船舶空调通风设计和建造的相关问题研究
时间：2020-12-14 20:06:56 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：船舶需要专业工作人员对其进行管理，要保证管理工作的有效性，就必须要满足一定的条件。对于工作人员而言，良好舒适的环境是有效开展工作的前提。船舶通风设计的目的就于此。本文就船舶空调通风设计和建造的相关问题研究作简要的阐述。
关键词：船舶通风设计；建造；问题研究
通风设计的目的就在于为工作人员提供一个良好的工作环境，同时也为船舶设备创造一定的条件，便于高效正常的运行。总体来说通风设计的作用可以总结为以下几个方面。一是带走船舶内部的热量，设备在运行过程中会产生一定的热量，从而对工作环境及设备造成一定的影响，通风既是保证设备也是保证人员能够正常工作。二是为燃烧设备提供一定量的空气。三是通过空气交换，保证船舶内部空气的质量，保证工作人員身体健康。最后一点则是防止火灾及爆炸事故的发生。
一、通风系统的分类
船舶通风主要包括了主机舱，锅炉舱，辅机舱，居住舱室。 按照用途划分，可分为通风和空调两个类别，通风主要用于机械处所或者需要空气流通的场所，空调则是可以调节冷热温度的，多数用于居住舱室和需要恒温的场所；从通风的动力进行划分，又可以分为机械通风与自然通风两个类别。前者是利用风机产生压力从而使空气产生流动，后者则主要是利用
自然风压、空气温差、空气密度差等条件下形成的压力使空气产生流动。从风速来分不同位置的风速不同。比如在机舱，低速通风是指风速在10米每秒以下，数值介于10至20之间时为中带通风，高于20米每秒时为高速通风。
二、通风系统的构成
通风装置主要同两部分构成，进气与排气通风装置。前者主要由风帽，防火挡板，风管，轴流风机，单元空调，送风口与调节风门。后者主要由排风口，排风机，风帽，防火挡板等四部分组成。通风管系在布置形式方面主要有三种。其一是以主管为主，该种模式下投资较小，占地面积也较小，布置较为合理，船舶通常采用的是此种方式。其二则是以支管为主，支管与主管相连，该种模式船舶采用的较少，主要在于布置方面存在一定的不合理性，同时占用的空间也较大。其三则是将二者结合在一起的布置方式，主管成环形，支管与主管相连，此种模式同样较少采用，占用空间大的同时，管道末端的风量与风速容易产生变化。
机舱通风管有矩形与圆形两种，二者各有优势。前者在于长度相同情况下，圆形的面积较大，节约材料的同时操作也较为简便，不足之处在于破损率较高。后者优势在于形式灵活，更加适合于复杂的环境中。舱室风管也有矩形与圆形两种，但由于舱室风管多为空调风管，有绝缘要求，所以多数采用标准的螺旋风管。
三、通风系统设计
（一）设计的流程。首先是通风量的确定。通风量包括了设备在运行过程中的散热及燃烧散热。在确定了通风量之后就需要对流量进行分配，目的在于使船舶舱内形成良好的环境，防止热量聚集。
再者是对相关数据进行计算，如通道的阻力，其中又包括了多个方面，该数据会受到多个力的作用，同时受到材料的影响及风速的影响，之后要选择合适的设备。最后需要对之前的过程进行相应的核算，避免存在失误。
（二）设计准则。风量的分配要有一定的依据并且要经过相应的计算，比如，顶棚占比5%，机舱平台则会占到二分之一，主要的设备要占到30%左右。出风口在布置时，应该在增压器进气处的附近或者是经常会操作维修的场所，出风口应该避免直接对着散热设备及其它的一些设备。通风机供风时，需要设置有排风风机，风机布置要避免海水入侵，并维持抽风系统内的压力正常。空调风的出风口，也要考虑它的实用性，比如不要布置在床的上方，还有座椅的上方，避免给人不舒适的感觉，还有不能布置的距离出风口太近等等。
四、建立相应的通风模型
要想得到最准确的数据就要通过建模进行相应的计算。建模通常使用的CAD软件，相对较于其它的软件，有其自身独特的优势。模型的建立首要工作是船体模型结构设计，之后是设备及零部件建模工作，此环节主要考虑到的是大尺寸，高散热量的设备，舱内的管路及线路产生的影响可以忽略。设备确定后要保证一定的精度，为了计算方便可以进行适当的改动。完成前两个步骤后就可以对机舱的三维结构进行布置，在必要时可以对模型进行简化处理。建模工作完成后经过计算就可以得出相应的数据。
建模工作这完成后，还需要对通风结果进行分析，并对存在的不足之处进行相应的优化，比如船舶舱内部的温度场的分布，舱室内部的气流速度场。常见的优化主要有以下方面，进风口的尺寸位置，排风口的位置及角度优化。
五、机械式通风系统面临的问题
通风系统在整个船舶都有分布，设计的核心问题就在于不同区域对风量的实际需要及系统实际的送风量。另外一个问题就是系统设计对于复杂并且多变的实际情况难以有效的应对。船舶在运行过程中出现的情况无法预计，气候，环境，设备自身问题都会对系统产生一定的影响。系统在设计时，考虑到这些问题，但是无法做到完美，设计时可以考虑自动化控制，以保证在复杂环境设备能够正常运行。
通风系统制造主要有两个方面，零部件加工与装配。机械式通风系统涉及到的零部件有通风管道，风扇，泵送，阀门系统与鼓风机。以上零部件构成了整个系统的流通网络与控制节点。系统主要通道就是管道，为了防止使用过程中，在多方面因素共同作用下管道出现问题，如损坏与堵塞。在材料选择方面就要进行严格要求，选择特殊材料。材料选择只是基础性工作，后期还需要进行大量实验。材料选择与实验既要考虑到质量方面因素，同时也要考虑到成本方面。
风扇系统的作用在于对管道内部的空气进行实时调节，通过风扇的顺、逆时针作业，达到对风速调节的目的，满足不同情况下的通风要求。风量控制的关键就在于阀门系统，同时也是在特殊情况下对整体进行调节的关键，也是整个系统中制造难度最大的。考虑到通风系统的位置，一旦安装工作完成，进行更换维修时就会耗费大量时间，因此在安装过程中对质量有着相当高的要求，避免为后期留下不必要的麻烦。在管道安装工作中最重要的就是密封性，精度，要保证涉及到的各项参数都没有问题。部分关键零部件自主水平难以达到预想的效果，技术依赖于他人，这也是通风系统设计工作存在的问题之一。
六、结语
通风系统设计是整体设计中的重点、难点，不仅关系到工作人员健康、工作顺利开展，也关系到设备正常运行。不同设计者理念方法不同，但是在某些原则方面是一致的。设计工作要考虑到多方面的问题，既有安全方面也要有实用性方面，同时还要符合相关的质量标准。
参考文献：
[1]郭昂；郭卫杰；王驰明等.船舶机舱机械通风数值模拟分析和优化设计[J].中国舰船研究，2014（03）.
[2]朱清.船舶机舱机械通风的计算与气流组织分析[J].交通节能与环保，2011（01）.
[3]金小闯；蒋合叶；黄林峰.船舶舱室通风设计与分析[J].机电信息，2013（24）.
[4]曾宏强；周新.船舶机舱通风系统设计方法对比分析研究[J].中国造船，2016（02）.
