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浅谈海洋平台生活区HVAC系统设计
刘冬青 王长军
中海石油油建工程设计研发中心 天津塘沽 300452
摘要：任何一个海上平台或生产油轮都离不开HVAC系统，它是平台或生产船上的工作人员有一个良好舒适的生活环境，生产设施有一个安全可靠的操作环境的重要保障。本文主要对海上平台生活区的HVAC系统的设计、设备选择、控制等方面加以介绍。 关键词：系统设计、控制与保护、设备选用、常见问题
1 概述
海上平台生活区的HVAC系统设计的目的是使房间内环境舒适，适宜长期居住。设计过程中要考虑的因素主要有设计温度、相对湿度、通风量、换气次数及噪音控制等。环境条件包括冬夏季室内外温度及相对湿度，室外主导风向及风速以及海水温度等。
环境条件一般由业主提供，详细情况可查阅业主提供的ODP报告，如无确切资料，可参考标准： ? Q/HS 3008-2002 海上平台暖通空调系统设计方法 ? 船舶设计实用手册—轮机分册
2 前期准备
设计之前需要准备的相关资料： ? 各层房间平面布置图，立面图； ? 各层危险区域划分图、安全通道图； ? 各层房间防火要求；
? 维护结构特性，包括门窗、天棚、地板等的尺寸及结构等； ? 房间内设备发热量、人员数及房间类型等；
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? 水冷式空调冷却管线内海水压力及流量； ? 其它相关专业对HVAC专业的要求。
设计过程中以及设计完成后，应提供或提交的资料： ? HVAC平面布置图及系统PI&D图； ? 向结构专业提供设备重量及重心； ? 向电气专业提供设备电负荷； ? 向舾装专业提供穿舱件穿墙孔位置图； ? 向配管专业提供空调机配管要求；
? 向仪表专业及安全专业提供防火风闸位置、数量及控制要求。
3 HVAC系统设计
3.1 空调制冷量（夏季）、加热量（冬季）计算
空调制冷量和加热量一般取决于空调得热量、风机热量、送风管空气温升热量、回风管空气温升热量以及新鲜空气热量等，制冷量的计算主要有直接蒸发式和间接冷却式两种方法；加热量的计算主要有蒸汽加热和电加热器加热两种方法。
鉴于空调制冷量和加热量的计算过于复杂，本文将不再做详细描述，具体方法参见Q/HS 3008-2002 （海上平台暖通空调系统设计方法）。
3.2 空调方式的选择
海洋石油平台的空调系统一般有两种方式：直接蒸发式和间接冷却式。
直接蒸发式空调系统包括空气过滤器、冷却盘管、风机、电加热器和压缩冷凝机组及连接管道。要处理的空气直接通过充满制冷剂的盘管表面，由送风机经风管送往各房间、各房间返回的空气又经过风管返回到空调机房内与新风混合经过过滤器后，再经冷却盘管或加热器处理后送出。压缩冷凝机组和空气处理装置可以在空调机内单独布置，也可以组合在一起成为整体式空调机组，整体式空调机组适用于空调机房面积紧张的平台。目前直接蒸发式空调系统在海洋平台上应用广泛，如新建的XJ23-1生活模
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块和BZ34-1生活模块。
间接冷却式空调系统一般包括冷冻机组、水冷器、冷媒水循环泵和空气处理装置。空气处理装置又分为中央处理装置和末端处理装置。中央空气处理装置一般集中设置在空调机房内，包括混合段、过滤段、制冷段、加热段和风机段。这种系统的风管布置在竖井管道间和各层吊顶间内，包括送风管道和回风管道。系统的新风管道就近布置在空调机房内，经新风处理机直接与空气处理装置相连接。末端空气处理装置是指风机盘管设置于各个要求空调的房间内，制冷管道通过管道间送往各风机盘管，而新风则由新风管道送往各房间。PY30-1生活模块采用了这种处理系统。
平台上空调机组的冷却方式有水冷和风冷两种。可连接供海水的平台，空调可采用还水冷却，这时冷凝器要采用船用耐腐蚀材料制作；无连接海水供应的平台，空调采用分体风冷型机组，空气处理装置布置于室内，风冷压缩冷凝机组布置于室外，室外机要尽可能布置在靠近室内机的墙外，并注意通风良好而且不影响逃生路线。
3.3 空调通风量计算
对于生活模块而言，通风量的大小主要取决于房间的体积以及换气次数。空调系统的新风要取自安全区，同时吸风口要加防鸟网和防火风闸，新风通常要经过过滤才可与回风混合。在寒冷地区，冬季新风还要经过加热。在新风量要求很大的空调系统中，也可以单独设新风预处理装置，将新风处理后再与回风混合进入空调处理装置，这样可以减少空调处理装置的冷负荷。回风口一般设在与通风竖井相邻的走廊上，各空调房间的空气经门下格栅至走廊，再经回风口至回风管道回到空调机房内。所有回风口处均要设置防火风闸。
3.4 安全通风的设计
平台上通风的目的主要是要控制易燃易爆和有毒气体、蒸汽和灰尘的浓度，并阻止有毒、有害气体扩散到其它区域。通风的另一目的是为燃烧提供充足的空气量，例如柴油发电机和加热炉等设备的用气。通风还要保证平台上合理的压力分配。通常有自然通风和机械通风两种方式。平台上的敞开区一般作为自然通风区考虑。除去自然通风的区域都需要机械通风。危险处所的气压低于相邻处所的气压，即为负压通风；封闭的安全处所的气压高于相邻危险处所的气压，即为正压通风。可以说平台通风的设计是关系到平台安全的重要因素。由于生活模块内为安全区，因此要提供正压通风，维持压力在50～70Pa，这样整个系统的排风量要小于进风量，生活模块内主要的排风房间是厕所、厨房、医务室、浴室、更衣室和盥洗室等。在非危险区，用于加压的风机应有100%的备用，备用风机在值班风机发生故障时，应
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能自动启动，加压风机宜采用离心风机。风机应尽量装在减震器上，并通过一段长为100mm~150mm软管(帆布或橡胶)与金属风管相连，软管不宜拉紧。
厨房的排风量可按每小时大于50次的换气次数计算，因排风量较大，所以厨房通常还需要单独送风以补充排风，送风可按每小时30次换气次数计算。厨房排风主要有灶上的集气罩排出，罩上要有可拆卸的不锈钢油过滤器和防火风闸，排风机要能在厨房内单独关断，最好采用离心风机，风机侧壁留有可拆卸的清洗口，底部装有带丝堵或阀门的短管，以便清洗时排水。
厨房的排风量可按每小时大于50次的换气次数计算，因排风量较大，所以厨房通常还需要单独送风以补充排风，送风可按每小时30次换气次数计算。厨房排风主要有灶上的集气罩排出，罩上要有可拆卸的不锈钢油过滤器和防火风闸，排风机要能在厨房内单独关断，最好采用离心风机，风机侧壁留有可拆卸的清洗口，底部装有带丝堵或阀门的短管，以便清洗时排水。
3.5 风机的选择
在非危险区用于加压的风机要有100%的备用，备用风机在值班风机发生故障时应能自动启动。风机的进出口连接要注意使风机的性能达到最大程度的发挥，加压风机宜采用离心式风机。接触室外含盐空气的风机的叶轮要用不锈钢制作，所有加压风机的外壳要用镀锌钢板制作。
4 空调系统的控制与保护
4.1 温湿度控制
夏季制冷工况的温度控制一般是通过温度调节器感受回风温度来控制供液电磁阀调剂制冷液的流量；冬季采暖工况是由温度调节器感受送风温度，通过电磁阀自动控制电加热器和新风、回风阀的开度。冬季湿度的控制是由恒湿器感受室内湿度控制电磁阀、来控制加湿器的开停。
4.2 室内外压差控制
室内外压差控制是通过压差变送器测量外界与室内空气间的压力差，并使之维持在50～70Pa，如果压差低于25Pa，则有信号传送到火灾盘报警，由手动或自动方式来调节排风管上的电动调节阀或气动风闸的执行机构使阀门关小提高室内压力。当室内外压差达到设定值时，风闸执行机构停止不动。
4.3 安全保护措施
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