某海工平台起居处所空调系统设计研究

姚汝林，刘建成，冯国增，孙少哲

(1.招商局重工(江苏)有限公司，江苏 南通 226100；2.江苏科技大学能源与动力工程学院，江苏 镇江 212003)

某海工平台起居处所空调系统设计研究

姚汝林1，刘建成1，冯国增2，孙少哲2

(1.招商局重工(江苏)有限公司，江苏 南通 226100；2.江苏科技大学能源与动力工程学院，江苏 镇江 212003)

针对海工平台工作环境恶劣的状况，以某海工平台为设计对象，研究起居处所空调系统设计。研究内容包括空调系统的方案比较、冷负荷及湿负荷计算、空调系统布置、空调设备及附件选择、空调系统水力计算、通风系统的设计和布置，对海工平台起居处所空调系统的设计研究具有一定的参考意义。

海工平台；空调系统；全空气系统；负荷；冷水机组；水力计算

0 引言

海工平台是集油田勘探、油气处理、发电、供热、原油产品储存和外输、人员居住于一体的综合性海洋工程装备，是实施海底油气勘探和开采的工作基地。与陆地采油设备相比，海工平台所处的海洋环境十分复杂和恶劣，工作人员长期生活在空间紧凑、高盐度高湿度、通风差的恶劣环境中[1]，因此研究适用于海工平台的空调系统对改善工作人员的海上生活环境质量，提高人员的工作效率非常必要。

本文研究的某海工平台坐落于南海附近，总工程面积1 150 m2，空调面积850 m2。平台主体5层，分别为主甲板、01甲板、02甲板、03甲板和04甲板。全工程冷负荷为267.8 kW。在冷负荷计算的基础上完成主机和空气处理设备的选型，通过对风管、水管的水力计算继而确定管路的尺寸规格，并进行合理的管道布置。

本文首先对各种空调方案的优缺点及其适用范围进行比较，然后根据海洋平台所处的地理环境及其设计资料的需要，本工程设计最终采用的是全空气系统方案，并在此基础上进行空调风系统、水管路及空调机房的设计。水管路系统采用闭式双管同程式，冷冻水泵和冷却水泵各选3台。本设计所选用的冷水机组是船用水冷半封闭螺杆(单机压缩)式TY-290ws型号的机组。

1 空调系统设计方案分析

1.1空调风系统的选取原则

(1)能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求。

(2)初投资和运行费用综合起来较为经济。

(3)尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响。

(4)尽量减少风管长度和风管重叠，便于施工、管理和测试。

1.2空调风系统确定

基于本工程空调系统便于管理和维护，以及对消防和隔振的严格要求，故本项目采用间接冷却式空调系统——全空气定风量单风道露点送风系统，如图1所示。

1.冷水机组 2.回风口 3.新风管道 4.处理后的新风管道 5.冷冻水循环管道 6.送风口 7.排风口 8.排风机 9.排风管道 10.各层空气处理机 11.海水管线 12.冷冻水循环水泵 13.风道阀门

图2为本工程的空调系统图和空气处理焓湿图：室外状态点W与室内过来经过回风管的回风状态点O′混合到状态点C，再经过空气处理机组处理到露点状态点S，经送风管温升变化到状态点S′，最后送到室内房间。图中，W为室外空气状态点；O为室内状态点；O′为回风状态点；C为混合状态点；S为机器露点；S′为送风状态点；t为温度；i为焓值；φ为相对湿度。

图2 空气处理焓湿图

1.3空调冷热源方案的确定

由于螺杆式制冷机结构简单紧凑，总量轻，可靠性高，维修周期长，并且环保性能好，适用于海洋平台所处环境，故选用水冷螺杆式制冷机组作为本工程设计的冷源。基于该海工平台位于南海，不需要进行供热，故本文不必进行热源方案探讨。

1.4空调系统风道设计

(1)气流组织：采用散流器平送风方式，空气呈辐射状向四周送出，贴附平顶扩散，能与室内空气充分混合，使得空调区处于回流区，温度分布和速度分布都比较均匀。

(2)送风口确定：船用布风器(梅花分布)。

(3)气流组织计算：以02甲板3006室为例进行校核计算。

2 设计计算结果

2.1负荷计算结果

该海工平台起居处所空调系统负荷计算结果见表1。由表1可知：该海工平台01甲板的冷负荷为80.11 kW，02甲板的冷负荷为85.86 kW，03甲板的冷负荷为101.8 kW，空调系统总负荷为267.8 kW，所需电量为113.8 kW。

2.2表冷器计算结果

该海工平台起居处所空调系统各层甲板表冷器型号结果见表2。

2.3制冷装置冷水机组的型号确定

通过搜索船用冷水机组，选用水冷半封闭螺杆式(单机压缩)机组，1台使用，1台备用。工况：冷却海水进水30 ℃，出水35 ℃；冷冻水进水12 ℃，出水7 ℃。表3为该冷水机组的主要参数。

2.4空气处理设备设计参数

空调机组设计所需参数见表4。

表1 空调系统各层甲板各项负荷汇总表 W

表2 各层甲板表冷器型号汇总

表3 水冷半封闭螺杆式机组主要参数

2.5冷冻水泵和冷却水泵的选用

选用3台冷冻水泵，可同时供冷水，2台使用1台备用。性能参数为：型号CLHB50-32(I)，流量32.5 m3/h，扬程27.5 m，效率60%，重量75 kg，转速2 900 r/min，电机功率4 kW。

选择3台海水冷却水泵，2台使用1台备用。其性能参数为：CLHB65-50(I)，扬程38 m，流量43.5 m3/h，效率65%，转速2 900 r/min，电机功率7.5 kW，重量115 kg。

3 结语

本设计为某海工平台的空调系统设计。该工程的负荷计算是根据《海洋平台暖通设计方法》标准进行的，空调系统采用的是1次回风全空气露点送风系统。整个海工平台工程采取多个中央空调系统，每层左右两舷各有一空气处理设备对空气集中处理。风管选取圆形镀锌钢板，水管路系统采用闭式双管同程式，冷冻水泵CLHB50-32(I)和冷却水泵CLHB65-50(I)各选3台，2台使用1台备用。所选用的冷水机组是船用水冷半封闭螺杆(单机压缩)式TY-290ws型号的机组。

本设计对负荷的计算仅仅是依据理论进行的，缺乏实际工程经验的应用介绍，平台的舱室内工作情况并非实际的运行情况；同时，本设计尚未对消声及隔振进行设计，如对该2项进行设计应考虑海工平台所处地理环境对其影响，选择适宜的设计方法，设计出最优的消声减振措施。

表4 空调机组设计所需参数

[1]邢秀强，贾立华．海洋石油平台空调系统的探讨[J]．海洋工程, 2008,26(1)：98-101.

[2]Q/HS 3008-2002，海洋平台暖通空调系统设计方法[S]．

[3]谭文涛．中央空调系统节能设计和运行管理[J]．装备制造技术，2011，(11)：174-175.

[4]朱波，胡强生．船舶空调系统节能的分析与研究[J]．浙江交通职业技术学院学报，2008，(2)：38-40.

[5]李松．海洋环境下船用空调现状及发展探讨[J]．制冷与空调，2005,5(2)：16-18.

[6]陈安扬．船舶空调系统设计新思路-低温送风[J]．船舶工程，2003，25(5)：24-25.

[7]陆懿东，曹建毅，张艳．关于海洋工程船舱室通风系统的设计简介[J]．船舶设计通讯，2005，(2)：7-10.

2014-07-16

姚汝林(1975-)，男，硕士，高级工程师，研究方向为轮机工程；刘建成(1976-)，男，高级工程师，研究方向为船舶与海洋工程；冯国增(1971-)，男，硕士，副教授，研究方向为两相流理论与技术、船舶制冷与空调等；孙少哲(1990-)，男，硕士研究生，研究方向为舰船舱室环境控制。

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