满足安全返港的客滚船安全区系统设计要点

吴 林，张慧亮，赵自兵，张 华

(招商局邮轮研究院(上海)有限公司，上海 200137)

0 引言

安全返港是一个目标型的规范，允许设计者采取分隔、双套、冗余、保护或上述措施的组合来满足要求[1]，但对客船的总布置、推进系统、空船自重、能效设计指数、造船成本等都有较大影响[2]。安全区服务系统是客船在安全返港状态下服务安全区乘客的系统，是保证乘客最低生存和舒适度体验的重要系统，其设计需要综合规范要求、设计逻辑、空间布置、综合成本等进行一系列的平衡和优化，以便用小的代价达到安全返港冗余的设计要求。但是如何在规范框架内合理优化系统设计，目前国内还没有太多的经验。客滚船属于客船，其安全区服务系统的设计优化是客船安全返港设计难点之一。为此，本文基于安全区服务系统的法规要求，以某客滚船为例，系统研究安全区服务系统的设计过程和要点。

1 安全区服务系统设计原则和要求

安全区服务系统主要包含卫生设施、饮用水、食物、医疗处所、通风、空调制冷和加热系统、照明等，配合安全区本身构成了安全区的所有组成部分。海上安全委员会MSC Circ.1369通函对安全区服务系统的详细指导要求见表1。

表1 安全区规范性要求

当船舶发生火灾事故后，船舶安全区需要按照法规的要求，提供上述各类功能服务，其中又以安全区的配置、饮用水、卫生水(黑水系统)、空调系统和照明系统较为复杂。

2 安全区服务系统设计要点

为了满足安全返港要求，一般情况下设备应该考虑冗余配置(双套或者多套)，结合独立的配电系统和应急配电系统，提供不同的电源且电缆不经过同一处所，以避免单个事故丢失导致整体系统的失效。当系统主管路或者电缆布置在A60绝缘保护的垂直管隧内，其内部可视为非火灾发生处所，此时无需考虑火灾事故对内部管路及阀件的影响[3]，可以简化系统设计。主管路和备用管路的路径应分开，否则会因为火灾导致系统失效从而无法继续为安全区提供服务；亦可以采用防火管路(厚壁管或者A60绝缘)避免火灾造成的损坏。电缆路径也应遵循同样的原则，且同样可以采用防火电缆避免火灾损坏。

2.1 安全区设置优化

以某客滚船为例，定员1 000人分布在4个主竖区，将主竖区1、主竖区2、主竖区3对应的上建居住处所都定义为安全区。为简化设计逻辑，主竖区4不作为安全区。当其中1个主竖区内有事故时，另外2个主竖区对应的上建居住处所作为安全区安置乘客。4个主竖区的分布见图1。

图1 安全区设计原则示例

在设置安全区时应该尽可能缩小关联的A级防火房间数量。本船可将主竖区1的9甲板和主竖区3的7甲板排除在安全区面积之外，卫生单元、淡水供给、黑灰水等系统在该区域的设计和布置时可降低耐火性等方面的要求，同时还可以减少风险分析影响因素，简化分析条件和优化分析结果。优化后的安全区面积分布表见表2。从表2可知，任意2个安全区面积相加都达到了2 000 m2的最低要求。

表2 优化后的安全区面积分布表

2.2 真空黑水系统设计

黑水系统一般为真空收集方式。该系统可分为2部分：艏部机械区真空泵服务主竖区1的卫生单元，艉部机舱真空泵服务主竖区2和主竖区3的卫生单元。这种简化的布置可以在逻辑上清楚区分各个真空泵组对应的安全区，并有针对性地考虑配电、管路布置、事故应对逻辑等。

不同设备配电分离：主电源1给前机舱的设备供电，主电源2电缆经过滚装处所给艏部泵舱的设备供电。2路电缆不会经过同一个处所，以保证设备供电不受事故影响。正常航行时，真空收集装置可将收集的黑水输送至污水处理单元，并在处理达标后排放。在安全返港模式下，收集的黑水可以通过真空收集装置直接排舷，因此需要在艏艉真空装置附近设置排舷口。另外，需要注意其界面系统的冗余性，不应由于界面系统失效导致安全返港无法实现，如：真空系统所需的技术水、压缩空气等系统不应在同一事故场景下失效后无法继续提供设备所需的服务。典型真空系统的设计示例见图2。

1—主电源1；2—主电源2。

2.3 饮用水系统设计

饮用水来自淡水舱并经过淡水供给单元及消毒装置提供给全船使用。此淡水供水装置布置在艏部泵舱区域。为了满足管路布置的冗余，主管路会如图3布置成环线。但是，当供给单元发生故障时，可以由主竖区2的专用安全返港淡水泵给安全区提供淡水。

S—指定淡水供应处；1—主电源1；2—主电源2。

饮用水系统环路设计包含艏部泵舱自淡水压力柜并经过下货舱和艏部的A60管隧到达安全区的主管路；经过底部管弄、机舱及艉部货舱到达艉部安全区的备用管路，并在安全区与艏部的总管相连。

当任意安全区内发生事故时，通过安全区之间的隔离阀对事故所在主竖区进行隔离，可以保证其他安全区的饮用水正常供应。当泵舱发生事故导致饮用水系统设备不能工作时，使用安全返港专用泵可以继续保证淡水系统服务安全区，这也是基于安全返港特殊情况下(没有消毒装置)允许降低淡水品质。系统应注意各分区的隔离操作可行性。当某一处所失效，淡水系统应可以被整个系统隔离出去，避免因失压导致无法继续服务安全区。

艏部淡水供应设备的2套泵组供电分别来自不同的配电系统，且2路电缆不会经过同一个处所。由于备用水泵布置在不同的主竖区，所以供电可以来自其中任意一套配电系统且不再考虑供电冗余。

2.4 空调和通风系统设计

安全区的通风、制冷和制热一般集成在空调系统内。供风设计按照主竖区进行分区设计，通过不同的空调机(集成机械风机)独立提供每一个主竖区的供风。而冷媒水/加热水系统来自底部机械处所，需要特殊设计。

空调压缩机组为了方便维护都布置在艏部泵舱区域。在前泵舱与后泵舱分别布置1套制冷和加热设备，包含空调压缩机组、热交换器、间接冷却系统泵组和管路，2套系统管路相连以作相互备用。2套设备的制冷/制热能力各分配60%，这样可以优化因双套设备造成的成本问题。

正常模式下，后泵舱的主管路将冷媒水/加热水管路通过泵舱、底货舱和艏部A60管隧送到艏部居住处所，并服务所有生活区。当后泵舱、下货舱、主竖区1或主竖区2等类似处所发生事故导致主管路不能正常工作时，可以启用备用管路：通过前泵舱、上货舱及主竖区3将管路送至艉部居住处所，通过与主管路相连的设计提供空调制冷和加热服务。

主电源1从艉部机舱经过管弄给后泵舱的设备供电，主电源2电缆经过滚装处所给前泵舱的设备供电，2路电缆不会经过同一个处所。典型空调系统设计示例见图4。

1—主电源1；2—主电源2；AHU—空调机柜。

2.5 照明系统设计

安全区的照明系统配电应考虑充分冗余，各个安全区的照明配电来自2套主配电系统、应急配电系统和不间断电源(电池)。各个区域的照明应以主电源供电为主，同时对少部分灯具提供应急电源配电，逃生路线、集合站和登乘站等逃生区域需要保证在任何情况下都能够提供可靠的照明。

为了达到这一要求，可考虑除应急电源照明以外，在上述区域布置至少可以使用3 h的电池灯，并由应急电源充电。另外，根据MSC Circ.1369的规定，还应保证医务室配有主电源与应急电源，安全区室外照明要求与安全区内一致。典型照明系统的设计示例见图5。

LB—主照明分电箱；TLB—UPS照明分电箱；ELB—应急照明分电箱；DLB—甲板照明分电箱；MSB—主配电板；UPS—不间断电源/电池；ESB—应急配电板。

3 结语

通过本文的研究发现，安全区服务系统的设计并不是都需要采用空间分隔、设备双套、系统冗余等常规设计方法去实现，还可以通过更加灵活优化的手段去满足规范要求，如：安全区可以两两组合满足最低面积要求，真空系统的管路可以通过兼用避免系统管路的冗余，饮用水可以配置专用的小排量泵浦避免设备双套，空调系统可以降低设备制冷/制热能力从而优化成本，而照明系统则通过均布不同电源直接避免冗余设计问题。