應急響應救援船中央空調送風量計算

于 沁，余 婭，佟國志

（大連中遠船務工程有限公司，遼寧大連 116113）

應急響應救援船中央空調送風量計算

于 沁，余 婭，佟國志

（大連中遠船務工程有限公司，遼寧大連 116113）

文章以大連中遠船務工程公司承建的62 m應急響應救援船為例，分析了船舶中央空調送風量的計算過程，介紹了ABS符號HAB(WB)對室內氣候的要求，為船舶空調送風量計算提供參考范例。

應急響應救援船；HAB(WB)；空調送風量計算

0 引言

現代人類對于海洋的開發與利用都離不開船舶，隨著各種法律法規的完善，船員的生活、工作環境越來越受到重視，空調在其中扮演者重要的角色。本文主要探討船舶中央空調選型中的難點，送風量是怎樣計算的。

本文的應急響應救援船總長62 m，專門為海上鉆探設備和生產平臺提供配套服務，此船有一個特殊的船級社符號HAB(WB)，其中對室內氣候有具體的要求，本文會結合船舶設計實用手冊[1]、ISO 7547[2]、HAB(WB)[3]中的要求來計算中央空調送風量。

1 HAB(WB)對室內氣候的要求[3]

ABS船級社的符號HAB(WB)是旨在提升船員日常工作生活的環境而確立的標準，包括船舶的內裝設計要求、震動、噪音、室內氣候、照度的要求。其中室內氣候的要求與中央空調送風量計算密切相關，主要有6個方面。

1.1 溫度要求

HVAC（加熱、通風、空調）系統能夠維持房間的回風溫度為：冬季：20℃～25℃；夏季：22℃～27℃，本船規格書中要求夏季和冬季室內溫度均為22℃，但在實際計算中，為了滿足“最不利情況”這一條件，冬季室內溫度選取25℃，夏季室內溫度選取22℃。

1.2 相對濕度要求

HVAC系統能夠維持房間的相對濕度為30%～70%。本船規格書中要求室內相對濕度為50%。夏季空氣濕潤，室外空氣經過空調的處理就是降溫除濕的過程；冬季空氣干燥，需要啟動空調上的加濕模塊，才可以滿足相對濕度要求。

1.3 圍蔽處所的豎直溫度梯度要求

甲板上100 mm處的溫度與1 700 mm處的溫度之差必須維持在 3℃以內。艙室內采取布風器均勻送風，艙壁和甲板按需敷設保溫絕緣，來滿足此項要求。

1.4 風速

房間內測量點處的風速不能超過0.5 m/s。設計時根據布風器風量限制，合理確定布風器個數，選取盤式散流器的布風器，使空調風沿著天花板四面散風，布風器布置在房間中央處，以滿足風速要求。

1.5 居住艙室水平溫度梯度

居住艙室的內側艙壁表面溫度與房間平均溫度之差小于10℃。此處居住艙室內側艙壁表面溫度應指靠床一側內裝板的表面溫度，測量點要求為床上300 mm處。布置床時要考慮靠床一側艙壁的保溫效果，盡量選擇艙壁兩側溫差不大處布置，以滿足此項要求。

1.6 換氣次數

圍蔽處所的換氣次數至少為6次/小時。本船規格書中要求的換氣次數為：

居住艙室：10次/時；餐廳：15次/時；廚房：45次/時；公共衛生間：15次/時；駕駛室：15次/時。滿足HAB的要求。

2 中央空調送風量計算[1-2]

中央空調送風量計算首先要計算每個空調艙室在夏季工況和冬季工況下的冷熱負荷，繼而算出冷熱負荷所需的熱平衡風量，還有每個空調艙室人員所需新風量和為滿足艙室換氣次數所需的風量，四者中最大值即為該艙室所需空調送風量。

2.1 空調艙室冷熱負荷所需熱平衡風量

對于夏季工況，艙內得熱量來自圍蔽處所傳熱、太陽熱、人體熱、照明熱和設備熱以及食物熱。對于冬季工況，只考慮圍蔽處所的傳出熱量。

2.1.1 圍蔽處所傳熱

式中，ΔΤ為艙壁兩側的空氣溫差，K；Kv為Av面積的傳熱系數，W/(m2·K)；Av為扣除舷窗和矩形窗（透光尺寸+200 mm）后的面積，m2；Kg為Ag面積的傳熱系數，W/(m2·K)；Ag為舷窗和矩形窗（透光尺寸+200 mm）的面積，m2。

2.1.2 太陽熱

式中，Av為日照面積，不包括舷窗和矩形窗，m2；k為Av部分的傳熱系數；ΔTr為表面受太陽輻射引起的溫升，淺色豎直表面溫升12 K，深色豎直表面溫升29 K，淺色水平表面溫升16 K，深色水平表面溫升32 K；Ag為暴露在太陽輻射中的玻璃面積（凈開孔面積），m2；Gs為每平方米玻璃表面的受熱量，W/m2。清潔玻璃Gs=350 W/m2；清潔玻璃內部有遮陽Gs=240 W/m2。位于角隅的艙室，應選用最大φs值的那個表面來計算太陽熱。Av以外的表面，由于起貨甲板的遮陽或其它遮陽設施，應以太陽入射角45°來計算太陽熱。

2.1.3 人體散發熱量

式中，qp為每個艙室內計算人數人體發熱量，W；qps為每個艙室內計算人數人體散發顯熱量，W；qpL為每個艙室內計算人數人體散發潛熱量，W；q'ps、q'pL為人體散發的顯熱量、潛熱量，W；np為每個艙室內的計算人數。

本文對人體熱取值為：當人員坐著休息時，顯熱70 W，潛熱50 W；當人員中等強度活動時，顯熱85 W，潛熱150 W。

2.1.4 照明熱量

利用日光的處所，照明的附加熱可忽略不計。無日光的處所，照明熱負荷按船東建議或有關權利機構規定的額定功率計算。當船東或有關權利機構對額定輸出功率沒有規定時，一般每平方米地板面積普通燈光發熱量估算為：船員艙、住室等，白熾燈15 W/m2，熒光燈8 W/m2；餐廳、公共艙室，白熾燈20 W/m2，熒光燈10 W/m2；健身房、娛樂室等，白熾燈40 W/m2，熒光燈20 W/m2。

2.1.5 艙內設備發熱量

電氣設備、電子設備的發熱單元設置在艙內時，發熱量計算要考慮這些設備的功率、使用時間及同時使用系數，然后折合成持續功率計算。冰箱的輸出功率，除了船東另有規定外，按每升貯藏量容積0.3 W考慮。其它的散熱源，如一天中短時使用的設備，在船東有規定時才予以考慮。對一些短暫時間使用的電氣設備，如收音機、電視機及熱水壺等的散熱則忽略不計。

2.1.6 食物熱

通常貨船船員餐廳熱負荷計算時，食物熱忽略不計。計算客船旅客餐廳熱負荷時，平均每人的食物熱可參考下列數據，并要考慮同時使用的人數。艙內食物全熱量、顯熱量和潛熱量為：食物全熱：17 W；食物顯熱：8.5 W；食物潛熱：8.5 W。

2.1.7 空調艙室冷熱負荷所需熱平衡風量計算

2.1.7.1 夏季工況各艙室熱平衡所需送風量

2.1.7.2 冬季工況各艙室熱平衡所需送風量

2.2 新風量計算

根據ISO 7547要求，新風量按該處所設計人數每人不小于0.008 m3/s來計算。本船規格書要求新風量占總風量至少30%，本文取新風比為50%，計算如下：

式中，qvf為滿足最小新鮮空氣量要求的送風量，m3/h；為每人每小時最小外界新鮮空氣量，m3/h；np為艙室內計算人數；a為新風比。

2.3 換氣次數所需風量

本船規格書中要求的換氣次數為：居住艙室：10次/時；餐廳：15次/時；廚房：45次/時；公共衛生間：15次/時；駕駛室：15次/時，規范HAB中要求至少6次/時。其中廚房的45次換氣次數，其中15次換氣次數由空調通風完成，其余30次換氣由機械通風完成。風量計算公式如下：

式中，qvc為通風量，m3/h；nc為換氣次數，次/時；V為通風艙室容積，m3。

2.4 中央空調送風量確定

本船共有34個空調艙室需要中央空調供風，艙室的外部氣候條件為：夏季，室外30℃，相對濕度：70%，室內要求為22℃，相對濕度50%；冬季，室外-10℃，室內 22℃。首先根據式(1)～(5)計算出每個空調艙室的夏季工況熱平衡所需送風量和每個空調艙室冬季工況熱平衡所需送風量；根據式(6)計算出每個空調艙室所需新風量qvf；根據式(7)計算出每個空調艙室滿足換氣次數要求所需的風量qvc，四個值中最大值為此空調艙室所需空調送風量，然后 34個空調艙室所需空調送風量相加即為中央空調送風量，本船中央空調送風量為16 430 m3/h。

3 結論

依托大連中遠船務工程公司應急響應救援船項目，以中央空調送風量計算為范例，對船舶中央空調送風量的計算流程進行了系統的研究分析。隨著船東、船級社和海事組織對船員生活環境的日益關注，艙室內的空氣調節也會越來越重要。希望本文可以為船舶中央空調送風量計算提供參考。

[1]中國船舶工業集團公司.船舶設計實用手冊(第三版)[M].北京： 國防工業出版社,2013.

[2]Ship and Marine Technology - Air-conditioning and Ventilation of Accommodation Spaces - Design Conditions and Basis of Calculations： ISO 7547[S].2002.

[3]ABS.ABS Guide for Crew Habitability on Workboats[S].2014.

Supply Air Volume Calculation of Central Air Conditioner on Emergency Response Rescue Vessel

YU Qin,YU Ya,TONG Guozhi
(Dalian COSCO Shipyard Co.,Ltd.,Liaoning Dalian 116113,China)

Taking 62 m emergency response rescue vessel as an example,the paper analyzes the supply air volume calculation of central air conditioner on ship.It introduces the indoor climate requirements of ABS notation HAB(WB).The paper offers an example of supply air volume calculation of air conditioners on ships for reference.

emergency response rescue vessel; HAB(WB); supply air volume calculation of air conditioner

U662

A

10.14141/j.31-1981.2017.05.013

于沁（1987—），男，助理工程師，研究方向：常規船舶及海工項目的設計與建造技術。