DSV潜水支持船生活区空调系统设计

林焕泉 张家茂 付庆义

摘    要：DSV潜水支持船的生活区具有空间小、层高低、房间密等特点，而且生活区对噪音震动等舒适性要求极高，需要满足DNVGL规范中COMF-V（3）要求。本文以已完工并交付的DSV实船为例，对其生活区空调系统设计的难点及解决方案进行介绍，为类似船舶的空调系统生产设计提供参考。

关键词：DSV;生活区空调;设计;密性

中图分类号：U674.98                              文献标识码：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潜水支持船作业水深可达水下300 m，如采用机器人作业水深可达3 000 m。由于其功能特殊、系统复杂、设备繁多而导致船上各系統有别于传统船舶的系统。船上生活区空调系统作为一个为船员提供舒适性环境的系统，其重要性不言而喻。如何设计好该系统已成为船东衡量船厂设计能力的重要指标。

2   DSV潜水支持船生活区空调系统设计要求

DSV潜水支持船主要参数如下：型长120.8 m、型宽25 m;配备有5x2 851 kW发电机组、2x3 500 kW全回转主推进器、2x1 930 kW侧推和1 500 kW全回转伸缩桨。此外，船上还拥有双饱和潜水钟、双高压逃生艇、无人值守机舱、一人桥楼、DP2动力定位等系统;能够在无限航区航行并具备寒带作业能力，最大可搭载并支持24名饱和潜水员进行300 m水下安装、检查、维修、打捞等作业。

该船生活区共有七层甲板，居住舱室分布在其中5层甲板上，共配备有单人间28个、双人间51个，可满足130人居住要求。出于对船的稳性及灵活性等方面考虑，生活区的空间狭小、层高较低;生活区空调系统设计要求的室外温度为-20 ℃～ 45 ℃、相对湿度45%;室内温度要求保持夏季最高25 ℃、冬季最低20 ℃、相对湿度50%;生活区需满足DNVGL规范中的COMF-V（3）要求，对高级船员舱室噪音要求不超过50dB、震动量不超过3 mm/s。

3    DSV潜水支持船生活区空调系统简介

DSV潜水支持船生活区空调系统，主要由放置于主甲板下冷媒水间的两套冷水压缩机组（每套机组提供船上所需冷负荷的60%，冗余20%）、三套分别位于生活区的主甲板、船长甲板、驾驶室甲板空调机室的AHU以及位于各个房间的若干风机盘管组成。

系统的主要原理（见图1）为：冷水机组产生冷媒水，利用其作为媒介，通过两台冷媒水泵（一用一备）输送到各个AHU和风机盘管进行热交换。

为了保证各个制冷装置有充足的冷媒水，在各装置冷媒水进口处加装流量调节阀，可根据水平衡计算的流量对每一个装置的冷媒水流量进行设定，以避免发生抢水情况;生活区中的三台AHU将处理过的空气（制冷/制热/除湿），通过预绝热螺旋风管分配到各个房间;各房间通过门上的格栅排风到走道，走道处设置集中回风到AHU，一部分风通过房间内的卫生单元排风系统排出，使得整个生活区风量达到平衡状态;对于部分高级船员舱室，每个房间单独加装一台风机盘管，以更好地进行房间的空气调节。

系统各主要设备参数如下。

（1）冷水压缩机组

制冷量：658x2 kW

制冷剂：R-134 a

冷媒水进出口温度：12/6 ℃

（2）AHU

AHU-1：

风量：10 270 m3/h

机外余压：1 200 pa

制冷量：55 kW

AHU-2：

风量：24 580 m3/h

机外余压：1 800 pa

制冷量：174 kW

AHU-3：

风量：16 440 m3/h

机外余压：1 800 pa

制冷量：323 kW

4    DSV潜水支持船生活区空调系统设计的难点

（1）层高低、空间狭小

传统的船舶生活区一般层高较高，并且设有空调风管专用送风管道及回风管道，从上往下贯穿整个生活区，每层生活区的空调从主空调风管分支管到各个房间。DSV潜水支持船生活区共居住130人，房间分布在5层甲板上。其中：每层甲板的层高仅2700 mm、大梁高度为400 mm、净高为2 200 mm，这意味着大梁与天花板之间的间隙仅为100 mm;因船型较小，生活区没有任何空间可用于上下贯穿的结构风道;存放AHU的房间也十分狭小。这些对于AHU与空调风管布置无疑增加了许多难度，而且在传统船舶生活区中，电缆、空调风管的布置顺序为电缆走梁上、风管走梁下。但如果DSV也采取此种布置，则因空间问题会导致后期拉放电缆时受到下方风管的制约而导致施工困难;如果将风管布置在大梁上，又会因为风管穿梁的开孔过大而导致结构强度不满足要求。因此，空间及层高的问题是制约DSV生活区空调系统设计的一大难点。

（2）噪音等级要求高

根据建造规格书要求，生活区空调系统不仅需满足常规的舒适性要求，还需满足DNVGL规范中入级符号COMF-V（3）的要求，该入级符号对噪音及震动的要求比普通船舶生活区高出不少，如表1、表2所列。

（3）空调风管的密性试验难度大

一般船舶的风管密性试验是通过烟雾试验来进行检查。烟雾试验虽然一定程度上能检查出泄漏处，但因鼓风机的压力往往比实际AHU风机的压力小，因此在做烟雾试验时风管所承受的压力比实际运行时要小，这可能会导致实际运行后仍有遗漏之处;而DSV潜水支持船生活区空调风管众多、排列十分紧凑，一旦密性试验不成功，则无法完整的查出空调风管潜在的泄露之处，在今后运行时发现泄露会很难进行修补。

5    针对生活区空调系统设计难点的解决方案

（1）细分风管、控制风量

针对DSV潜水支持船生活区的空间小、层高低等特点，船厂把空调风管进行细分，将送风和回风系统的每根风管风量控制在600 m3/h左右，单根风管只负责两个房间的空调通风。这样做的优点是：一方面将风管的通径变小了，最大的通径不超过PR160，因此可以更加灵活地布置在各房间角落或者装修板中间;另一方面是风管风量和风速减少了，从而使得风管的噪音变小了。船厂还在各个送风管及回风管上均设置了长度600 mm的消音器，进一步地有效消除噪音，使噪音水平大大降低。

船厂还对AHU进行重新布置，并修改其检修门的开启方式及位置，最终使得AHU可以布置下去。但是尽管如此，对于靠舱壁一侧的螺栓仍然无法安装。经过各种考虑分析，最终确定在舱壁上开手孔、增加手孔盖，以便于安装AHU。

此外，为了解决后期电缆拉放的困难，将风管布置在大梁上、电缆布置在大梁下。由于风管被细分为通径不大于PR160，且大梁在设计时加高100 mm，从而使得风管可以直接穿梁走而不破坏结构的强度。这种方法有效地解决了后期电缆的托架施工及电缆拉放等难题，避免了以往拉放电缆需反复拆除已安装风管的不利局面。

（2）优化选型、降低噪音

为了使生活区的空调通风系统满足DNVGL规范中入级符号COMF-V（3）要求，船厂在设计开始就与厂家进行了深入的研究及讨论，最终根据风机的功能、工况的不同进行了针对性的选型。比如：机舱风机及AHU风机选择了变频风机，这样可以通过压差传感器根据内外压力的不同对风机进行无级转速调节;并且在机舱内增加了温度传感器，当机舱温度超过45 ℃时，传感器将信号反馈到控制箱，控制箱自动将风机调整到全速运转;再如，厨房以及潜水气瓶间的风机则选用了了双速风机，在正常情况下使用低速运行，在煮饭或者气体泄漏时则高速运行;对于其他处所的风机，在满足风量及压头的情况下，尽量使用低速风机。通过一系列有目的地对风机进行细分选型以及合适的控制，使得噪音得到有效控制，满足了COMF-V（3）的噪音要求，同时也大大的降低了运营成本。

（3）引入先进打压系统

对于空调风管系统的密性试验，改变以往烟雾试验方法，引进欧洲DW143风管测漏标准，并重新编制了以打压为主要手段的密性试验工艺。其主要原理为：将风管一端封闭，利用压力仪器设定好一定的压力（一般设定为风管的工作压力），利用风机维持这种压力值，使系统不断输入空气。当系统平衡时，风机注入压力仪器空气的流量与密闭管道的泄露流量相等，因此可测得泄漏风管的流量。

实际试验时，船厂还对生活区送风及回风管进行编号，并使用2 000 Pa的压力进行逐一打压;对于其他系统风管使用1 200 Pa压力进行打压，使得风管在设计压力的工况下进行测漏，这样可以更好地在天花板未封板之前就檢查出是否存在漏风情况。对有泄露的风管修改替换，以保证后期风量试验完全满足设计要求。

6    结语

DSV潜水支持船生活区通风空调系统的成功设计并实际运用到招商局重工建造的一系列同类型船舶中，有如下两方面的积极意义：

（1）从设计角度来讲，解决了该类型船舶生活区空间紧张、层高低、管路难布置等难题，有效的对生活区噪音进行了控制。不仅为潜水支持船的顺利交付提供了重要的保障，也为今后船厂建造相关船型甚至更高要求的豪华游轮生活区空调系统设计，提供了重要的设计参考案例。

（2）从经济角度来讲，优化创新后的空调风管布置更加节省材料成本;因大量使用了小管径的螺旋风管也使得安装更加方便，螺旋风管均为成型管，无需预制、额外包覆保温棉;风管走在梁上，避免了因施工误差导致与天花板干涉等修改，大大减少修改量，且避免了与电缆拉放的交叉作业。通过已完工交付的项目的成本来看，大大的减少了项目的施工费用。

参考文献

[1] DNV船级社规范[S]. 2015-1.

[2] DW143 风管漏风量测量实用指南.伦敦.波普尔顿，2000.