中央空调方案在海洋平台生产区的应用
牛卫民，高建虎
（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）
[摘 要] 南海某新建平台拟采用空调系统对生产区房间进行空气处理。文章对分体空调、水冷中央空调、风冷中央空调三方案进行了研究，分别从设备布置、制冷效果、运行维护等方面进行了对比。结果表明，中央空调方案应用于海洋平台生产区房间在技术上可行，并优选风冷式中央空调方案。[关键词] 海洋平台；中央空调；分体空调；水冷；风冷；应用
作者简介：牛卫民（1976—），男，天津宝坻人，本科，中级工程师。海洋石油工程股份有限公司职员。
海洋平台的工况环境恶劣，特别是南海地区，空气湿度和含盐量较高。为了保证工作人员的舒适性，同时保证房间内电仪设备的正常运行，需要使用空调设备对房间内的空气进行温度和湿度调节。
空调分为分体空调和中央空调两种；按冷却形式，又分为风冷和水冷两种。在平台生产区，由于空调房间和非空调房间分布较为分散，大多采用分体空调方案，其优点是机组体积小，布置较为灵活，各空调房间控制相对独立。但由于生产区设备间散热量大，分体空调数量多，室外机维修工作量大，且由于海
洋环境高盐潮湿，室外机叶轮极易附着盐层，更加大了平台人员维护的工作量。因此中央空调应用于生产区房间的可行性和必要性越来越得到业主方重视。
现以南海某新建平台为例，对空调设计方案进行对比。1 系统概述
该平台位于我国南海海域，室外环境参数为：温度15.9~36℃，相对湿度60%~90%；室内设计参数为：温度24±2℃，相对湿度55%±10%。其中空调房间为：主开关间、中控室、应急开关间、实验室、机修间及电仪间。
空调设计方案对比，按以下三种进行：(a)分体空调方案；(b)水冷中央空调方案；(c)风冷中央空调方案。2 方案描述
该平台生产区房间集中于EL+35.000 m ，EL+30.000 m 及EL+25.000 m 三层甲板上。根据各房间的空调负荷计算、设备布置及层高限制，各方案详细内容如下：2.1 分体空调方案
根据业主需求，主开关间、中控室和应急开关间分体空调采用单制冷型，实验室、机修间和电仪间为冷暖两用空调。各房间空调配置情况如下：
房间名称空调形式总制冷量kW 单机制冷量 kW 单机用
电功率 kW 数量/备用
尺寸 mm
室内机室外机主开关间分体10836224/11400×600×20001800×700×2000中控室分体5829183/11200×600×20001600×700×2000应急开关间分体3232182/11400×600×20001800×700×2000实验室分体9952/1600×500×18001200×500×1200机修间分体9952/1600×500×18001200×500×1200电仪间
分体
7
7
4
2/1
600×500×1800
1200×500×1000
表1
图1 分体空调方案布置图
图2 送风系统布置图（俯视/侧视）
为了保证空调房间的正压及人员新风量要求，上述房间均采用机械送风+自然排风方案，各房间分别
设置2台送风机，1用1备。应业主要求，新风入口需设置盐雾过滤器，以除去新风中的盐雾和灰尘。
除上述空调房间外，其它非空调房间均配置排风机。暖通设备总体布置如下：
以其中一个空调房间为例，送风系统布置图如下：
2.2 水冷中央空调方案
经核算，夏季空调总制冷量为350kW ，总送
风量36000m 3/h ；冬季，实验室、机修间和电仪间采用空调送风管末端加电加热器的方式实现制
图3 中央空调方案俯视图
热。最终设备选型为3台制冷量为175kW ，风量18000m 3/h 船用集中空调，运行方式为2用1备。制冷设备组成：(a)海水冷却型压缩冷凝单元CCU （螺杆压缩机、高低压控制器、管壳式海水冷凝器、
制冷阀件、干燥过滤器和控制箱）；(b)空气处理单元AHU （循环风机、直接蒸发式空气冷却器、电磁阀、膨胀阀、新风口滤器、送/回风消音静压箱等）。压缩冷凝机组的冷凝器采用海水冷却，壳体采用SS316，换热管采用耐海水腐蚀钛管。
水冷机组外形尺寸：~4000×1800×2000mm ，重量：~4000kg 。将空调机组布置在EL+30.000 m 层的HV AC 区，送回风箱布置在机组顶部，由送风箱伸出3根风管，分别送往上层（中控室和应急开关间共用一根，主开关间用一根）、本层（实验室）和下层（机修间，电仪间），机组和风管的布置及立面图如图3所示。
（注：为保证平台投产后在应急工况下电气设备良好运行，需1台中央空调机组挂应急）
图4 中央空调方案侧视图
2.3 风冷中央空调方案
制冷设备组成：(a)风冷型压缩冷凝单元ACCU（螺杆压缩机、高低压控制器、风冷冷凝器、制冷阀件、干燥过滤器和控制箱）；(b)空气处理单元AHU（循环风机、直接蒸发式空气冷却器、电磁阀、膨胀阀、新风口滤器、送回风消音静压箱等）。压缩冷凝机组的冷凝器采用空气对流冷却，冷凝器内采用铜管铜套片。
风冷中央空调机组外形尺寸：5000×2000×2000 mm，重量：~4500 kg，机组和风管的布置情况与水冷相似，在此不做赘述。
3 方案对比
三种空调方案对比如下：
分体空调海水冷却中央空调风冷中央空调数量15台2用1备2用1备总重量13 t12 t13.5 t 电负荷134 kW80 kw×290 kW×2
应急工况电
负荷
102 kW80 kw90 kw
外形尺寸表14000×1800×20005000×2000×2000
设备布置室外机集中布置在HVAC区， 散热效果
无法保证，需外延小平台放置室外机
设备数量少，可集中布置设备数量少，可集中布置
氟利昂管线
连接工作量大，施工期长，需进行室内机和
室外机氟利昂管道和电缆连接，压力试
验和充氟等
AHU与CCU整体成橇或分别成橇，工作
量小，施工简单
AHU与CCU整体成橇，工作量小
空调及通风风道布置新风入口需设置盐雾过滤器，占用局部
空间大
风道尺寸大，占用整体空间大风道尺寸大，占用整体空间大
设备、风管
安装
通风设备多，管道少设备少，风道面积大设备少，风道面积大
制冷效果房间大，制冷效果不均匀房间内设置多个送风口，制冷效果好房间内设置多个送风口，制冷
效果好
运行独立性好，调节灵活集中管理集中控制，负荷可在不同比
例进行有级调节
集中管理集中控制，负荷可在
不同比例进行有级调节
操作维修故障率高，但维修方便易于操作维护易于操作维护
辅助系统加压进风系统（送风机，盐雾过滤器）约海水量100 m3/h，用电功率50
kw；应急情况需50 m3/h
无
设备费用280万元（空调+过滤器+送风机）约300万元约240万元
对其他专业的影响新风口需加盐雾过滤器，占用房间外部
上层空间；MCC空调设置风道占用房间
上部空间，对电气仪表进线等影响较大
风道尺寸大，占用整体空间大，对相
关专业影响大
风道尺寸大，占用整体空间
大，对相关专业影响大
表2
4 结论
对各方案存在的问题，简单概括如下：
4.1 分体空调方案结构简单，施工及维修方便，运行费用低，但存在以下问题：
(a)新风进口需要设置盐雾过滤器，通风设备复杂且尺寸较大，2m通道内布置困难（见图2），对电仪托架配管专业布置影响很大，进风阻力及噪声也比较大。
(b)大尺寸房间（如主开关间，空调三用一备）制冷不均，可以增设风管加以改善，风道占用房间上部较大空间；
(c)由于生产区室外机区域相对集中，散热难以保证，需要外延小平台布置室外机。
4.2 水冷式中央空调，与分体空调相比，每个空调房间可省去一套风机及过滤器等设备，气流组织均匀，制冷效果好。机组散热情况较好，噪音小。但由于需要海水冷却，应急工况下需要海水提升泵供应海水，应急机负荷需要扩容。
4.3 风冷式中央空调，制冷效果与水冷相当，运行不受海水等因素影响。但CCU机组散热需要上部有较大空间，以保证CCU机组的良好运行，防止机组高温报警。该项目中，层高5m，机组顶部距上方大梁约为1.8m，可满足机组散热要求。
（下转40页）
收稿日期：2016-12-07；修回日期：2017-02-13
◆参考文献
[1] AP I RP 2A "Recommended Practice for Planning, Designing, and Constructing Fixed Offshore Platforms", Working Stress Design [S].2007.
[2] I SO 19902，Fixed steel offshore structures[S]. 2007.
[3] 中国船级社. 海上固定平台入级与建造规范[M].北京：人民交通出版社，1992.
[4] 韩晓双. 导管架式海洋平台地震响应研究[D].大连：大连理工大学，2006.
序号类型响应谱法时程方法1最大剪力（MN）70.83238.802最大垂向力（MN）39.83238.393最大弯矩（MN-M)4627.907653.004最大桩头力（压）（MN）25.8933.225
最大桩头力（拉）（MN）
17.31
15.57
表4 最大剪力、弯矩和桩头力结果对比表
从表4中可得出以下结论：
(1)时程方法得出的剪力、弯矩和桩头力比响应谱方法大。
(2)时程方法，杆件未被破坏，结构也未倒塌，不需要调整结构。
(3)响应谱法，杆件UC 大于1，结构需要调整。
综上所述，虽然时程方法得出的剪力、弯矩和桩头力比响应谱法大，但是由于判断标准不同，用时程方法分析时不需要调整结构。因此在一定程度上，时程方法更节省钢材。4 结论
本文通过对响应谱法和时程分析法计算结果进行对比得出结论，响应谱法计算结果过于保
守，需要调整结构，会在一定程度上浪费钢材，而时程分析法使平台的设计更经济节约。但时程方法也存在一定缺点，时程分析方法所需机时较长。本文所述的导管架在做地震分析时，需要算7个时程，仅计算时间就需要约80小时；时程分析使用的专业软件，其数据准备工作量大。
收稿日期：2016-11-29；修回日期：2017-02-20
◆参考文献
[1] 中国船舶工业总公司编著. 船舶设计实用手册—冷藏、通风空调篇[M].北京：国防工业出版社，1999.
[2] 赵荣义，钱以明，范存养等. 简明空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.
[3] 海上固定平台安全规则（2000）[Z].
[4] G B50019-2003，采暖通风与空气调节设计规范[M].（上接51页）
结合该项目的具体情况，最终该平台生产区采用风冷中央空调方案，即方案三。
通过此次方案对比可以看出，中央空调方案应用于平台生产区在技术上可行，且比分体空调方案有一定优势，可在今后项目中推广。
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