某4000TEU集裝箱船冷空通設計總結

蔣烈文

（上海船廠船舶有限公司，上海 202164）

0 引言

船舶冷藏、空調和通風（以下簡稱：冷空通）專業的圖紙雖然數量不多，但冷空通設計的工作量巨大，在詳細設計過程中，船廠需根據船舶實際情況，對設計院或設計公司提供的圖紙（尤其是風道布置圖紙）進行大量的優化。本文以為某公司建造的 1艘 4 000 TEU集裝箱船為例，進行冷通空設計總結。該船為近海航區集裝箱船，主要用于集裝箱運輸，1個航次約21天。由于航行周期較短，船員在航海期間所需食物不多，所以沒有必要配置冷庫，而是配置了3臺容量為1 500 L的冰柜。本船配備1臺中央空調、1臺水冷全新風廚房柜式空調、2臺水冷集控室空調和2臺風冷分體式駕駛室空調。通風方面，只有裝載危險品的NO.1和NO.2貨艙采用機械抽風和自然進風，其它貨艙均不裝危險品，只采用自然通風[1]。

關于風量、制冷量的計算以及空調、風機選型設計等，本船與其他船舶相差無異，在此不做描述。本船的冷空通設計難點在于空調風道和貨艙風道的布置，風道的設計既要滿足CCS規范和SOLAS公約的要求，其風量和噪音等也應符合相應要求，此外，應結合整條船的總體布置，盡量減少大的改動，巧妙地設計風道走向。在這一方面，船廠做了許多優化，對風道的優化也成為本船冷空通設計的亮點。

1 風道設計優化

1.1 對空調風道的調整

設計公司原始供圖見圖1，船廠綜合平衡優化后圖紙見圖2。

設計公司提供的布置圖中，空調送風風道 S/P和空調回風風道R/P采取縱向布置（沿船長方向），這樣布置的缺陷主要有2點：

1）空調送風風管S/P和回風風管R/P需要經過機艙棚，會占據機艙棚很大一部分空間（見主甲板平面圖機艙棚區域的1 200×400×5方風管和A甲板平面圖機艙棚區域的PR250螺旋風管），而機艙棚內本來就要布置主機排氣管、發電機排氣管、焚燒爐排氣管及上建消防管等各種管系，這樣會對機艙棚管系及其他舾裝件的布置造成非常大的壓力。

2）空調送風管為上建區域服務，而現在送風管要經過機艙區域，根據SOLAS公約要求，用于起居處所的通風導管穿過A類機器處所時，A類機器處所內的導管需隔熱至 A-60級標準[2]。圖 1中繞道機艙棚的1 200×400×5方風管和 PR250螺旋風管必須隔熱至A-60標準，這增加了材料成本和施工難度。且按照常規設計慣例，居住區域的風管與機艙區域最好相互獨立，這樣可減少安全隱患，同時方便日后風管維修。

經過綜合考慮，將空調送風風道 S/P和回風風道R/P改成橫向布置（沿船寬方向），具體的修改見圖 1和圖 2的云線圈出部分。修改之后，空調送風方風管和回風圓風管不用繞進機艙，直接連接送風風道 S/P和回風風道R/P，既縮短了風管長度、節省了機艙棚空間，又降低了施工難度、減少了安全隱患。

圖1 優化前的空調風道

圖2 優化后的空調風道

1.2 對于NO.1和NO.2貨艙橫隔艙風道的調整

設計公司原始供圖見圖3，船廠綜合平衡優化后的圖紙見圖4。

圖3 優化前的貨艙橫隔艙風道

圖4 優化后的貨艙橫隔艙風道

設計公司在對本船進行初步設計時，為了最大限度地較少配置、節約建造成本，將船長壓縮到了極限，方式之一就是將橫艙壁的長度壓縮到只有兩檔肋位，每檔肋位只有650 mm，兩檔肋位長度1 300 mm，去除肋板的加強筋后，實際最大的利用空間大約只有870 mm。按照這樣的設計，的確可以節省不少船體鋼材，但卻給通風設計造成了極大的難度。對設計公司的原始供圖做A-A剖面后（見圖3），可以清晰的看見：菌型通風筒已經和船體加強筋相碰，且風機底座開孔碰到了船體加強筋。另外，將風機和菌型通風筒布置在 2個貨艙艙口圍中間的狹小空間內，現場施工難度大，菌型通風筒可能需要先拆解，再拿進狹小空間內組裝，將來維修風機時也會遇到同樣的問題。

綜合考慮船體鋼材用量與通風設計難度，決定將風機移到貨艙內，且出風口不采用菌形風帽，而是利用現有船體結構做結構風道，并在結構風道出口處安裝通風百葉窗。這樣就解決了空間狹小布置不下的問題，也方便風機的安裝和日后維修。

1.3 對于上建衛生單元機械抽風設計的調整

通風的任務主要是根據具體艙室的通風要求及有關規范、規則和公約的要求，提供充足的空氣量，為船上人員創造安全、舒適的工作環境和生活環境。上建衛生單元采用機械抽風，從衛生單元門下部的風柵進風[3]。設計公司原始方案見圖5，船廠綜合平衡優化后的方案見圖6。

對比 2張圖紙可以看出：優化后，上建衛生單元抽風機由1臺變成了2臺。原設計方案中，1臺抽風機需負責整個上建 7層甲板的衛生單元抽風（以往的集裝箱船和散貨船多采用這種設計方案，因為這樣可節省成本），但這種設計方案有很大的缺陷。對于通風系統而言，離風機越近的風口風量越大，離風機越遠的風口風量越小。原方案中只使用 1臺抽風機，對風機的風量和靜壓要求非常高，風機要滿足所有衛生單元的換氣次數所需風量，以及要有克服從主甲板到羅經甲板的管路的阻力的靜壓，離風機最遠的主甲板上的衛生單元抽風頭所抽風量最小，離風機最近的駕駛甲板所抽風量最大（雖然各個抽風頭可以調節風量，但調節量有限，效果不佳）。

圖5 優化前的上建衛生單元機械抽風

圖6 優化后的上建衛生單元機械抽風

很多船員經常會反映：低層甲板（如主甲板和艏樓甲板）上的衛生單元的通風效果非常差，因為抽風頭根本就抽不出風；而高層甲板（如駕駛甲板）上的衛生單元的抽風頭抽風量很大，噪音也高。新船投入使用兩三年后，低層甲板的衛生單元因為通風不暢，氣味越來越重。優化后，抽風機數量增加至 2臺，較好地改善了風量不均的問題，且羅經甲板上的抽風機的風量和靜壓減小后，對駕駛室的噪音影響也減小了很多。近年來，船東和國際勞工組織對船員舒適性要求越來越高，對空調通風系統越來越重視，船舶的冷空通專業設計也需要更加注重細節。對于上建衛生單元抽風系統，最好的做法是每層甲板配備1臺抽風機，且在抽風管路上設計適當的調風門，使得每個衛生單元的抽風量更加均衡，這必將是今后設計改進的一個方向。

2 結束語

綜合以上 3個典型的例子可知：空調風道和機械通風風道的設計必須在一條船的初步設計階段就加以考慮。一條船的性能優良與否，除了取決于內部設備是否先進，更取決于各專業之間的巧妙平衡。隨著“中國智造”的提出和造船產業的升級換代，中國造船工藝水平不斷提高。目前，船體、輪機、外舾裝等大專業的設計和建造工藝日趨成熟，繼續改進、提升的空間有限，船東、船檢對這些專業的關注減少，轉而將目光集中在以往不太關注的冷空通專業，其對風道布置、風機檢修、風量測試以及船員舒適度等要求越來越嚴格。今后，冷空通設計也勢必要向深入化、精細化和人性化的方向發展。