海洋核动力平台生活区舱室环境设计

雷亚红，郭 健，吴晨晖

（武汉第二船舶设计研究所，湖北 武汉 430064）

0 引 言

海洋核动力平台（以下简称平台）舱室环境设计是适居性设计中不可缺少的一部分。由于平台作业周期长，平台上的人员必须经受恶劣的气候条件和海洋环境的影响与考验；同时，受平台尺度的限制，核动力装置及其辅助设备需设置在同一船体上，工作区域和生活区域无法完全分开，使得适居性设计既是重点也是难点。适居性设计不仅需满足基本的居住性因素要求，更要合理控制舱室的各种环境因素，人为改善船舶布置的各种条件。

1 国内外研究现状

在军用方面，国外的海上核动力潜艇建造技术已非常成熟，1945年就建造出了世界上第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号；我国第一艘核潜艇于1970年下水。最初的潜艇无居住性可言，空间狭小、没有床铺；发展至今，居住性得到很大改善，不仅有个人床铺，舱室环境控制等也有所进步。在民用方面，全世界共建造有十几艘核动力商船，主要包括美国“萨瓦娜”号客货船、德国“奥托汉”号矿砂船和日本“陆奥”号 试验船等；国内目前尚无民用的水面核动力船舶。

在舱室环境设计方面，外国海军一直在努力提高舰员的生活质量，改善舰艇的舱室环境，进行了一系列研究[1]。例如：荷兰皇家海军，法国、英国和北约的海军，挪威皇家海军等，对舰船上的居住人数进行规定；法国水面舰船舱室内部的环境设计为改善舰员的生活提供了很好的解决方案[2]；美国和英国等国家对舱室环境、色彩、照明、空气环境、噪声和新材料等舱室环境因素进行研究，制定出一系列用于指导舰船舱室环境设计的标准和规范[3-5]。

我国对舰船舱室环境的研究起步较晚，直到 1980年才开始制定有关水面舰船的居住性规范，且内容相对简单，很多重要指标要求缺失。近年来，我国逐渐对舱室环境进行广泛而深入的研究，虽然在居住性方面取得了一些研究成果，但也存在不少问题[6]。对于舰船舱室环境评价，仍主要集中在空气质量评价、噪声评价等单环境指标评价，综合评价很少[7]。

综上所述，国内民用方面的海洋核动力平台研究尚属空白，有必要对其舱室环境设计进行深入研究。

2 平台舱室环境设计参考标准及案例

平台的舱室环境设计可参考某民用船舶及某核电厂的方案，对平台生活区进行规划和布置。

2.1 船舶相关参考规范

平台生活区设计需满足船舶相关规范的要求。当前2个最重要的规范[8-9]都对舱室环境有基本要求。

国际劳工组织（International Labour Organization，ILO）《海事劳工公约》和我国海事局（Maritime Safety Administration，MSA）的《国内航行海船法定检验技术规则》均对舱室取暖和通风、照明、噪声和振动及起居舱室的隔热、水密、气密性、舱室通道和出入口、饮用水和淡水等做出了整体要求。

2.2 陆上核电厂设计准则

陆上核电厂设计准则中与平台生活区舱室环境设计紧密相关的内容主要包括核电厂的通风设计和通道管控设计。在对陆上核电厂进行总体布置设计时，要求将通风设计和通道管控设计等总体性布置设计要求具体落实到设计过程中。

2.3 案例对比分析

2.3.1 民用船舶案例

图1为某船舶的总布置简图，表1为该船舶的生活区舱室布置说明。由图1和表1可知：生活区分布在艉部，上甲板以上是上层建筑区域，满足居住需求，上甲板以下是娱乐舱室，底部是机械舱室；船舶中部是货油舱和压载水舱；艏部是机械舱和艏尖舱等。

图1 某船舶的总布置简图

表1 某船舶的生活区舱室布置

2.3.2 核电厂案例

图2为某核电厂总布置示意。通过分析可知：核电厂的总体布置要考虑通风系统设计，以防止污染物扩散，一旦厂房内发生火灾，减少腐蚀性气体、烟气和放射性污染带来的损害；进行通道管控，以隔开外界的工作区和生活区等，减少生活区的噪声干扰。

综上所述，在对平台的整个生活区进行舱室环境设计时，不能忽略对生活区噪声、通风和照明等因素的合理规划。参考民船和核电厂的布置，平台生活区舱室环境设计需做到：布置合理，通风、噪声、色彩和光环境等因素控制良好，保证生活区的各舱室环境舒适、温馨；居住舱布置在上层建筑区域，嘈杂的机械舱布置在下部，安静的生活娱乐舱布置在上部。

3 平台生活区舱室环境设计

图2 某核电厂总布置示意

海洋核动力平台的总布置框图见图3。平台是一个搭载有核动力装置的新型船舶，在总体设计上需充分考虑人员的心理。由于反应堆舱区域位于平台中部，因此在该区域与生活区之间设置过渡舱，设置醒目警示标志，并实时监测辐射剂量，使人员在心理上感觉到与堆舱区域有隔离。

图3 平台总布置框图

图4为平台生活区总布置简图。由图4可知，除需满足一般船舶的布置要求以外，平台在舱室设计上设置了更多的娱乐舱室，更加注重生活区的舒适性，如与居住性密切相关的通风空调、舱室噪声等，在内装设计上更加讲究色彩和灯光对人员心理的影响。

图4 平台生活区总布置简图

3.1 平台舱室通风系统设计

平台生活区舱室通风空调系统设计见图5。平台的空调机组应能对各舱室进行通风、降温、除湿和供暖，将舱室内的温度、湿度及空气成分调节到规范容许的范围内[10-11]。

图5 平台生活区舱室通风空调系统设计

生活区空调系统主要由风机盘管、新风机组、布风器、组合式空调机组和组装式空调机组(含压缩机等)等设备及相关管路附件组成，通过风道定点送风。风机盘管、新风机组和组装式空调机组由生活区制冷站提供冷冻水，由采暖系统提供热水，作为冷热源承担生活区各空调房间的冷热负荷。

1) 指挥甲板和上甲板上分别配置1套新风机组，居住舱室内配置若干风机盘管；

2) 主甲板上配置1套新风机组，餐厅、医院和商店内配置若干风机盘管；

3) 厨房内配置1套组合式空调机组，对厨房操作工位进行定点送风；

4) 生活舱分为若干个分舱段，分别配置1套新风机组、若干风机盘管。

3.2 减振降噪设计

对于平台的隔声设计，为达到声源与接受者隔离的目的，采取措施使平台各舱室的空气噪声指标满足规范要求。平台生活区的噪声源主要分为机械设备噪声、通风空调噪声和娱乐舱室噪声等3类。可采用的降噪措施有：声源隔声设计，用隔声结构将噪声源封闭起来，使噪声局限在一个小的空间内；接收者的隔声设计，是把需保持安静的场所用隔声结构围闭起来，屏蔽外面的噪声；采用浮动地板等。

平台减振降噪设计见图4。根据平台的情况：将生活区和机舱分开布置在船首和船尾，使两者处在相距较远的位置；将生活区中较为嘈杂的舱室布置在底层，居住单元布置在上层甲板。

平台生活区减振降噪设计是按照动静分区的原则，从下到上依次分割为机械设备处所、休闲娱乐处所、生活服务处所（包括洗衣房、食品贮藏、厨房、餐厅和医院等）和上层建筑区域居住处所。

3.3 色彩设计

平台人员的工作和生活都在海上，活动范围狭小，会产生独特的心理特性，色彩环境对这些人员而言尤为重要。不同的色彩环境会对平台人员的生理和心理产生不同的刺激作用，从而对其工作效率和生活质量产生不同的影响[2]。因此，平台色彩明度、彩度和色相的选择需与平台大气、庄重、得体的风格一致，崇尚简洁、温馨、自然，充满活力并洞悉细节。例如，图6为平台高级船员餐厅、会议室内装方案之一：餐厅的天花板和壁板都采用米黄色，地板为木纹色，家具为木纹色和与之匹配的其他配色，辅助色、点缀色为彩度较高的红色、墨绿色等，整体较为休闲、活泼；会议室内的天花板和壁板采用浅黄色，地板采用象征大海的点缀色，挂画为峻岭水墨画，沙发和椅子采用软包与木纹结合的设计，整体较为大气、庄重。

图6 平台高级船员餐厅、会议室内装方案效果图

3.4 光环境设计

灯光环境的主要作用是为平台人员提供良好的光照条件，获得最佳的视觉效果，增加舱室环境的美感和舒适感，具有实用性和艺术性双重价值[2]。

平台上灯光的设计首先需满足明视照明的需求，确保室内工作面满足：有足够的照度，且照度稳定而均匀；视野范围内的亮度差不宜过大，无耀眼的眩光；技术台、桌球面等特殊的工作面上无阴影；光色柔和，显色逼真等。

此外，要进行艺术照明，例如：利用投射光束作为背景，突出视觉中心；利用反光顶棚改变空间感；利用不同照明方式组织室内虚拟空间；利用艺术顶棚与吸顶灯相结合的方式给大厅增添豪华感等。例如图7所示的高级船员餐厅，休息区背景墙采用木纹装饰板与软包、LED灯光相结合的方式是根据电力标志变形而来的，营造独特的视觉感受；会议室的圆形吊顶配合周围的LED灯，营造庄重感。

4 结 语

船员长期在海上工作，生活区舱室环境的优劣直接关系到其身体健康水平和精神状态，因此在设计平台时，不仅要满足规范的要求，还要对生活区的噪声、通风和照明等因素进行合理规划。

平台的舱室环境设计在符合船舶和核电厂设计规范要求的前提下，参考成熟海洋平台和核电厂案例，明确平台生活区环境设计的目标和任务，对舱室空调与通风、减振降噪、色彩、光环境的设计进行详述，可为平台生活区舱室设计提供有意义的参考。

平台生活区舱室环境设计还包括对舱室水密、气密等因素的控制，有待做进一步的研究。