船舶集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗的必要性和可行性分析

祁 麗，黃 雷

（滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海 200129）

0 引言

近20年來(lái)，我國(guó)造船速度和能力快速增長(zhǎng)，早期交付的船舶陸續(xù)進(jìn)入等級(jí)修理階段，船舶集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)長(zhǎng)期得不到專(zhuān)業(yè)清洗所呈現(xiàn)的狀況堪憂。系統(tǒng)使用中，除定期對(duì)空氣處理機(jī)組和其它換氣通風(fēng)設(shè)備的機(jī)電部分進(jìn)行正常的維護(hù)保養(yǎng)外，機(jī)組、風(fēng)道及通風(fēng)部件（如調(diào)節(jié)閥門(mén)、送風(fēng)箱、控制元器件、消音管道和末端風(fēng)口等）從交付到修理階段很難得到徹底清潔。

船舶集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)是指使房間或封閉空間空氣溫度、濕度、潔凈度和氣流速度等參數(shù)達(dá)到設(shè)定要求而對(duì)空氣進(jìn)行集中處理、輸送、分配的所有設(shè)備、管道及附件、儀器儀表的總和，船舶集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)由空氣處理機(jī)組、新風(fēng)通道、回風(fēng)通道和多分支送風(fēng)管路與艙內(nèi)形成封閉或半封閉空間，外界新風(fēng)經(jīng)初級(jí)過(guò)濾后和艙室回風(fēng)在空氣處理機(jī)組內(nèi)先混合，然后在機(jī)組內(nèi)的熱交換器段進(jìn)行濕熱處理，處理好的空氣通過(guò)機(jī)組內(nèi)的風(fēng)機(jī)經(jīng)送風(fēng)箱和送風(fēng)管路輸送到各個(gè)艙室的末端風(fēng)口，為船員提供舒適的生活和工作環(huán)境。新風(fēng)通道、回風(fēng)通道多由矩形風(fēng)管構(gòu)成，有些通道依附船體結(jié)構(gòu)建成，貫穿2～3層甲板且形狀不規(guī)則；送風(fēng)管路大多采用通風(fēng)阻力小、安裝方便的圓形螺旋風(fēng)管，尺寸在Φ100～Φ175之間。由于新風(fēng)中各類(lèi)懸浮顆粒物不能完全被空氣過(guò)濾裝置所阻隔，有些微細(xì)顆粒物會(huì)附著在機(jī)組的熱交換器、盛水盤(pán)和風(fēng)機(jī)葉輪上，有些微細(xì)的顆粒物隨著空氣流動(dòng)與風(fēng)道內(nèi)壁相互碰撞摩擦，產(chǎn)生靜電吸附越積越多，從而導(dǎo)致風(fēng)道內(nèi)壁的粗糙度越來(lái)越大，如此長(zhǎng)年累月灰塵越積越厚[1]，見(jiàn)圖1，加之機(jī)組和風(fēng)道內(nèi)四季溫濕度較為適宜，容易成為各類(lèi)細(xì)菌和病毒滋生的“溫床”，造成空調(diào)系統(tǒng)的二次污染。由于船舶空間緊湊，通風(fēng)管道內(nèi)部空間狹小，很多風(fēng)管布置在艙室吊頂板內(nèi)，管路上有很多變徑、分叉、斜坡、彎道和閥門(mén)等，清洗起來(lái)技術(shù)難度很大，簡(jiǎn)單的工具達(dá)不到徹底清潔的效果，船舶集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的清洗需要借助專(zhuān)業(yè)設(shè)備，由專(zhuān)業(yè)的清洗機(jī)構(gòu)實(shí)施，但實(shí)施對(duì)象的特殊性又制約了通風(fēng)系統(tǒng)清洗作業(yè)在船舶上常態(tài)執(zhí)行。

圖1 長(zhǎng)期未清洗的濾網(wǎng)和風(fēng)管表面積塵

1 風(fēng)管清洗的必要性

1.1 保證船舶戰(zhàn)斗力

船舶集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)為了節(jié)能，部分艙室空調(diào)風(fēng)會(huì)回到空調(diào)機(jī)組被重新利用，這就造成了附著積塵和微生物的氣流通過(guò)公共回風(fēng)通道在艙室之間流動(dòng)，極易發(fā)生交叉污染。2020年新冠病毒疫情肆略全球，日本的鉆石公主號(hào)郵輪、美國(guó)的羅斯福航母等船舶的疫情報(bào)道引發(fā)了公眾對(duì)船舶空氣品質(zhì)的廣泛關(guān)注。流行性疫情對(duì)新造船舶的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)提出了更高的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也引發(fā)了業(yè)內(nèi)人士對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗的高度重視。作為影響艙內(nèi)空氣品質(zhì)的因素，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗直接關(guān)系到船員的身心健康、工作效率甚至對(duì)戰(zhàn)斗力產(chǎn)生影響。

1.2 節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)能耗

流體流動(dòng)存在阻力，其內(nèi)因是流體的粘滯性和慣性，其外因則是流道邊界壁面有一定的粗糙度，對(duì)流體有擾動(dòng)作用?？朔鲃?dòng)阻力，需要消耗一定量的機(jī)械能[2]。流動(dòng)阻力分沿程阻力和局部阻力，如果風(fēng)管內(nèi)壁滯留了大量積塵，就會(huì)破壞了氣流在風(fēng)道內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，增加流動(dòng)阻力，從而導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷增大。另有試驗(yàn)證明：風(fēng)管內(nèi)積塵達(dá)到每平方米管道表面20 g以上時(shí)，可能升高或降低管道氣流溫度0.58 ℃。若對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)定期清洗，可以有效地減少氣體流動(dòng)阻力，降低管路溫升，達(dá)到節(jié)約能耗的目的。

1.3 延長(zhǎng)空調(diào)機(jī)組壽命

空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗包括空氣處理機(jī)組、其它換氣通風(fēng)設(shè)備和通風(fēng)管道的清洗?？諝馓幚頇C(jī)組和風(fēng)道表面的大量積塵會(huì)導(dǎo)致空調(diào)制冷、制熱效率大幅下降，迫使空調(diào)機(jī)組工作時(shí)間延長(zhǎng)，負(fù)載加重，縮短了正常使用壽命，增加了系統(tǒng)運(yùn)行成本。定期清洗中央空調(diào)，使系統(tǒng)各組成處于最佳熱交換狀態(tài)，保證系統(tǒng)良性運(yùn)轉(zhuǎn)，降低設(shè)備的故障率，這不僅能延長(zhǎng)空調(diào)機(jī)組壽命，還能減少運(yùn)行成本。

2 風(fēng)管清洗的可行性

2.1 清洗消毒規(guī)范

1976年美國(guó)費(fèi)城的軍團(tuán)菌大爆發(fā)后，歷經(jīng)數(shù)年風(fēng)管清洗在國(guó)外發(fā)展得已經(jīng)相當(dāng)成熟，美國(guó)、瑞典和日本等國(guó)相繼成立了協(xié)會(huì)并制定相關(guān)的行業(yè)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2003年“非典”疫情使全社會(huì)深刻意識(shí)到清洗空調(diào)系統(tǒng)的重要性，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局于2003年6月30日頒布了《GB 19210—2003空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗規(guī)范》, 國(guó)內(nèi)開(kāi)始告別中央空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗缺乏行業(yè)指導(dǎo)性文件的尷尬狀況。衛(wèi)生部于2003年8月發(fā)布了《公共場(chǎng)所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范》，2006年2月，衛(wèi)生部在2003年規(guī)范基礎(chǔ)上修訂和頒布了一系列與集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生管理和清洗有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，后被2012年9月發(fā)布的《WS/T 396—2012公共場(chǎng)所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗消毒規(guī)范》所代替。新標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了集中空調(diào)系統(tǒng)各主要設(shè)備、部件的清洗與消毒方法、清洗過(guò)程以及專(zhuān)業(yè)清洗機(jī)構(gòu)、專(zhuān)用清洗消毒設(shè)備的技術(shù)要求和專(zhuān)用清洗消毒設(shè)備的檢驗(yàn)方法。該標(biāo)準(zhǔn)相比之前發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：1）新增加了集中空調(diào)系統(tǒng)消毒的內(nèi)容；2）指明適用范圍。其他集中空調(diào)系統(tǒng)的清洗與消毒可參照?qǐng)?zhí)行；3）規(guī)定了清洗和消毒效果的指標(biāo)要求：風(fēng)管清洗后，風(fēng)管內(nèi)表面積塵殘留量宜小于1 g/m2，風(fēng)管內(nèi)表面和部件表面細(xì)菌總數(shù)、真菌總數(shù)應(yīng)小于100 CFU/m2；集中空調(diào)系統(tǒng)消毒后，其自然菌去除率應(yīng)大于90%，風(fēng)管內(nèi)表面細(xì)菌總數(shù)、真菌總數(shù)應(yīng)小于100 CFU/m2且致病微生物不得檢出[3]。

2.2 清洗消毒技術(shù)

風(fēng)管清洗作用是把風(fēng)管內(nèi)的灰塵打碎和剝離，電動(dòng)毛刷設(shè)備可以滿足風(fēng)管清洗大部分的需要，一些清洗死角如風(fēng)閥閥片，導(dǎo)流葉片、消音器等可以用氣動(dòng)清洗裝置解決。清洗作業(yè)中的重要設(shè)備還有吸塵捕集裝置，選擇吸塵設(shè)備需考慮三個(gè)因素：工作距離、過(guò)濾效率和集塵量。工作距離短，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)的集塵孔就多，清洗效率低；忽視了過(guò)濾效率和集塵量，很容易掉入“不斷清理過(guò)濾器”的陷阱，極大地降低清洗效率，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)濾器要求對(duì)0.3 μm顆粒的過(guò)濾效率達(dá)99.97%。

一套完整的風(fēng)管清洗系統(tǒng)主要包括：吸塵捕集裝置、管道監(jiān)控設(shè)施、電動(dòng)或氣動(dòng)清洗設(shè)備、氣霧消毒設(shè)備和連接管線。

2.2.1 “機(jī)器人”清洗技術(shù)

“機(jī)器人”通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)履帶或車(chē)輪在風(fēng)道內(nèi)行進(jìn)，“機(jī)器人”的清洗臂上裝有回轉(zhuǎn)刷和振打管，可以升降、伸縮和旋轉(zhuǎn)，把風(fēng)管內(nèi)的積塵剝離、清除，見(jiàn)圖2?！皺C(jī)器人”還兼檢測(cè)和消毒功能；適合清洗高度大于400 mm矩形風(fēng)管，不適用清洗小口徑圓形管道、垂直管道和不規(guī)則管路；驅(qū)動(dòng)電機(jī)馬達(dá)帶電運(yùn)行，有安全隱患；噴灑消毒藥水有積液，不能吹干，易腐蝕管道。

圖2 機(jī)器人清洗技術(shù)

2.2.2 軟軸清洗技術(shù)

軟軸清洗設(shè)備清洗風(fēng)管時(shí)，它以經(jīng)過(guò)特殊處理的鋼絲或鋼絲繩為芯軸，以電力驅(qū)動(dòng)芯軸帶動(dòng)毛刷高速旋轉(zhuǎn)，清除管壁上的積塵，見(jiàn)圖3。軟軸有以下特點(diǎn)：如人延長(zhǎng)的手臂那樣自如，可以正反回旋、前進(jìn)、后退，適合高度在300 mm以下的風(fēng)管；可以清洗水平和豎直風(fēng)管，不適合清洗結(jié)構(gòu)復(fù)雜的風(fēng)道及不規(guī)則的風(fēng)管；更換、清洗刷頭不方便；不能進(jìn)行風(fēng)管消毒。

2.2.3 氣動(dòng)清洗技術(shù)

以一定壓力和流量的壓縮空氣作為清洗動(dòng)力和介質(zhì)，帶動(dòng)清洗頭，以抽打和吹掃的方式，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)清洗頭旋轉(zhuǎn)，完成清洗工作[4]?！帮L(fēng)刀”作為一種先進(jìn)的氣動(dòng)清洗技術(shù)被普遍運(yùn)用，其核心是一組壓縮空氣噴嘴，以強(qiáng)力風(fēng)壓為工作動(dòng)力，噴嘴的作用就像一把空氣風(fēng)刀，每平方厘米最高可達(dá)8 kg的切刷力量，貼壁旋轉(zhuǎn)沿管壁“切刷”污物，獨(dú)特空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)使噴嘴可以如“磁懸浮”般地貼靠定位于管道壁，達(dá)到有效清洗目的。

圖3 軟軸清洗技術(shù)

風(fēng)刀噴嘴清洗范圍廣，適用直徑大于5 cm的圓管或高度大于5 cm的方管，可以水平、傾斜、垂直作業(yè)，解決了不規(guī)則風(fēng)管清洗和穿越風(fēng)閥清洗的難題；它以高壓氣流為動(dòng)力，在管道內(nèi)無(wú)任何帶電設(shè)備，完全消除了消防隱患；噴嘴兼具噴灑消毒藥水的功能，消毒水成霧狀噴灑，均勻不留死角，并可用高速氣流將管壁吹干，不留異味。風(fēng)刀清洗和消毒技術(shù)具有效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)安全隱患的優(yōu)點(diǎn)，適合船舶集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的清洗和消毒。見(jiàn)圖4。

圖4 風(fēng)刀清洗和消毒技術(shù)

2.2.4 風(fēng)管消毒要求

風(fēng)管消毒使用的消毒劑必須是衛(wèi)生疾控部門(mén)指定或備案的有衛(wèi)生許可批件的消毒劑，不損傷人體健康，保護(hù)管道不受腐蝕，消毒劑的使用劑量和方法按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)操作。

2.3 清洗消毒方案

2.3.1 工藝流程圖

船舶空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗前應(yīng)根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)平面圖了解全船空調(diào)通風(fēng)設(shè)備布局和風(fēng)管走向，清洗機(jī)構(gòu)在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察和檢查后，確定適宜的清潔設(shè)備和合理的工作流程，見(jiàn)圖5。

圖5 清洗消毒工藝流程圖

2.3.2 實(shí)施內(nèi)容和步驟

1）機(jī)組清洗

空氣處理機(jī)組的清洗主要包括過(guò)濾網(wǎng)、風(fēng)閥、箱體、換熱器、風(fēng)機(jī)、送風(fēng)箱和承水盤(pán)等與空氣相接觸的表面，主要采用負(fù)壓吸塵干式清洗和水壓沖洗濕式清洗相結(jié)合的方式。

（1）清洗空調(diào)機(jī)組前先切斷電源。

（2）清洗機(jī)組應(yīng)該在回風(fēng)管和新風(fēng)管清洗完畢之后進(jìn)行，關(guān)閉送、回風(fēng)管上的風(fēng)閥。

（3）用負(fù)壓吸塵器吸掉積存在中效過(guò)濾器、新風(fēng)閥、回風(fēng)閥型上面的灰塵，初效空氣過(guò)濾器和機(jī)組過(guò)濾段的內(nèi)壁用高壓水槍沖洗，過(guò)濾器晾干，用濕毛巾擦拭過(guò)濾段區(qū)表面的水漬。

（4）先用高壓水槍濕潤(rùn)換熱器翅片，接著將清洗藥液噴灑在換熱器表面，過(guò)一段時(shí)間用高壓水槍將換熱盤(pán)管表面沖洗干凈。

（5）在機(jī)組送風(fēng)段，因?yàn)橛须姍C(jī)和接線盒，所以禁止用水直接沖洗。先用干布將風(fēng)機(jī)外表面和葉輪擦拭干凈后，然后把風(fēng)機(jī)和接線盒包裹嚴(yán)實(shí)，防止進(jìn)水。用吸塵器把混合段內(nèi)箱體四壁上的灰塵吸干凈，然后用濕毛巾擦拭此段區(qū)。

（6）用高壓水槍沖洗承水盤(pán)直至流出的水變清為止。

（7）清洗完畢后，安裝過(guò)濾器，恢復(fù)風(fēng)閥初始角度，開(kāi)啟電源，運(yùn)轉(zhuǎn)試機(jī)。

2）風(fēng)管清洗

風(fēng)管清洗應(yīng)將空調(diào)區(qū)域分開(kāi)清洗，各區(qū)域風(fēng)管先清洗新風(fēng)風(fēng)管和回風(fēng)風(fēng)管，再清洗送風(fēng)風(fēng)管。風(fēng)管分為若干個(gè)清洗施工管段，每個(gè)管段的長(zhǎng)度應(yīng)保證清洗時(shí)風(fēng)管內(nèi)的污染物不外逸，并在清洗的工作段和非工作段之間采取氣囊密封，在遇到分支的情況下，先清洗支管道，后清洗主管道。

（1）結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選定操作段。

（2）將送、回風(fēng)口的隔離拆除，清洗所有風(fēng)口以及過(guò)濾網(wǎng)。

（3）選定吸塵風(fēng)口和清洗風(fēng)口。

盡量利用風(fēng)管系統(tǒng)現(xiàn)有的送、回風(fēng)口，為方便施工，必要時(shí)可現(xiàn)場(chǎng)切割工藝孔。

（4）預(yù)先拆除管路上的傳感器、凈化單元等易損原件。

（5）將清洗區(qū)域內(nèi)的所有送、回風(fēng)口封堵，利用通風(fēng)管路上的調(diào)節(jié)風(fēng)閥隔離清洗段和非清洗段。

（6）用吸管盤(pán)和伸縮風(fēng)管將高效真空收集器與風(fēng)管的吸風(fēng)口聯(lián)通，選定清洗孔，不清洗的風(fēng)管兩端用氣囊封住。

（7）開(kāi)啟清洗設(shè)備，將清洗機(jī)器人、軟軸或氣刀放入風(fēng)管的清洗孔，對(duì)風(fēng)管進(jìn)行清洗、消毒。

（8）采用具有監(jiān)測(cè)功能的機(jī)器人對(duì)風(fēng)管清洗情況進(jìn)行錄像、編號(hào)、登記、存檔。

（9）一段風(fēng)管清洗完畢后，搬離清洗設(shè)備，妥善處理收集器的污物。

（10）拆掉吸氣管和吸管盤(pán)，恢復(fù)清洗用的風(fēng)口，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)的風(fēng)口用可拆蓋板封住。

（11）對(duì)清洗作業(yè)中需要拆除的保溫隔熱材料予以更換。

（12）選定下一個(gè)操作段的吸風(fēng)口，將上一個(gè)操作段吸風(fēng)口變?yōu)榍逑纯?，按照上述順序?qū)︼L(fēng)管進(jìn)行清洗、消毒。

（13）風(fēng)管清洗完后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整理，恢復(fù)到初始狀態(tài)。

（14）在空調(diào)通風(fēng)按系統(tǒng)投入使用前，按照《GB 19210—2003空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗規(guī)范》或《WS/T 396—2012公共場(chǎng)所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗消毒規(guī)范》對(duì)清洗效果進(jìn)行確認(rèn)。

3 結(jié)論

隨著船舶設(shè)計(jì)建造以人為本理念的不斷深入和環(huán)保意識(shí)的逐漸加強(qiáng)，船舶空調(diào)通風(fēng)管路清洗和消毒逐漸顯示出其重要性和必要性，有些船舶配套企業(yè)也開(kāi)始積極拓展這方面的業(yè)務(wù)，對(duì)清洗效果的檢查和驗(yàn)收可以參照相關(guān)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求執(zhí)行。

疫情防控期間，在役船舶的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)建議采取如下應(yīng)對(duì)措施為船員提供健康的生活和工作環(huán)境，以保證船舶的生命力和戰(zhàn)斗力。

1）成立專(zhuān)門(mén)管理小組，對(duì)集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行徹底的清洗消毒，規(guī)范空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備、管路、附件和凈化設(shè)施的維護(hù)、清洗和消毒管理流程。

2）當(dāng)集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，為防止回風(fēng)造成交叉污染，應(yīng)采用全新風(fēng)運(yùn)行。在關(guān)閉回風(fēng)閥的同時(shí)，開(kāi)大或開(kāi)全新風(fēng)閥，同時(shí)打開(kāi)舷窗和對(duì)外通道門(mén)避免艙室正壓過(guò)高。

3）建立應(yīng)急預(yù)案，將某個(gè)空調(diào)區(qū)域改為隔離和醫(yī)療區(qū)域，用于隔離患者并進(jìn)行治療或?qū)γ芮薪佑|者進(jìn)行醫(yī)學(xué)觀察，在選定區(qū)域工作的空氣處理機(jī)組上加裝消毒殺菌裝置，在該區(qū)域增加排風(fēng)管路和排風(fēng)機(jī)，將該區(qū)域改為負(fù)壓設(shè)計(jì)，防止病毒擴(kuò)散到其它空調(diào)區(qū)域。