孙 远，李艳杰

(天津修船技术研究所，天津 300456)

30万t深水FPSO生活模块空调通风系统模块标准化研发

孙 远，李艳杰

(天津修船技术研究所，天津 300456)

文章主要研究30万t深水FPSO生活模块空调通风系统模块标准化，根据生活模块所在海域的环境参数，进行空调系统的设备选型，完成空调通风系统的计算，合理布置风管。各个模块的空调通风系统部件要做到独立安装，即装即用。

模块标准化；设备选型；独立安装

生活模块为工作人员提供安全舒适的工作、生活和休息环境，在海洋平台中占有非常重要的地位。生活模块现大部分采用整体建造，工期长、工作量大，制约船舶及海洋平台的建造周期。生活模块标准化的研发及建造可降低海洋平台建造的成本和建造风险，缩短建造周期。

空调通风系统是生活模块必不可少的组成部分,空调通风系统模块化要求各个模块内的空调、通风部件集成化，相同功能模块标准化。每个模块内的空调通风系统部件独立安装，只在模块连接处留出风管接口，模块拼接时，只需将风管接口进行连接。模块拆卸时，只需将风管接口处进行拆卸，即可完成系统的安装与拆卸。

1 空调系统模块标准化设计

1.1 空调系统的设计参数

某30万t深水FPSO位于巴西海域，巴西海域环境参数及生活模块设计温度参数如表1所示。

表1 巴西海域环境参数及生活模块设计温度参数

1.2 空调设备类型选择

海洋平台生活模块常用的空调设备有分体式空调机、立柜式空调机、直接式中央空调机组以及间接式中央空调机组等。各类设备优缺点见表2。

根据表2及生活模块系统的要求，分体式空调机无需连接其它管线，即装即用，故生活模块空调系统采用风冷式分体空调机，搭配新风风机向各小模块输送新风。这种搭配既满足了生活模块的要求，又避免了分体式空调的缺点。

制作各安全区方向的小模块时，均预留出分体式空调室外机位置；危险区方向小模块由于防爆防火原因，无法安装分体空调室外机，故采用与安全区方向小模块共用室外机的一拖二分体空调形式。

表2 各类空调设备优缺点对比

1.3 空调系统计算

1.3.1 夏季空调热负荷计算

夏季空调得热量Q1计算见公式(1)。

Q1=q1+q2+q3+q4，

(1)

式中：q1为围护结构传热量，W；q2为人体发热量，W；q3为照明热量，W；q4为设备发热量，W。

围护结构传热量q1计算见公式(2)。

q1=KAAΔt+KgAgΔt，

(2)

式中：KA为围护结构传热系数，W/(m2K)；A为围护结构面积，m2；Kg为玻璃窗传热系数，W/(m2K)；Ag为玻璃窗面积，m2；Δt为室内外及相邻房间温差，K。

经查阅相关资料，围护结构传热系数K具体数值见表3所示；围护结构面积A按舱室甲板到上一层甲板、舱壁到舱壁距离进行计算；玻璃窗传热系数Kg为6.5 W/(m2K)；玻璃窗面积Ag为0.355 m2；室内外温差依据各墙面及甲板所在位置确定，暴露墙面及甲板温度见表4，相邻房间如均为空调房间，则没有温差，若无空调房间与空调房间相邻，则需要计算房间的传热量，具体见表5。

人体发热量分为显热和潜热两部分。人体的显热是由人的体温与周围空气温度之间的温差产生，潜热是指人体运动导致体表排汗或呼吸而带入空气的热量，计算中采用人体休息静坐及适度运动时的显热和潜热，显热一般取55 瓦/人，而潜热一般取75 瓦/人。

照明热量按照舱室地面面积进行计算，一般取15 W/m2。

设备发热量是舱室内发热设备所产生的热量，一般为洗衣间内的洗衣机、干衣机，报房内的通讯设备以及厨房内的用电设备如电冰箱等。电视机、热水瓶等断续性使用的电气设备不计。

表3 围护结构传热系数 W/(m2K)

表4 夏季暴露墙面及甲板温度 K

表5 夏季各房间温度 K

1.3.2 空调系统送风量

空调系统送风量V计算见公式(3)。

V=Q1/(0.288×1.163Δt)。

(3)

2 通风系统模块标准化设计

2.1 通风系统设计参数

船舶通风系统是使用机械或者依靠空气自然流通为船舶舱室进行通风换气的管系。机械通风不受外界自然条件的影响，可以人工调节通风量，并能够合理对空气进行分配并输送到指定的场所。自然通风主要由船舶本身的开孔(门、窗、舱口、通风斗)和自然通风管道组成。自然通风系统结构简单，成本低廉，维修方便，但受外界风速、风向、温度和天气状况的影响很大，工作状态很不稳定。

生活模块通风系统采用2种通风形式并存的处理方式。生活楼内主要排风的房间包括卫生间、厨房、浴室、医务室、更衣室、洗衣间等。厨房应设置独立排风及补风系统。医务室和卫生间一般应设置独立的排风系统，直接排到室外，其设计风量应比空调送风量大20%，同时满足换气次数要求。其它房间应按标准规定的换气次数进行换气。

由于生活模块采用分体式空调机，无法像中央空调一样送入新风，所以生活模块通风系统不但包括排风系统，也包括新风系统，新风系统为生活模块提供新鲜空气。生活模块所需新风量应依据以下几方面综合考虑，所需新风量取其大者。①满足卫生要求，每个人每小时的新鲜空气量不少于30 m3；②满足房间的正压或负压要求；③满足房间换气次数要求。通风系统换气次数如表6所示。

表6 通风系统换气次数 次/小时

通风系统除考虑换气次数外，也应考虑排除房间余热、余湿或有害气体，如电池间的通风。电池间通风的目的是排除和稀释电池充放电时所产生的热量和易爆气体。总充电功率小于或等于2 kW的电池间，应采用自然通风；总功率大于2 kW的应采用机械通风，即机械排风、自然进风。进风口应设在低处(安全区)，排风口应尽量设在高处。

2.2 通风系统计算

风管截面积S计算见公式(4)。

S=V/(3 600v)，

(4)

式中：V为风量，V=房间容积×换气次数，m3/h；v为风速，m/s。

2.3 通风系统布置

根据风管的截面积，即可得出通风系统各风管的大小，从而进行通风系统布置图的绘制工作。通风系统最主要的设备是风机和风管。生活模块采用船用低噪声离心风机。安全区的舱室通风系统采用送风与排风结合，确保安全区内维持一定的正压。危险区采用负压通风，电池间与厨房机械排风设备一用一备。

生活模块室内风管采用热镀锌钢板螺旋风管，室外风管采用316L不锈钢螺旋风管。具有安装方便，通风阻力小、通风噪声小，适用于各种强酸、强碱等强腐蚀环境等优点。螺旋风管更适合小模块建造方式，满足FPSO的使用要求。各模块内风管等部件做到独立安装，所以尽可能把风管布置在走廊中，避免穿舱壁连接(风管穿舱壁连接时，设计要求高、施工精度高、安装程序复杂)。风管连接采用内接头，内接头两侧分别插入两侧风管的一端，然后用密封条将其紧密固定，送排风机均安装在左右两侧的小模块，主风管布置在走廊内。模块拼接时，各小模块内风管及部件均已独立安装完成，只需将走廊内主管道进行连接，即可完成通风系统的安装。

2.4 通风系统降噪

风机噪声一般包括机械振动噪声、电机电磁噪声和气流流动噪声，风机机械振动和电机电磁噪声都较小，主要是气流流动噪声，根本上解决气流噪声的方法是降低风管和布风器出口的气流速度。其他降噪的措施：①设置消声器，包括合理选择消声器的型式，合理使用吸声材料，合理选择消声器长度；②风道及布风器末端安装消声风口。

3 结束语

空调通风系统模块标准化，有利于缩短建造及安装周期，降低安装成本，便于维修及更换设备，方便管理，为生活模块的舒适性提供了保障。

In this paper,air conditioning and ventilation system module standardization is mainly studied of the 300 thousand tons of deep water FPSO living quarter. According to the sea environmental parameters of the living quarter, equipment selection and calculation for the air condition and ventilation system are completed,and the air duct is installed,complete the calculation of air conditioning and ventilation system, install the air duct. Each module air conditioning and ventilation system can be installed independently, ready-to-mount.

modular standardization；equipment Selection；independent installation

孙远(1989-)，男，天津人，助理工程师，大学本科，主要从事船舶与海洋平台空调通风系统设计工作。

P75

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.02.016

2016-12-28