某4000TEU集装箱船冷空通设计总结

蒋烈文

（上海船厂船舶有限公司，上海 202164）

0 引言

船舶冷藏、空调和通风（以下简称：冷空通）专业的图纸虽然数量不多，但冷空通设计的工作量巨大，在详细设计过程中，船厂需根据船舶实际情况，对设计院或设计公司提供的图纸（尤其是风道布置图纸）进行大量的优化。本文以为某公司建造的 1艘 4 000 TEU集装箱船为例，进行冷通空设计总结。该船为近海航区集装箱船，主要用于集装箱运输，1个航次约21天。由于航行周期较短，船员在航海期间所需食物不多，所以没有必要配置冷库，而是配置了3台容量为1 500 L的冰柜。本船配备1台中央空调、1台水冷全新风厨房柜式空调、2台水冷集控室空调和2台风冷分体式驾驶室空调。通风方面，只有装载危险品的NO.1和NO.2货舱采用机械抽风和自然进风，其它货舱均不装危险品，只采用自然通风[1]。

关于风量、制冷量的计算以及空调、风机选型设计等，本船与其他船舶相差无异，在此不做描述。本船的冷空通设计难点在于空调风道和货舱风道的布置，风道的设计既要满足CCS规范和SOLAS公约的要求，其风量和噪音等也应符合相应要求，此外，应结合整条船的总体布置，尽量减少大的改动，巧妙地设计风道走向。在这一方面，船厂做了许多优化，对风道的优化也成为本船冷空通设计的亮点。

1 风道设计优化

1.1 对空调风道的调整

设计公司原始供图见图1，船厂综合平衡优化后图纸见图2。

设计公司提供的布置图中，空调送风风道 S/P和空调回风风道R/P采取纵向布置（沿船长方向），这样布置的缺陷主要有2点：

1）空调送风风管S/P和回风风管R/P需要经过机舱棚，会占据机舱棚很大一部分空间（见主甲板平面图机舱棚区域的1 200×400×5方风管和A甲板平面图机舱棚区域的PR250螺旋风管），而机舱棚内本来就要布置主机排气管、发电机排气管、焚烧炉排气管及上建消防管等各种管系，这样会对机舱棚管系及其他舾装件的布置造成非常大的压力。

2）空调送风管为上建区域服务，而现在送风管要经过机舱区域，根据SOLAS公约要求，用于起居处所的通风导管穿过A类机器处所时，A类机器处所内的导管需隔热至 A-60级标准[2]。图 1中绕道机舱棚的1 200×400×5方风管和 PR250螺旋风管必须隔热至A-60标准，这增加了材料成本和施工难度。且按照常规设计惯例，居住区域的风管与机舱区域最好相互独立，这样可减少安全隐患，同时方便日后风管维修。

经过综合考虑，将空调送风风道 S/P和回风风道R/P改成横向布置（沿船宽方向），具体的修改见图 1和图 2的云线圈出部分。修改之后，空调送风方风管和回风圆风管不用绕进机舱，直接连接送风风道 S/P和回风风道R/P，既缩短了风管长度、节省了机舱棚空间，又降低了施工难度、减少了安全隐患。

图1 优化前的空调风道

图2 优化后的空调风道

1.2 对于NO.1和NO.2货舱横隔舱风道的调整

设计公司原始供图见图3，船厂综合平衡优化后的图纸见图4。

图3 优化前的货舱横隔舱风道

图4 优化后的货舱横隔舱风道

设计公司在对本船进行初步设计时，为了最大限度地较少配置、节约建造成本，将船长压缩到了极限，方式之一就是将横舱壁的长度压缩到只有两档肋位，每档肋位只有650 mm，两档肋位长度1 300 mm，去除肋板的加强筋后，实际最大的利用空间大约只有870 mm。按照这样的设计，的确可以节省不少船体钢材，但却给通风设计造成了极大的难度。对设计公司的原始供图做A-A剖面后（见图3），可以清晰的看见：菌型通风筒已经和船体加强筋相碰，且风机底座开孔碰到了船体加强筋。另外，将风机和菌型通风筒布置在 2个货舱舱口围中间的狭小空间内，现场施工难度大，菌型通风筒可能需要先拆解，再拿进狭小空间内组装，将来维修风机时也会遇到同样的问题。

综合考虑船体钢材用量与通风设计难度，决定将风机移到货舱内，且出风口不采用菌形风帽，而是利用现有船体结构做结构风道，并在结构风道出口处安装通风百叶窗。这样就解决了空间狭小布置不下的问题，也方便风机的安装和日后维修。

1.3 对于上建卫生单元机械抽风设计的调整

通风的任务主要是根据具体舱室的通风要求及有关规范、规则和公约的要求，提供充足的空气量，为船上人员创造安全、舒适的工作环境和生活环境。上建卫生单元采用机械抽风，从卫生单元门下部的风栅进风[3]。设计公司原始方案见图5，船厂综合平衡优化后的方案见图6。

对比 2张图纸可以看出：优化后，上建卫生单元抽风机由1台变成了2台。原设计方案中，1台抽风机需负责整个上建 7层甲板的卫生单元抽风（以往的集装箱船和散货船多采用这种设计方案，因为这样可节省成本），但这种设计方案有很大的缺陷。对于通风系统而言，离风机越近的风口风量越大，离风机越远的风口风量越小。原方案中只使用 1台抽风机，对风机的风量和静压要求非常高，风机要满足所有卫生单元的换气次数所需风量，以及要有克服从主甲板到罗经甲板的管路的阻力的静压，离风机最远的主甲板上的卫生单元抽风头所抽风量最小，离风机最近的驾驶甲板所抽风量最大（虽然各个抽风头可以调节风量，但调节量有限，效果不佳）。

图5 优化前的上建卫生单元机械抽风

图6 优化后的上建卫生单元机械抽风

很多船员经常会反映：低层甲板（如主甲板和艏楼甲板）上的卫生单元的通风效果非常差，因为抽风头根本就抽不出风；而高层甲板（如驾驶甲板）上的卫生单元的抽风头抽风量很大，噪音也高。新船投入使用两三年后，低层甲板的卫生单元因为通风不畅，气味越来越重。优化后，抽风机数量增加至 2台，较好地改善了风量不均的问题，且罗经甲板上的抽风机的风量和静压减小后，对驾驶室的噪音影响也减小了很多。近年来，船东和国际劳工组织对船员舒适性要求越来越高，对空调通风系统越来越重视，船舶的冷空通专业设计也需要更加注重细节。对于上建卫生单元抽风系统，最好的做法是每层甲板配备1台抽风机，且在抽风管路上设计适当的调风门，使得每个卫生单元的抽风量更加均衡，这必将是今后设计改进的一个方向。

2 结束语

综合以上 3个典型的例子可知：空调风道和机械通风风道的设计必须在一条船的初步设计阶段就加以考虑。一条船的性能优良与否，除了取决于内部设备是否先进，更取决于各专业之间的巧妙平衡。随着“中国智造”的提出和造船产业的升级换代，中国造船工艺水平不断提高。目前，船体、轮机、外舾装等大专业的设计和建造工艺日趋成熟，继续改进、提升的空间有限，船东、船检对这些专业的关注减少，转而将目光集中在以往不太关注的冷空通专业，其对风道布置、风机检修、风量测试以及船员舒适度等要求越来越严格。今后，冷空通设计也势必要向深入化、精细化和人性化的方向发展。