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摘 要：船舶空调通风系统是调节舱内气温良好的设备，保证舱内空气的温、湿度在一定范围内波动，并提供高品质的空气，以满足船员舒适性和身体健康的需要。本文主要对船舶航行于危险气体区域时空调通风如何设计进行分析探讨。
关键词：危险气体；空调通风；设计
中图分类号：U664.86 文献标识码：A
Dangerous Gas Detection and Ship HVAC Design
RAO Shunhua
（FuJian Mawei Shipbuilding Co.， Ltd.， Fuzhou 350015）
Abstract：Ship HVAC system creates comfortable indoor climate， effectively control the indoor thermal and humid environmental parameter and supply high quality air for the accommodation area to comfort crew. This paper analyzes and discusses the design of HVAC system for ships sailing in the dangerous gas area.
Key Words：Dangerous gas；HVAC；Design
1 前言
船舶航行于世界各个海域，气象条件复杂多变。船舶空调可以在舱室内调节适宜的温度，以便为船上人员提供舒适的工作和生活环境。
在航行期间，船员承担着一定的工作任务，有时工作任务还相当繁重。船员24小时都工作和生活都在船上，防止危险气体吸入到空调系统，对船员的健康及人身安全有至关重要的作用。而海洋上特别是油田区域经常会有危险气体如硫化氢等，当硫化氢到一定浓度时，此区域属于高度危险区域，人会出现中毒：头痛、乏力、恶心、呕吐、呼吸困难、意识障碍等症状，严重的甚至会危及人的生命安全。
因此，船舶在油田区域非常有必要安装危险气体的探测与报警系统和吸入控制系统。当船舶航行到有危险气体的区域时， 危险气体的探测装置将报警，提醒船员会采取相应的安全措施。并且该系统同时会关闭船舶居住区域的空调新风吸入口，自动阻止危险气体进入到舱室对人体产生危害。
2 现状
船舶上建的空调系统一般设计为： 中央空调处理装置把处理过的冷风/热风送到各个房间， 各个房间有一小部分风是厕所抽风机排到舱外， 大部分的房间是通过房间门的通风格栅流向走道，走道里的风通过回风管道回到中央空调处理装置，由于人需要一定量的新鲜的空气，中央空调处理装置要把舱室外进来的新风和回风混合后，经过处理输送到各房间，如此循环。当然，新鲜风与回风有一定的比例要求， ISO的标准要求是每人每小时的新风是为28.8m3。空气质量不大好的如船员娱乐间、餐厅等房间， 就不能回风到空调处理装置，而是风直接排风到室外，由舱室外的新风补充，保持舱室内一定的正压以和新风。其简化原理见图1和图2所示。整个居住区域的风量是平衡的，并使整个空调区域内保持0～60Pa的正压。
目前，大部分船舶未安装危险气体探测系统，因在海上及开阔的海域是不太可能发生危险气体积聚的。当船舶航行到有危险气体的区域时，如果空调系统不能监测到新风口处是否有危险气体，危险气体就有可能随新风进入空调系统，对船员造成伤害，就要船员关闭新风口。
3 船舶空调系统现状的缺点分析
按照目前的系统设计，当有危险气体时，空调系统不能感知到有危险气体，也不会自动关闭对应的风口，造成危险气体被吸入到居住区域，对船员的健康带来巨大的危害。
即使知道船舶进入到有危险气体区域时，也需要船员手动到空调新风口处关闭其新风的通风口，空调进入内循环模式。但是，当空调进入内循环模式后，此时空调还会送风到船员娱乐间、餐厅等房间，而这些房间的风是会被排出舱室外的， 这样就造成舱室的空气减少，形成舱室负压， 舱室外的危险气体就可能渗进舱室内来。同时在空调的内循环模式下，没有新风进入，内循环模式不能长时间的运行，需要及时切换到新风模式，由于系统不能检测是否有危险气体，不知道何时可以切换到新风模式。 长时间的内循环模式，将导致船员的工作及居住环境空气清新度不高而且氧气含量可能也不够。
另外，船员手动关闭空调新风口，不仅增加了船员的工作强度，还可能会有外面有毒有害气体渗入舱室内的的风险，也可能船舶驶离危险气体区域后船员忘记打开新风口等，有诸多缺点。现讨论一种改进的方案，可以很好的解决这一些的问题。
4 改进措施
在空调机的新风口处增加危险气体的探测与报警系统，在空调新风管及回风管适当的地方增加电动风闸控制系统，如图3所示。 当船舶航行到有危险气体的区域时， 危险气体的探测装置会报警，提醒船员舱外有有毒有害或可燃的气体。并且电动风闸控制系统自动关闭新风口处的电动风闸，阻止危险气体进入到舱室。
其原理大致是：空调正常工作时，新风口电动风闸1是开启状态，船员娱乐间电动风闸2是开启状态，电动风闸3是关闭状态，空调送风给船员间、船员娱乐间等房间，船员间的厕所会由抽风机排掉一部分风，船员娱乐间的空气由于其空气质量不好，全部排到舱外，排掉的空气由空调新风口补充进来， 此时为正常工况。
当空调新风口的危险气体探测器探测到有毒有害或可燃的气体时，给出信号到控制箱，关闭新风口电动风闸1和船员娱乐间排风电动风闸2，打开电动风闸3，娱乐间的风直接回到空调再循环。关闭厕所的抽风机，停止向外排风，保证舱室的正压，空调此时进入内循环模式。同时给出报警信号到有人处所，提醒船员，其控制系统示意图见图4。由于排风都被停止或关闭，此时舱室内的风量风压是平衡的，不会出现负压的情况，舱外有毒有害气体不会渗进居住舱室。
当船舶所处的环境的危险气体浓度降低，不足以产生危害时，气体探测器停止给出报警信号，报警解除，同时控制系统也可给出信号到电动风闸，风闸开启，及时补充新风到舱室，恢复正常的空调通风状态。避免了空调新风口长时间不开，没有新风补给到舱室内的情况出现。
综上所述， 在正常情况下的工作状态下，没有危险气体被探测到时，新风口有新风进入，排风管正常排风，舱室内有充足的新鲜空气，保证了空气的质量； 当有危险气体时，不需船员操作，系统会自动报警并切掉风口，同时也保证各个房间的通风平衡及舒适性，保持舱室的正压，危险气体不会渗入。
5 结束语
本文简单介绍了船舶居住区域空调系统的设计现状以及一种简单的改进设计，小小的改进，却大大提升了空调系统的安全性，此空调系统已在我司交付的75m平台供应船、50m操锚拖船，60m平台供应船等多艘船舶上应用，取得不错的效果。
参考文献
〔1〕中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册（第六篇）〔M〕.北京：国防工业出版社，1999.
关键词：危险气体；空调通风；设计
中图分类号：U664.86 文献标识码：A
Dangerous Gas Detection and Ship HVAC Design
RAO Shunhua
（FuJian Mawei Shipbuilding Co.， Ltd.， Fuzhou 350015）
Abstract：Ship HVAC system creates comfortable indoor climate， effectively control the indoor thermal and humid environmental parameter and supply high quality air for the accommodation area to comfort crew. This paper analyzes and discusses the design of HVAC system for ships sailing in the dangerous gas area.
Key Words：Dangerous gas；HVAC；Design
1 前言
船舶航行于世界各个海域，气象条件复杂多变。船舶空调可以在舱室内调节适宜的温度，以便为船上人员提供舒适的工作和生活环境。
在航行期间，船员承担着一定的工作任务，有时工作任务还相当繁重。船员24小时都工作和生活都在船上，防止危险气体吸入到空调系统，对船员的健康及人身安全有至关重要的作用。而海洋上特别是油田区域经常会有危险气体如硫化氢等，当硫化氢到一定浓度时，此区域属于高度危险区域，人会出现中毒：头痛、乏力、恶心、呕吐、呼吸困难、意识障碍等症状，严重的甚至会危及人的生命安全。
因此，船舶在油田区域非常有必要安装危险气体的探测与报警系统和吸入控制系统。当船舶航行到有危险气体的区域时， 危险气体的探测装置将报警，提醒船员会采取相应的安全措施。并且该系统同时会关闭船舶居住区域的空调新风吸入口，自动阻止危险气体进入到舱室对人体产生危害。
2 现状
船舶上建的空调系统一般设计为： 中央空调处理装置把处理过的冷风/热风送到各个房间， 各个房间有一小部分风是厕所抽风机排到舱外， 大部分的房间是通过房间门的通风格栅流向走道，走道里的风通过回风管道回到中央空调处理装置，由于人需要一定量的新鲜的空气，中央空调处理装置要把舱室外进来的新风和回风混合后，经过处理输送到各房间，如此循环。当然，新鲜风与回风有一定的比例要求， ISO的标准要求是每人每小时的新风是为28.8m3。空气质量不大好的如船员娱乐间、餐厅等房间， 就不能回风到空调处理装置，而是风直接排风到室外，由舱室外的新风补充，保持舱室内一定的正压以和新风。其简化原理见图1和图2所示。整个居住区域的风量是平衡的，并使整个空调区域内保持0～60Pa的正压。
目前，大部分船舶未安装危险气体探测系统，因在海上及开阔的海域是不太可能发生危险气体积聚的。当船舶航行到有危险气体的区域时，如果空调系统不能监测到新风口处是否有危险气体，危险气体就有可能随新风进入空调系统，对船员造成伤害，就要船员关闭新风口。
3 船舶空调系统现状的缺点分析
按照目前的系统设计，当有危险气体时，空调系统不能感知到有危险气体，也不会自动关闭对应的风口，造成危险气体被吸入到居住区域，对船员的健康带来巨大的危害。
即使知道船舶进入到有危险气体区域时，也需要船员手动到空调新风口处关闭其新风的通风口，空调进入内循环模式。但是，当空调进入内循环模式后，此时空调还会送风到船员娱乐间、餐厅等房间，而这些房间的风是会被排出舱室外的， 这样就造成舱室的空气减少，形成舱室负压， 舱室外的危险气体就可能渗进舱室内来。同时在空调的内循环模式下，没有新风进入，内循环模式不能长时间的运行，需要及时切换到新风模式，由于系统不能检测是否有危险气体，不知道何时可以切换到新风模式。 长时间的内循环模式，将导致船员的工作及居住环境空气清新度不高而且氧气含量可能也不够。
另外，船员手动关闭空调新风口，不仅增加了船员的工作强度，还可能会有外面有毒有害气体渗入舱室内的的风险，也可能船舶驶离危险气体区域后船员忘记打开新风口等，有诸多缺点。现讨论一种改进的方案，可以很好的解决这一些的问题。
4 改进措施
在空调机的新风口处增加危险气体的探测与报警系统，在空调新风管及回风管适当的地方增加电动风闸控制系统，如图3所示。 当船舶航行到有危险气体的区域时， 危险气体的探测装置会报警，提醒船员舱外有有毒有害或可燃的气体。并且电动风闸控制系统自动关闭新风口处的电动风闸，阻止危险气体进入到舱室。
其原理大致是：空调正常工作时，新风口电动风闸1是开启状态，船员娱乐间电动风闸2是开启状态，电动风闸3是关闭状态，空调送风给船员间、船员娱乐间等房间，船员间的厕所会由抽风机排掉一部分风，船员娱乐间的空气由于其空气质量不好，全部排到舱外，排掉的空气由空调新风口补充进来， 此时为正常工况。
当空调新风口的危险气体探测器探测到有毒有害或可燃的气体时，给出信号到控制箱，关闭新风口电动风闸1和船员娱乐间排风电动风闸2，打开电动风闸3，娱乐间的风直接回到空调再循环。关闭厕所的抽风机，停止向外排风，保证舱室的正压，空调此时进入内循环模式。同时给出报警信号到有人处所，提醒船员，其控制系统示意图见图4。由于排风都被停止或关闭，此时舱室内的风量风压是平衡的，不会出现负压的情况，舱外有毒有害气体不会渗进居住舱室。
当船舶所处的环境的危险气体浓度降低，不足以产生危害时，气体探测器停止给出报警信号，报警解除，同时控制系统也可给出信号到电动风闸，风闸开启，及时补充新风到舱室，恢复正常的空调通风状态。避免了空调新风口长时间不开，没有新风补给到舱室内的情况出现。
综上所述， 在正常情况下的工作状态下，没有危险气体被探测到时，新风口有新风进入，排风管正常排风，舱室内有充足的新鲜空气，保证了空气的质量； 当有危险气体时，不需船员操作，系统会自动报警并切掉风口，同时也保证各个房间的通风平衡及舒适性，保持舱室的正压，危险气体不会渗入。
5 结束语
本文简单介绍了船舶居住区域空调系统的设计现状以及一种简单的改进设计，小小的改进，却大大提升了空调系统的安全性，此空调系统已在我司交付的75m平台供应船、50m操锚拖船，60m平台供应船等多艘船舶上应用，取得不错的效果。
参考文献
〔1〕中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册（第六篇）〔M〕.北京：国防工业出版社，1999.