船舶通風(fēng)系統(tǒng)船上布置相關(guān)問題研究

宋宏

摘要：隨著船舶行業(yè)的快速發(fā)展，對船舶通風(fēng)結(jié)構(gòu)分布的要求逐漸嚴(yán)格。文章深入研究了現(xiàn)今船舶通風(fēng)結(jié)構(gòu)分布方案常見的不足，并從風(fēng)管、防火風(fēng)閘、布風(fēng)機(jī)和通風(fēng)百葉窗等多個(gè)方面介紹了布置方案，給相關(guān)設(shè)計(jì)是帶來借鑒依據(jù)。

關(guān)鍵詞：船舶通風(fēng)結(jié)構(gòu)；船上布置；問題介紹；方案分析

隨著國家經(jīng)濟(jì)的增長，物流運(yùn)輸領(lǐng)域的發(fā)展已成為社會各界發(fā)展的基礎(chǔ)保證。其余行業(yè)的生產(chǎn)及發(fā)展所要的諸多材料和進(jìn)口區(qū)域?qū)\(yùn)輸產(chǎn)業(yè)提出了較高的要求。針對鐵路運(yùn)輸來說，其在施工和應(yīng)用階段需要很高的基礎(chǔ)設(shè)施，因其受到地形、氣候等條件的影響很大，而采取水路運(yùn)輸屬于跨地區(qū)以及國家開展貿(mào)易的重要途徑。船舶屬于水運(yùn)最關(guān)鍵的工具，伴隨貨物運(yùn)送量的增多和科技的進(jìn)步，船舶能夠承載的重量與基本功能和智能化水平也在持續(xù)創(chuàng)新和優(yōu)化。而且，因?yàn)榇巴L(fēng)結(jié)構(gòu)是保證船舶穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的重要部分，所以，要管理好船舶通風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與建立，以保證船舶安全運(yùn)行。

1、船舶通風(fēng)結(jié)構(gòu)介紹

近些年，隨著國家經(jīng)濟(jì)的增長，船舶的噸位與相應(yīng)的動(dòng)力性能也隨之在提高和發(fā)展。當(dāng)前，國內(nèi)船舶噸位已高達(dá)10萬噸甚至更高，這針對國內(nèi)的造船技術(shù)和相關(guān)管理工作也是一個(gè)較大的挑戰(zhàn)。該種大噸位的船舶要求可以以幾十節(jié)的速度運(yùn)行，所以要提高其動(dòng)力。另外，船舶高速長期運(yùn)行時(shí)，要有一個(gè)可靠的系統(tǒng)來保證，所以對船舶通風(fēng)結(jié)構(gòu)提出了較高的標(biāo)準(zhǔn)及要求[1]。船舶通風(fēng)結(jié)構(gòu)和船員在海上運(yùn)行時(shí)的生活緊密聯(lián)系，其要求在高溫和極寒環(huán)境下可以保證船員們的正常生活，促使船舶中的空氣能夠流通，保證船舶中的溫度處在均衡狀態(tài)下。而且，完善的通風(fēng)系統(tǒng)可以很高對船舶內(nèi)動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)散熱，使之得到高效運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，有時(shí)船舶裝載的物資對船艙中的溫度有很高要求，通風(fēng)系統(tǒng)能夠有效管理船艙中某個(gè)范圍的溫度，使之一直處于規(guī)定的溫度范圍內(nèi)。

2、風(fēng)管分布

船舶通風(fēng)結(jié)構(gòu)通過風(fēng)管把各送風(fēng)口和回風(fēng)口銜接，進(jìn)而創(chuàng)建出空氣流動(dòng)通道。風(fēng)管分布應(yīng)在明確氣流組織與風(fēng)口部位后處理。在分布風(fēng)管時(shí)，要注意如下問題：

（1）盡量縮小管線，并減小管線的分開程度，以避免產(chǎn)生局部復(fù)雜部件，進(jìn)而在節(jié)約材料的基礎(chǔ)上降低系統(tǒng)阻力。

（2）分布風(fēng)管時(shí)，考量到施工與檢修的簡便性，合理處置風(fēng)管分布和空調(diào)水結(jié)構(gòu)及其他管道結(jié)構(gòu)分布之間的沖突。

（3）盡可能防止噪音太大，風(fēng)管要利用吸聲材料與吸聲結(jié)構(gòu)構(gòu)成。如果不對風(fēng)管作聲學(xué)處置，將極可能產(chǎn)生混響，而混響通過疊加會極大提升聲音強(qiáng)度（通常約為10dB）。如果在風(fēng)管內(nèi)壁與通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)安裝吸聲器，那么當(dāng)聲波投射時(shí)，就能吸收一些聲能，進(jìn)而降低反射聲，減小總聲音強(qiáng)度。所以，在風(fēng)管分布時(shí)能采用該種吸聲技術(shù)，以減小噪音。

另外，針對通風(fēng)系統(tǒng)，其噪音大都是空氣噪音與流體噪音。就直風(fēng)管來說，在噪音通過風(fēng)管和構(gòu)件實(shí)現(xiàn)傳播時(shí)，因管壁間出現(xiàn)摩擦，有些聲音會轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。而且，如果管路流通范圍、管路分支等于界面處未得到匹配阻抗，將?dǎo)致一些聲能投射，而其余聲能反射至聲源部位，如此就能夠降低噪音[2]。但是，風(fēng)管的部分構(gòu)件將加大系統(tǒng)阻力，從而出現(xiàn)氣流渦旋，極可能會出現(xiàn)再生噪音。在風(fēng)速加大時(shí)，再生噪音的影響隨之加大。通常情況下，當(dāng)風(fēng)速小于5m/s時(shí)，能忽略氣流的再生噪音；但風(fēng)速超過8m/s時(shí)，能不計(jì)管路內(nèi)噪音的降低量。

（1）選取噪音材料。一般采用吸音系數(shù)代表材料的吸音效果，即聲波透射材料外表時(shí)被吸走聲能和入射聲能的占比，以α表示。很多材料的吸音系數(shù)為0.01-1.00。α數(shù)值越大，表示材料的吸音質(zhì)量越高。通常α大于0.2的材料便是吸音材料，這種材料不僅能用于吸音降噪，還可以用來生產(chǎn)隔音罩與阻性消音器。一般多孔吸音材料具備更顯著的吸音效果，所以使用最為廣泛，主要包括纖維型、泡沫型和顆粒型三種。

3、防火風(fēng)閘分布

船舶通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)，防火風(fēng)閘的運(yùn)行效果良好，在使用時(shí)其閥門要常開，且在具備防火和通風(fēng)需要的通風(fēng)結(jié)構(gòu)風(fēng)管上安置，但溫度高達(dá)70℃時(shí)，其閥門將閉合，要想復(fù)位打開，要手動(dòng)處理，所以要結(jié)合其煙感信號與手動(dòng)拉繩閉合閥門、70℃時(shí)智能閉合閥門等特征開展分布[3]。另外，針對風(fēng)管上分布的防火風(fēng)閘，要保證便于員工操作及檢修。

在分布防火風(fēng)閘時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：①如果安置位置超出2米，要利用繩索引下，其操縱部位一般離地表1.5米；②如果采取鋼絲拉索，那么鋼絲拉索總長不能超過6米，其彎曲位置少于三處，彎曲半徑要大于300毫米，繩索要采用DN20鋼管作為護(hù)套；③針對在危險(xiǎn)區(qū)分布的防火風(fēng)閘，它的遙控電磁閥盡量與控制箱一樣置于安全區(qū)，而遠(yuǎn)程控制設(shè)備要布置在離地表1.5米的位置；④針對廚房排風(fēng)管路的防火風(fēng)閘分布，要與CO2排放連鎖，其控制箱要置于廚房門口位置。

4、布風(fēng)器分布

現(xiàn)如今，造船為保障船員在海上生活的舒適度，對船上的噪音與舒適性均提出了較高的標(biāo)準(zhǔn)。船上空調(diào)風(fēng)管系統(tǒng)布風(fēng)器的設(shè)置與噪音等級，要符合《國際海上人命安全公約》的內(nèi)容。布風(fēng)器的分布問題與優(yōu)化方案為：

（1）船舶空調(diào)結(jié)構(gòu)多采取單風(fēng)管頂型布風(fēng)器，但船艙中的溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)溫度后，為了不讓夏季溫度太低和冬季溫度太高，船員僅能阻擋布風(fēng)器送風(fēng)，由此也會阻擋新鮮空氣的涌入，船艙中空氣的質(zhì)量就會逐漸變差。

（2）布風(fēng)器屬于空調(diào)通風(fēng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)成部分，在艙室空調(diào)送風(fēng)管道中發(fā)揮出了末端散流的功能。目前，船舶中所用的布風(fēng)器有靜壓箱體積小、降音棉很薄等缺陷，導(dǎo)致消音效果不佳。

（3）為確?？諝獾牧魍ㄐ耘c最后送風(fēng)溫度舒適，有的送風(fēng)口還采取串聯(lián)和并聯(lián)風(fēng)機(jī)箱，但是有能耗高、風(fēng)機(jī)效率小、維護(hù)要求大及風(fēng)機(jī)常開等問題。另外，有些送風(fēng)末端還采取無動(dòng)力誘導(dǎo)設(shè)備，空氣流動(dòng)性較好，但相較于直接送冷風(fēng)耗損高，有噪音要求。船艙空調(diào)末端通常采取布風(fēng)機(jī)直接送風(fēng)，其最初投資和能耗都很低，合理選用將得到良好的空氣分散作用。

布風(fēng)管出現(xiàn)噪音的根本原因在于頂式布風(fēng)管的構(gòu)造有較大問題。采取該結(jié)構(gòu)的目的在于令布風(fēng)器送出的冷風(fēng)可以均勻的朝船艙周圍分散，令溫度場較為均勻，防止在船艙中出現(xiàn)死角[4]。就布風(fēng)器的構(gòu)造上來說，從入風(fēng)口進(jìn)到布風(fēng)器中的風(fēng)未完全進(jìn)到靜壓箱中實(shí)現(xiàn)混合消音，有些直接進(jìn)到處分口，如此流速未獲得減緩，噪音由此加大。為處理船艙內(nèi)溫度不穩(wěn)定情況，設(shè)計(jì)師能采取電加熱布風(fēng)器實(shí)現(xiàn)末端加熱，進(jìn)而擴(kuò)展船艙空調(diào)溫度的調(diào)整面積。該方法既能夠讓船員按照自己的日常習(xí)慣調(diào)整溫度，還可以確保不阻止布風(fēng)器送風(fēng)，一直朝船艙中送入新鮮空氣。而且，為降低噪音，能夠增加靜壓箱中消聲棉的厚度。

5、布置通風(fēng)百葉窗

市場上的通風(fēng)百葉窗種類很多，船舶中采用最普遍的屬于無蓋水密型與風(fēng)雨密蓋型百葉窗。

（1）無蓋密水型通風(fēng)百葉窗：其基本特征是，當(dāng)其閉合時(shí)，下一個(gè)百葉頂住上個(gè)百葉內(nèi)側(cè)底部，相鄰兩個(gè)百葉重合位置設(shè)置橡膠密封條，通過連桿部門提供相關(guān)壓力來滿足密封標(biāo)準(zhǔn)。在打開和關(guān)閉百葉窗時(shí)，要把手輪套于軸上；當(dāng)閑置時(shí)，要將之卸下并懸掛于窗下。為檢驗(yàn)該種通風(fēng)百葉窗的有效性，對其做水密測試。沖水測試：沖水壓力為0.4MPa，離窗不超過1.5米，用噴嘴直徑不小于16毫米的水龍頭噴水，結(jié)果沒有水進(jìn)到船艙中，證明這種百葉窗達(dá)標(biāo)。

（2）風(fēng)雨密蓋百葉窗：一般在上建船艙自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)的管道終端應(yīng)用。這種百葉窗的百葉是固定時(shí)，無法轉(zhuǎn)動(dòng)，選擇時(shí)按照布置處所在空間大小選擇打開方向；而且，要確定布置模式是法蘭或者焊接；一般主要經(jīng)粉筆測試檢查這種百葉窗的嚴(yán)密性，在百葉窗周邊用粉筆涂抹，鎖緊蓋子，檢查相關(guān)邊框橡膠上粉筆痕跡是不是完整有效。

通風(fēng)百葉窗的標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)面積按照每秒的通風(fēng)量及風(fēng)速運(yùn)算，將之除以窗的標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)面積率就是百葉面積。天然進(jìn)風(fēng)過程百葉的風(fēng)速是0.2-1.0m/s，當(dāng)通風(fēng)量是10000m3/h時(shí)，則其最小面積運(yùn)算是：百葉風(fēng)口的標(biāo)準(zhǔn)面積為2.78㎡，根據(jù)百葉通風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)面積是百葉大小的75%計(jì)算，百葉大小為3.7㎡。設(shè)計(jì)師按照百葉大小選取適當(dāng)?shù)陌偃~窗。

6、結(jié)束語

總之，船舶通風(fēng)結(jié)構(gòu)對船舶穩(wěn)定運(yùn)行作用較大，所以通風(fēng)結(jié)構(gòu)船上布置要引起工作人員的高度關(guān)注，尤其是風(fēng)管、防火風(fēng)閘的布置。相關(guān)人員要了解風(fēng)管等構(gòu)件的分布原則，進(jìn)而采用科學(xué)的布置方法。針對風(fēng)管的分布，還要嚴(yán)格控制噪音，進(jìn)而令船舶通風(fēng)結(jié)構(gòu)更為優(yōu)化。

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（作者單位：滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司）