系統

對于空調風管系統的密性試驗，改變以往煙霧試驗方法，引進歐洲DW143風管測漏標準，并重新編制了以打壓為主要手段的密性試驗工藝。其主要原理為：將風管一端封閉，利用壓力儀器設定好一定的壓力（一般設定為風管的工作壓力），利用風機維持這種壓力值，使系統不斷輸入空氣。當系統平衡時，風機注入壓力儀器空氣的流量與密閉管道的泄露流量相等，因此可測得泄漏風管的流量。

實際試驗時，船廠還對生活區送風及回風管進行編號，并使用2 000 Pa的壓力進行逐一打壓;對于其他系統風管使用1 200 Pa壓力進行打壓，使得風管在設計壓力的工況下進行測漏，這樣可以更好地在天花板未封板之前就檢查出是否存在漏風情況。對有泄露的風管修改替換，以保證后期風量試驗完全滿足設計要求。

6? ? 結語

DSV潛水支持船生活區通風空調系統的成功設計并實際運用到招商局重工建造的一系列同類型船舶中，有如下兩方面的積極意義：

（1）從設計角度來講，解決了該類型船舶生活區空間緊張、層高低、管路難布置等難題，有效的對生活區噪音進行了控制。不僅為潛水支持船的順利交付提供了重要的保障，也為今后船廠建造相關船型甚至更高要求的豪華游輪生活區空調系統設計，提供了重要的設計參考案例。

（2）從經濟角度來講，優化創新后的空調風管布置更加節省材料成本;因大量使用了小管徑的螺旋風管也使得安裝更加方便，螺旋風管均為成型管，無需預制、額外包覆保溫棉;風管走在梁上，避免了因施工誤差導致與天花板干涉等修改，大大減少修改量，且避免了與電纜拉放的交叉作業。通過已完工交付的項目的成本來看，大大的減少了項目的施工費用。

參考文獻

[1] DNV船級社規范[S]. 2015-1.

[2] DW143 風管漏風量測量實用指南.倫敦.波普爾頓，2000.