船舶通风系统的设计及优化

贾广伟

黄海造船有限公司 山东荣成 264309

船舶通风分为机械通风和自然通风，就是利用换气的方法，向某一舱室输送新鲜空气（送风），将舱室内污浊的空气直接或者处理后排出室外（排风），起到对室内外空气置换的作用，但不同船舶通风系统类型不同，设计方向有所不同，我司一直致力于推动船舶通风系统优化设计，创设有助于船员安全生活和工作的环境。船舶通风系统设计难度较大，设计是否合理关乎到室内环境舒适度和设备的正常运行，任何一个环节出现偏差，都可能诱发严重的后果，需要予以高度关注和重视。伴随着流体学技术的发展，其在船舶通风系统设计中也得到了广泛的应用，但是存在很多的缺陷和不足。当前船舶运输压力持续增加，船舶功能和自动化水平飞速发展，如何创设船舶人员舒适的工作、生活环境，保证船舶各项功能正常运行，推动船舶通风系统优化设计十分必要[1]。

1 船舶通风系统概述

1.1 船舶通风系统内部构成

船舶通风系统内部由进气、排气装置构成，涵盖了风雨密百叶窗、风机、调节风门、风管、防火风闸以及送排风口等。常见的通风系统有三种：其一，全面通风。就是对整个舱室进行通风换气，目前船上大部分舱室采用这种方式；其二，局部通风。分为局部进风和局部排风，其基本原理就是通过控制局部气流，使局部工作范围不受有害物的污染，并且达到符合要求的空气环境。目前我司建造的医院船的手术区洁净系统就是采用此种方式；其三，置换通风。原理是利用冷空气下沉热空气上升的原则，送风口在下，排风口在上。一些特殊的舱室，比如蓄电池室，二氧化碳间都是采用这种方式通风。

1.2 船舶通风系统的设计流程

其一，确定船舶通风量；其二，所需风量合理配置，确保各部分拥有充足流量，创设内部空气循环体系，可以避免内部温度过高影响到人们正常生产生活。同时考虑通风管道尺寸规格和风速大小，并结合管道形状和风阻力优化设计，形成相较于独立通风系统。其三，选择轴流效率高、安装和检修便捷的风机，可以输送新鲜空气到室内同时，将室内的污浊空气排出室外，如果选择室外风机需要配备专门的保护装置，避免人员触电事故出现。在船舶通风系统设计后，由专门人员来测量船舶通风系统的风速，反复调节测量记录系统的风速、风阻力、噪音值。以达到最优的设计[2]。

1.3 船舶通风系统对船舶设备的作用

船舶通风系统不仅是调节船舱温度、湿度、气压，创设便于人们生活和工作的室内环境。对设备的正常运行也起到至关重要的作用。船舶环境状态随着时间地点推移逐步改变，船舱中的空气量有所不同，如果机舱中温度过高，空气密度将随之下降，大大增加了柴油机增压喘振几率，机器设备的运行负荷较重，可能加剧装置故障几率。如果温度过低，空气密度反之增加，燃烧动力随之增加[3]。因此，温度过高、过低都可能影响到装置的正常运行，将其控制有限的温度范围内很有必要，而实现这一目标则需要保证船舱通风正常。另外，由于机舱中仪器设备诸多，对于温度要求较高，诸多仪器设备运行中会散发热量，如果无法及时排出热量，可能造成装置损坏[4]。由于不同仪器装置灵敏度和精确度会受到环境变化所影响，超过一定条件限制，则会出现仪表失控情况。

2 船舶通风系统的设计要点

2.1 卫生间机械通风

在天花板上开设抽风口，卫生间独立进风或是走道门下风栅开口进风，有时从空调系统输送一定量空气送风。抽风直接与外界大气连接，不允许用于内循环[5]。

2.2 医务室

医务室内选择机械抽风、送风方式，对于空调系统的送风可以选择止回风闸隔离，或是设置单独系统。医务室抽风排放到外界环境，不允许重新进入内循环。调整抽风量和送风量差异，形成负压，并给予调节风量空气平衡开口，排放到外界环境。

2.3 洗衣室

洗衣室同样选择机械抽风方式，送风方式可以选择自然进风或空调送风方式。由于洗衣室通风系统多为低压系统，将空气加热到13℃，使用布风器合理分配送风。在散热上方开设抽风口，安装空气过滤器保证室内空气清爽度，污浊空气排出到外界，不允许用于内循环[6]。

2.4 餐厅或休息室

此类区域通风系统以低压通风系统为主，小餐厅房间选择高压通风系统，由于空间较大所有风口尽量均布。

2.5 厨房

厨房抽风和送风均为机械通风方式，与所处通风系统分离设置，安装风闸可以起到平衡送风、抽风的风量。特别注意厨房集气罩进风口与灶台要对齐，保证冷热空气形成对流，达到高效排风的效果。

2.6 蓄电池室

该区域热量较高，需要设置有效通风，可以在房间底部开设进风口，顶部开设吸风口，通过此种布设促使新风流经所有蓄电池组，最大程度上规避易燃易爆气体混合[7]。

3 船舶通风系统的设计优化

以下通过对我司设计的某型千吨级海洋巡视船的通风系统所做优化做一介绍。

3.1 进风口位置优化

船舶通风系统的进风口位置设计是否合理，关乎到通风系统运行效应，而气流位置和线路直接决定了进风口位置，因此需要做好进风口位置的选择。通过计算可以了解到，机舱内部空间较小，喇叭风口可以达到机舱壁即可，这就节省了大量的风管及占据的空间，通过适当的增加通风管直径，提升风流量，减小风阻。

3.2 排风口位置优化

除了引入新风进入舱室，还要将舱室内部污浊空气排出到外界，所以排风口应该设置在与进风口水平线的位置，促使通风口水平气流在内部循环一定时间后上升排出。但是由于机舱的特殊性，内部机器繁多，死角多，送风管路多且复杂，并且内部空间狭小，故一般不设置回风管，只在机舱棚顶设置一台抽风机，采用分支送风、主干回风的方式。并且所有机舱通风机为可逆转风机。船舶中锅炉烧制不可避免的产生热量，散热量过大，需要单独增设排风口，动态调整通风出口角度，相较于其他机舱适当的延长空气流通路线，促使散热率大大提升，创设舒适的内部环境[8]。

3.3 空调通风系统装置优化

由于该船热湿负荷较大，且空调分区较多（热湿比不同），我们采用间接冷却式中央空调系统，即用制冷剂冷却冷媒水，再用冷媒水在空气冷却器中冷却空气，最后由空调风机送往各个舱室。对于空调通风系统装置优化，空调器的风机采用的是变频风机，可以根据船舶本身的特征，在不同工况、不同季节，以不同的风量送风，达到节能减排的作用，在所有的空调风管首端安装了消音器和调风门，尽量避免采用容易漏风的扁圆风管，减少弯头的使用量，减少风阻，还有一个关键点是对风口末端优化，为避免空调装置运行期间产生过大的噪音，使所有的舱室达到最适宜的人居环境标准，在末端安装消声布风器风口和变风量调节装置。并且采用分区空调，每个房间都可以独立调控。

3.4 全新风通风系统设计

全新风通风系统优化设计，需要保证总风量可以满足机舱内部热负荷排出需要，以及换气次数需要。设计机舱进风高于排风属于正压设计，通常适用在内部热气有要求的机舱。全新风通风系统设计，引入新风到机舱同时，将机舱中设备散发的热量充分排出，保证室内新风量用于设备散热，保证设备正常运行。为保证循环可以单独设置进风、排风风机室，以前部分船舶设计中并未设置进风、排风管，只有进排风室，这样新风引入到机舱后聚集在某个位置，另一端通过排风风机排出机舱内部污浊热空气，此种设计局限性较大，无法保证机舱内部温度均匀性。

需要注意的是，海水比热容大于空气比热容，所以可以基于海水来带走机舱内部的热量，这样可以节能降耗，减少风管大小、风速和噪音。因此，推行循环冷却加新风系统，尽管相较于全新风设计换气次数要少一些，但是换气次数可以维持在15次/h左右，满足机舱对新鲜空气和污浊空气排出的需求。

4 结语

综上所述，船舶通风系统设计是否合理，很大程度上影响到船舶内部装置设备正常运行，以及工作人员的舒适度。因此，应结合不同船型和规划要求，综合考量进排气道设置，合理规划，设计能耗更低的通风系统。