船舶空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)和建造的相關(guān)問題研究

摘 要：船舶需要專業(yè)工作人員對(duì)其進(jìn)行管理，要保證管理工作的有效性，就必須要滿足一定的條件。對(duì)于工作人員而言，良好舒適的環(huán)境是有效開展工作的前提。船舶通風(fēng)設(shè)計(jì)的目的就于此。本文就船舶空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)和建造的相關(guān)問題研究作簡(jiǎn)要的闡述。

關(guān)鍵詞：船舶通風(fēng)設(shè)計(jì)；建造；問題研究

通風(fēng)設(shè)計(jì)的目的就在于為工作人員提供一個(gè)良好的工作環(huán)境，同時(shí)也為船舶設(shè)備創(chuàng)造一定的條件，便于高效正常的運(yùn)行?？傮w來說通風(fēng)設(shè)計(jì)的作用可以總結(jié)為以下幾個(gè)方面。一是帶走船舶內(nèi)部的熱量，設(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，從而對(duì)工作環(huán)境及設(shè)備造成一定的影響，通風(fēng)既是保證設(shè)備也是保證人員能夠正常工作。二是為燃燒設(shè)備提供一定量的空氣。三是通過空氣交換，保證船舶內(nèi)部空氣的質(zhì)量，保證工作人員身體健康。最后一點(diǎn)則是防止火災(zāi)及爆炸事故的發(fā)生。

一、通風(fēng)系統(tǒng)的分類

船舶通風(fēng)主要包括了主機(jī)艙，鍋爐艙，輔機(jī)艙，居住艙室。 按照用途劃分，可分為通風(fēng)和空調(diào)兩個(gè)類別，通風(fēng)主要用于機(jī)械處所或者需要空氣流通的場(chǎng)所，空調(diào)則是可以調(diào)節(jié)冷熱溫度的，多數(shù)用于居住艙室和需要恒溫的場(chǎng)所；從通風(fēng)的動(dòng)力進(jìn)行劃分，又可以分為機(jī)械通風(fēng)與自然通風(fēng)兩個(gè)類別。前者是利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生壓力從而使空氣產(chǎn)生流動(dòng)，后者則主要是利用

自然風(fēng)壓、空氣溫差、空氣密度差等條件下形成的壓力使空氣產(chǎn)生流動(dòng)。從風(fēng)速來分不同位置的風(fēng)速不同。比如在機(jī)艙，低速通風(fēng)是指風(fēng)速在10米每秒以下，數(shù)值介于10至20之間時(shí)為中帶通風(fēng)，高于20米每秒時(shí)為高速通風(fēng)。

二、通風(fēng)系統(tǒng)的構(gòu)成

通風(fēng)裝置主要同兩部分構(gòu)成，進(jìn)氣與排氣通風(fēng)裝置。前者主要由風(fēng)帽，防火擋板，風(fēng)管，軸流風(fēng)機(jī)，單元空調(diào)，送風(fēng)口與調(diào)節(jié)風(fēng)門。后者主要由排風(fēng)口，排風(fēng)機(jī)，風(fēng)帽，防火擋板等四部分組成。通風(fēng)管系在布置形式方面主要有三種。其一是以主管為主，該種模式下投資較小，占地面積也較小，布置較為合理，船舶通常采用的是此種方式。其二則是以支管為主，支管與主管相連，該種模式船舶采用的較少，主要在于布置方面存在一定的不合理性，同時(shí)占用的空間也較大。其三則是將二者結(jié)合在一起的布置方式，主管成環(huán)形，支管與主管相連，此種模式同樣較少采用，占用空間大的同時(shí)，管道末端的風(fēng)量與風(fēng)速容易產(chǎn)生變化。

機(jī)艙通風(fēng)管有矩形與圓形兩種，二者各有優(yōu)勢(shì)。前者在于長(zhǎng)度相同情況下，圓形的面積較大，節(jié)約材料的同時(shí)操作也較為簡(jiǎn)便，不足之處在于破損率較高。后者優(yōu)勢(shì)在于形式靈活，更加適合于復(fù)雜的環(huán)境中。艙室風(fēng)管也有矩形與圓形兩種，但由于艙室風(fēng)管多為空調(diào)風(fēng)管，有絕緣要求，所以多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)的螺旋風(fēng)管。

三、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)的流程。首先是通風(fēng)量的確定。通風(fēng)量包括了設(shè)備在運(yùn)行過程中的散熱及燃燒散熱。在確定了通風(fēng)量之后就需要對(duì)流量進(jìn)行分配，目的在于使船舶艙內(nèi)形成良好的環(huán)境，防止熱量聚集。

再者是對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，如通道的阻力，其中又包括了多個(gè)方面，該數(shù)據(jù)會(huì)受到多個(gè)力的作用，同時(shí)受到材料的影響及風(fēng)速的影響，之后要選擇合適的設(shè)備。最后需要對(duì)之前的過程進(jìn)行相應(yīng)的核算，避免存在失誤。

（二）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。風(fēng)量的分配要有一定的依據(jù)并且要經(jīng)過相應(yīng)的計(jì)算，比如，頂棚占比5%，機(jī)艙平臺(tái)則會(huì)占到二分之一，主要的設(shè)備要占到30%左右。出風(fēng)口在布置時(shí)，應(yīng)該在增壓器進(jìn)氣處的附近或者是經(jīng)常會(huì)操作維修的場(chǎng)所，出風(fēng)口應(yīng)該避免直接對(duì)著散熱設(shè)備及其它的一些設(shè)備。通風(fēng)機(jī)供風(fēng)時(shí)，需要設(shè)置有排風(fēng)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)布置要避免海水入侵，并維持抽風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力正常?？照{(diào)風(fēng)的出風(fēng)口，也要考慮它的實(shí)用性，比如不要布置在床的上方，還有座椅的上方，避免給人不舒適的感覺，還有不能布置的距離出風(fēng)口太近等等。

四、建立相應(yīng)的通風(fēng)模型

要想得到最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)就要通過建模進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。建模通常使用的CAD軟件，相對(duì)較于其它的軟件，有其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。模型的建立首要工作是船體模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，之后是設(shè)備及零部件建模工作，此環(huán)節(jié)主要考慮到的是大尺寸，高散熱量的設(shè)備，艙內(nèi)的管路及線路產(chǎn)生的影響可以忽略。設(shè)備確定后要保證一定的精度，為了計(jì)算方便可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)母膭?dòng)。完成前兩個(gè)步驟后就可以對(duì)機(jī)艙的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置，在必要時(shí)可以對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。建模工作完成后經(jīng)過計(jì)算就可以得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

建模工作這完成后，還需要對(duì)通風(fēng)結(jié)果進(jìn)行分析，并對(duì)存在的不足之處進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，比如船舶艙內(nèi)部的溫度場(chǎng)的分布，艙室內(nèi)部的氣流速度場(chǎng)。常見的優(yōu)化主要有以下方面，進(jìn)風(fēng)口的尺寸位置，排風(fēng)口的位置及角度優(yōu)化。

五、機(jī)械式通風(fēng)系統(tǒng)面臨的問題

通風(fēng)系統(tǒng)在整個(gè)船舶都有分布，設(shè)計(jì)的核心問題就在于不同區(qū)域?qū)︼L(fēng)量的實(shí)際需要及系統(tǒng)實(shí)際的送風(fēng)量。另外一個(gè)問題就是系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)于復(fù)雜并且多變的實(shí)際情況難以有效的應(yīng)對(duì)。船舶在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的情況無法預(yù)計(jì)，氣候，環(huán)境，設(shè)備自身問題都會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到這些問題，但是無法做到完美，設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮自動(dòng)化控制，以保證在復(fù)雜環(huán)境設(shè)備能夠正常運(yùn)行。

通風(fēng)系統(tǒng)制造主要有兩個(gè)方面，零部件加工與裝配。機(jī)械式通風(fēng)系統(tǒng)涉及到的零部件有通風(fēng)管道，風(fēng)扇，泵送，閥門系統(tǒng)與鼓風(fēng)機(jī)。以上零部件構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)的流通網(wǎng)絡(luò)與控制節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)主要通道就是管道，為了防止使用過程中，在多方面因素共同作用下管道出現(xiàn)問題，如損壞與堵塞。在材料選擇方面就要進(jìn)行嚴(yán)格要求，選擇特殊材料。材料選擇只是基礎(chǔ)性工作，后期還需要進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)。材料選擇與實(shí)驗(yàn)既要考慮到質(zhì)量方面因素，同時(shí)也要考慮到成本方面。

風(fēng)扇系統(tǒng)的作用在于對(duì)管道內(nèi)部的空氣進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，通過風(fēng)扇的順、逆時(shí)針作業(yè)，達(dá)到對(duì)風(fēng)速調(diào)節(jié)的目的，滿足不同情況下的通風(fēng)要求。風(fēng)量控制的關(guān)鍵就在于閥門系統(tǒng)，同時(shí)也是在特殊情況下對(duì)整體進(jìn)行調(diào)節(jié)的關(guān)鍵，也是整個(gè)系統(tǒng)中制造難度最大的?？紤]到通風(fēng)系統(tǒng)的位置，一旦安裝工作完成，進(jìn)行更換維修時(shí)就會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間，因此在安裝過程中對(duì)質(zhì)量有著相當(dāng)高的要求，避免為后期留下不必要的麻煩。在管道安裝工作中最重要的就是密封性，精度，要保證涉及到的各項(xiàng)參數(shù)都沒有問題。部分關(guān)鍵零部件自主水平難以達(dá)到預(yù)想的效果，技術(shù)依賴于他人，這也是通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作存在的問題之一。

六、結(jié)語

通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整體設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，不僅關(guān)系到工作人員健康、工作順利開展，也關(guān)系到設(shè)備正常運(yùn)行。不同設(shè)計(jì)者理念方法不同，但是在某些原則方面是一致的。設(shè)計(jì)工作要考慮到多方面的問題，既有安全方面也要有實(shí)用性方面，同時(shí)還要符合相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

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