船舶集中空调通风系统清洗的必要性和可行性分析

2021-08-21祁丽，黄雷

机电设备 2021年4期

祁丽，黄雷

（沪东中华造船（集团）有限公司，上海 200129）

0 引言

近20年来，我国造船速度和能力快速增长，早期交付的船舶陆续进入等级修理阶段，船舶集中空调通风系统长期得不到专业清洗所呈现的状况堪忧。系统使用中，除定期对空气处理机组和其它换气通风设备的机电部分进行正常的维护保养外，机组、风道及通风部件（如调节阀门、送风箱、控制元器件、消音管道和末端风口等）从交付到修理阶段很难得到彻底清洁。

船舶集中空调通风系统是指使房间或封闭空间空气温度、湿度、洁净度和气流速度等参数达到设定要求而对空气进行集中处理、输送、分配的所有设备、管道及附件、仪器仪表的总和，船舶集中空调通风系统由空气处理机组、新风通道、回风通道和多分支送风管路与舱内形成封闭或半封闭空间，外界新风经初级过滤后和舱室回风在空气处理机组内先混合，然后在机组内的热交换器段进行湿热处理，处理好的空气通过机组内的风机经送风箱和送风管路输送到各个舱室的末端风口，为船员提供舒适的生活和工作环境。新风通道、回风通道多由矩形风管构成，有些通道依附船体结构建成，贯穿2～3层甲板且形状不规则；送风管路大多采用通风阻力小、安装方便的圆形螺旋风管，尺寸在Φ100～Φ175之间。由于新风中各类悬浮颗粒物不能完全被空气过滤装置所阻隔，有些微细颗粒物会附着在机组的热交换器、盛水盘和风机叶轮上，有些微细的颗粒物随着空气流动与风道内壁相互碰撞摩擦，产生静电吸附越积越多，从而导致风道内壁的粗糙度越来越大，如此长年累月灰尘越积越厚[1]，见图1，加之机组和风道内四季温湿度较为适宜，容易成为各类细菌和病毒滋生的“温床”，造成空调系统的二次污染。由于船舶空间紧凑，通风管道内部空间狭小，很多风管布置在舱室吊顶板内，管路上有很多变径、分叉、斜坡、弯道和阀门等，清洗起来技术难度很大，简单的工具达不到彻底清洁的效果，船舶集中空调通风系统的清洗需要借助专业设备，由专业的清洗机构实施，但实施对象的特殊性又制约了通风系统清洗作业在船舶上常态执行。

图1 长期未清洗的滤网和风管表面积尘

1 风管清洗的必要性

1.1 保证船舶战斗力

船舶集中空调通风系统为了节能，部分舱室空调风会回到空调机组被重新利用，这就造成了附着积尘和微生物的气流通过公共回风通道在舱室之间流动，极易发生交叉污染。2020年新冠病毒疫情肆略全球，日本的钻石公主号邮轮、美国的罗斯福航母等船舶的疫情报道引发了公众对船舶空气品质的广泛关注。流行性疫情对新造船舶的空调通风系统提出了更高的设计要求，同时也引发了业内人士对空调通风系统清洗的高度重视。作为影响舱内空气品质的因素，空调通风系统清洗直接关系到船员的身心健康、工作效率甚至对战斗力产生影响。

1.2 节约空调系统能耗

流体流动存在阻力，其内因是流体的粘滞性和惯性，其外因则是流道边界壁面有一定的粗糙度，对流体有扰动作用。克服流动阻力，需要消耗一定量的机械能[2]。流动阻力分沿程阻力和局部阻力，如果风管内壁滞留了大量积尘，就会破坏了气流在风道内的流动状态，增加流动阻力，从而导致机组运行负荷增大。另有试验证明：风管内积尘达到每平方米管道表面20 g以上时，可能升高或降低管道气流温度0.58 ℃。若对空调通风系统定期清洗，可以有效地减少气体流动阻力，降低管路温升，达到节约能耗的目的。

1.3 延长空调机组寿命

空调通风系统清洗包括空气处理机组、其它换气通风设备和通风管道的清洗。空气处理机组和风道表面的大量积尘会导致空调制冷、制热效率大幅下降，迫使空调机组工作时间延长，负载加重，缩短了正常使用寿命，增加了系统运行成本。定期清洗中央空调，使系统各组成处于最佳热交换状态，保证系统良性运转，降低设备的故障率，这不仅能延长空调机组寿命，还能减少运行成本。

2 风管清洗的可行性

2.1 清洗消毒规范

1976年美国费城的军团菌大爆发后，历经数年风管清洗在国外发展得已经相当成熟，美国、瑞典和日本等国相继成立了协会并制定相关的行业规范和技术标准。2003年“非典”疫情使全社会深刻意识到清洗空调系统的重要性，国家质量监督检验检疫总局于2003年6月30日颁布了《GB 19210—2003空调通风系统清洗规范》, 国内开始告别中央空调通风系统清洗缺乏行业指导性文件的尴尬状况。卫生部于2003年8月发布了《公共场所集中空调通风系统卫生规范》，2006年2月，卫生部在2003年规范基础上修订和颁布了一系列与集中空调通风系统卫生管理和清洗有关的标准规范，后被2012年9月发布的《WS/T 396—2012公共场所集中空调通风系统清洗消毒规范》所代替。新标准中规定了集中空调系统各主要设备、部件的清洗与消毒方法、清洗过程以及专业清洗机构、专用清洗消毒设备的技术要求和专用清洗消毒设备的检验方法。该标准相比之前发布的相关标准：1）新增加了集中空调系统消毒的内容；2）指明适用范围。其他集中空调系统的清洗与消毒可参照执行；3）规定了清洗和消毒效果的指标要求：风管清洗后，风管内表面积尘残留量宜小于1 g/m2，风管内表面和部件表面细菌总数、真菌总数应小于100 CFU/m2；集中空调系统消毒后，其自然菌去除率应大于90%，风管内表面细菌总数、真菌总数应小于100 CFU/m2且致病微生物不得检出[3]。

2.2 清洗消毒技术

风管清洗作用是把风管内的灰尘打碎和剥离，电动毛刷设备可以满足风管清洗大部分的需要，一些清洗死角如风阀阀片，导流叶片、消音器等可以用气动清洗装置解决。清洗作业中的重要设备还有吸尘捕集装置，选择吸尘设备需考虑三个因素：工作距离、过滤效率和集尘量。工作距离短，现场开的集尘孔就多，清洗效率低；忽视了过滤效率和集尘量，很容易掉入“不断清理过滤器”的陷阱，极大地降低清洗效率，符合国家标准的过滤器要求对0.3 μm颗粒的过滤效率达99.97%。

一套完整的风管清洗系统主要包括：吸尘捕集装置、管道监控设施、电动或气动清洗设备、气雾消毒设备和连接管线。

2.2.1 “机器人”清洗技术

“机器人”通过电机驱动履带或车轮在风道内行进，“机器人”的清洗臂上装有回转刷和振打管，可以升降、伸缩和旋转，把风管内的积尘剥离、清除，见图2。“机器人”还兼检测和消毒功能；适合清洗高度大于400 mm矩形风管，不适用清洗小口径圆形管道、垂直管道和不规则管路；驱动电机马达带电运行，有安全隐患；喷洒消毒药水有积液，不能吹干，易腐蚀管道。

图2 机器人清洗技术

2.2.2 软轴清洗技术

软轴清洗设备清洗风管时，它以经过特殊处理的钢丝或钢丝绳为芯轴，以电力驱动芯轴带动毛刷高速旋转，清除管壁上的积尘，见图3。软轴有以下特点：如人延长的手臂那样自如，可以正反回旋、前进、后退，适合高度在300 mm以下的风管；可以清洗水平和竖直风管，不适合清洗结构复杂的风道及不规则的风管；更换、清洗刷头不方便；不能进行风管消毒。

2.2.3 气动清洗技术

以一定压力和流量的压缩空气作为清洗动力和介质，带动清洗头，以抽打和吹扫的方式，驱动气动马达带动清洗头旋转，完成清洗工作[4]。“风刀”作为一种先进的气动清洗技术被普遍运用，其核心是一组压缩空气喷嘴，以强力风压为工作动力，喷嘴的作用就像一把空气风刀，每平方厘米最高可达8 kg的切刷力量，贴壁旋转沿管壁“切刷”污物，独特空气动力学技术使喷嘴可以如“磁悬浮”般地贴靠定位于管道壁，达到有效清洗目的。

图3 软轴清洗技术

风刀喷嘴清洗范围广，适用直径大于5 cm的圆管或高度大于5 cm的方管，可以水平、倾斜、垂直作业，解决了不规则风管清洗和穿越风阀清洗的难题；它以高压气流为动力，在管道内无任何带电设备，完全消除了消防隐患；喷嘴兼具喷洒消毒药水的功能，消毒水成雾状喷洒，均匀不留死角，并可用高速气流将管壁吹干，不留异味。风刀清洗和消毒技术具有效率高、适应性强、无安全隐患的优点，适合船舶集中空调通风系统的清洗和消毒。见图4。