A10063 bachelorprojekt.pdf - Aarhus Maskinmesterskole Campus
A10063 bachelorprojekt.pdf - Aarhus Maskinmesterskole Campus
A10063 bachelorprojekt.pdf - Aarhus Maskinmesterskole Campus
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Uddannelsesinstitution:<br />
<strong>Aarhus</strong> maskinmesterskole.<br />
Titel:<br />
Ventilationsoptimering.<br />
Rapporttype:<br />
Bachelorprojekt.<br />
Projektperiode:<br />
Ultimo Januar 2013 – primo Juni 2013.<br />
Aflevering:<br />
4. Juni 2013.<br />
Fag:<br />
Automation, Elektroteknik,<br />
Termiske maskiner samt metodelære.<br />
Vejleder:<br />
Henrik Rønbjerg.<br />
Sideantal:<br />
46<br />
Normalsider:<br />
Ca. 36<br />
Klassetrin:<br />
6. semester.<br />
Udarbejdet af:<br />
_____________________<br />
Thomas Gedsig Nielsen<br />
With the vessel m/t Oraholm as the empirical<br />
outset, the following thesis comes up with<br />
suggestions for the optimization of the already<br />
existing ventilation system on board the ship.<br />
It is written by a student at <strong>Aarhus</strong> School of<br />
Marine and Technical Engineering, as the final<br />
bachelor’s thesis of his education.<br />
M/t Oraholm is a small/medium-‐sized tanker<br />
that typically operates in Europe. The vessel<br />
transports a large number of different liquids,<br />
for example, molasses, oil from vegetables, and<br />
ethanol.<br />
Due to the shifting weather conditions<br />
occurring in Europe throughout the year, the<br />
vessel is exposed to significant shifts in<br />
temperatures, from around minus 10 degrees<br />
to plus 35 degrees. These shifts in<br />
temperatures, and the fact that the ventilation<br />
system on board is of low quality, and some<br />
places barely working, results in the operation<br />
safety not corresponding to the requirements<br />
of the crew, ship owner and customers.<br />
Furthermore, the safety of the staff is dropping<br />
each time the operations of the ship fail.<br />
The main concerns of the crew is that some of<br />
the electronic equipment sometimes fail due to<br />
the high temperatures in the engine room,<br />
while another concern is that some of the<br />
valves occasionally freeze up when sailing in<br />
cold weather, hence not being operational.<br />
As a secondary requirement, the crew would<br />
like to have more convenient temperature<br />
climate in the engine section, which currently<br />
follows the weather outside.<br />
The focus of the proposal for optimization will<br />
be within the following three categories: crew<br />
safety, environmental impact, and reduced<br />
monetary costs of the vessel’s operations.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 2 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Forord<br />
Rapporten er udarbejdet, som min afsluttende bacheloropgave på 6. Semester,<br />
på <strong>Aarhus</strong> maskinmesterskole.<br />
I forbindelse med mit praktikophold i perioden ultimo Januar til primo April, har<br />
jeg indsamlet information og inspiration, som danner det fundamentale grundlag<br />
for denne rapport.<br />
Det har været min hensigt at udforme rapporten således, at den er aktuel<br />
anvendelig for det rederi, projektet omhandler. Der er med andre ord ikke<br />
udelukkende tale om en teoretisk udtænkt problemstilling, men derimod et<br />
aktuelt problem, med udgangspunkt i tanker og ønsker fra skibets besætning.<br />
I forbindelse med udarbejdelsen at dette projekt er der nogle personer som har<br />
hjulpet mig, med inspiration, manglende empiri, rapportopbygning, samt<br />
korrekturlæsning.<br />
Der skal derfor lyde en stor tak til besætningen om bord på m/t Oraholm, samt<br />
rederiet M.H. Simonsen.<br />
Endvidere en tak til superintendent -‐Thomas Møller (MAN Prime Serv),<br />
Underviser -‐Per Byskov (<strong>Aarhus</strong> <strong>Maskinmesterskole</strong>), Studerende -‐Chris<br />
Heltborg (<strong>Aarhus</strong> <strong>Maskinmesterskole</strong>) og til sidst en stor tak til Lektor –Henrik<br />
Rønbjerg (<strong>Aarhus</strong> maskinmesterskole).<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 3 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Indholdsfortegnelse<br />
LÆSEVEJLEDNING ...........................................................................................................................5<br />
INDLEDNING .....................................................................................................................................6<br />
M/T ORAHOLM .................................................................................................................................................. 6<br />
LOKATIONSBESKRIVELSE ................................................................................................................................. 8<br />
FORMÅL............................................................................................................................................................... 8<br />
PROBLEMFORMULERING ............................................................................................................................... 10<br />
AFGRÆNSNING OG FORBEHOLD ................................................................................................................... 10<br />
RAPPORTENS METODE OG FORLØB.............................................................................................................. 11<br />
BESKRIVELSE AF NUVÆRENDE VENTILATIONSANLÆG I MASKINAFDELING......................................... 13<br />
ENERGIOPTIMERING................................................................................................................... 15<br />
LUFTBEHOV ..................................................................................................................................................... 15<br />
LASTSIGNAL ..................................................................................................................................................... 17<br />
TRYKFØLER...................................................................................................................................................... 18<br />
FORDELE VED FREKVENSSTYRING............................................................................................................... 19<br />
ANLÆGSKARAKTERISTIK OG VENTILATORKARAKTERISTIK.................................................................... 21<br />
ENERGIBESPARELSE VED FREKVENSOMFORMER...................................................................................... 24<br />
MINDSKET BRÆNDSTOFFORBRUG OG SLITAGE ......................................................................... 26<br />
SKYLLELUFTENS FUGTINDHOLD, TEMPERATUR OG MASSEFYLDE. ........................................................ 26<br />
SAMMENDRAG OG KOMMENTARER.............................................................................................................. 27<br />
INDEKLIMA OG ARBEJDSMILJØ ............................................................................................... 29<br />
ARBEJDSTILSYNET KONTRA BYGNINGSREGLEMENTET............................................................................ 30<br />
KOMFORTVENTILATION ................................................................................................................................ 31<br />
TEMPERATUR .................................................................................................................................................. 31<br />
TRÆK ................................................................................................................................................................ 34<br />
LUGT.................................................................................................................................................................. 36<br />
LUFTFORURENING .......................................................................................................................................... 37<br />
STATISK ELEKTRICITET ................................................................................................................................. 37<br />
FORSLAG TIL ANLÆGSÆNDRINGER....................................................................................... 39<br />
KANAL OG RØRSYSTEM .................................................................................................................................. 39<br />
VENTILATORERNE .......................................................................................................................................... 40<br />
REGULERING.................................................................................................................................................... 41<br />
ØVRIGE FORSLAG ............................................................................................................................................ 42<br />
FORSLAGSSAMMENDRAG............................................................................................................................... 43<br />
KONKLUSION ................................................................................................................................. 44<br />
NOMENKLATURLISTE................................................................................................................. 45<br />
KILDE -‐OG LITTERATURLISTE................................................................................................. 46<br />
REFERENCER ................................................................................................................................................... 46<br />
ILLUSTRATIONER............................................................................................................................................ 46<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 4 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Læsevejledning<br />
Bilag findes i vedlagte bilagsmappe. Bilagene er i denne nummereret med<br />
sidenumre. Løbende i rapporten er der, i forskellig sammenhæng, benyttet<br />
værdier/informationer fra modeller, tabeller og kurver. Henvisninger til<br />
bilagene, hvor værdierne/informationerne er hentet, er placeret i bunden af<br />
siden. Henvisningerne vises ved, at der efter den benyttede værdi, er en parentes<br />
som angiver kort hvor informationen er fundet. Efter parentesen er der opløftet<br />
et tal i potens. Dette tal vil, i bunden af siden, fremgå og efter dette vil<br />
henvisningen til det vedrørende bilag forefindes. Eks. ”……en maksydelse på ca.<br />
380 KW stykket” (Datablad) 1<br />
Samme system er benyttet til kildehenvisninger. Når der i teksten kommer et<br />
udsagn, er der umiddelbart efter, i parentes, kortfattet beskrevet, hvor udsagnet<br />
kommer fra og efter parentesen vil der ligeledes være opløftet et tal i potens,<br />
som så igen kan findes nederst på siden. En uddybende kildebeskrivelse er her<br />
beskrevet. Endvidere fremgår kilder også af kilde –og litteraturlisten på side 46.<br />
Kilde –og litteraturlisten oplyser titel, forfatter, udgivelsesår, lokaliseringsdato<br />
og URL-‐adresse, m.fl.<br />
Kildehenvisninger til tabeller, diagrammer, billeder og kurver, m.fl. er placeret,<br />
sammen med en kort, beskrivende tekst, under det benyttede billede, diagram<br />
m.fl. Illustrationerne er tildelt et nummer, eks. ”Figur 3”. Nummeret henviser til<br />
figurlisten som er placeret på side 46.<br />
Rapporten er skrevet til maskinmestre, maskinmesterstuderende eller folk med<br />
sammenligneligt fagligt niveau.<br />
Der bliver i rapporten brugt ord som en kombinering af dansk og engelsk. Disse<br />
termer benyttes blandt teknikerne om bord på m/t Oraholm og benyttes derfor<br />
ligeledes i denne rapport. Eks. ”Combikedel”.<br />
Ord og forkortelser som ikke er direkte åbenlyse for teknikere vil være forklaret<br />
i nomenklaturlisten på side 45.<br />
1 Data blad fra www.mhsimonsen.dk se bilagsmappe side 12<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 5 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Indledning<br />
M/t Oraholm<br />
Skibet m/t Oraholm er et mindre tankskib, registeret under dansk flag og ejet af<br />
rederiet M.H. Simonsen Aps.<br />
M.H. Simonsen er et familieejet rederi, etableret i 1931 og beliggende i<br />
Svendborg på Fyn.<br />
M/t Oraholm er blandt rederiets største og nyeste skibe. Skibet er ca. 106 meter<br />
langt og 16 meter bredt, bygget i 2006 og vejer uden last og ballast (light ship)<br />
ca. 2400 tons. Der er 14 lasttanke om bord med en samlet kapacitet på ca. 5400<br />
m 3 . (Datablad M.H. Simonsen) 2<br />
Skibet Sejler hovedsageligt i Europa og fragter mange forskellige medier bl.a.<br />
melasse, gødning, vegetabilske olier og Ethanol. Skibet sejler ikke i fast rutefart,<br />
men fra opgave til opgave, som løbende bliver bekræftet og uddelegeret til de<br />
forskellige skibe.<br />
Til fremdrift er der en MAN-‐<br />
B&W 2-‐takt motor af typen<br />
5L35MC, som maksimalt yder<br />
ca. 3250 KW. Se figur 1.<br />
El-‐produktionen varetages<br />
henholdsvis af 3 stk. Volvo<br />
Penta hjælpemotorer, som<br />
driver hver sin generator,<br />
disse har en maksydelse på<br />
ca. 380 KW stykket.<br />
(Datablad) 3<br />
Figur 1 (Mærkeplade på hovedmotor)<br />
Endvidere er der mulighed<br />
for at koble akselgenerator<br />
på hovedmotoren, denne kan maksimalt yde 400 KW, hvilket er tilstrækkeligt til<br />
normal drift, hvor forbruget ligger på ca. 200 KW. Skibet er udstyret med en<br />
udstødningskedel som varetager det daglige forbrug af damp. Til tankrensning,<br />
hvor dampforbruget er væsentligt forøget er der imidlertid mulighed for<br />
supplering fra en separat dampgenerator. Som hjælperedskab ved<br />
havnemanøvre er skibet udstyret med en bow thruster.<br />
Hovedmotoren, samt de to kedler benytter low sulfur,heavy fuel som brændstof<br />
og de tre hjælpemotorer benytter ”marine gas oil”.<br />
2 Se Datablad fra M.H. Simonsen, bilagsmappe side 12<br />
3 Se Datablad fra M.H. Simonsen, bilagsmappe side 12<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 6 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Til opbevaring af ”heavy fuel” er skibet udstyret med en styrbord og bagbord<br />
”storage tank”, en ”settling tank” og to dagstanke. Samlet kapacitet ca. 240 m 3 . Til<br />
”Marine gas oil” er der henholdsvis en ”storage tank”, en ”settling tank” og en<br />
dagstank. Samlet kapacitet ca. 50 m 3 . (Datablad) 4<br />
Det daglige brændstofforbrug er varierende alt efter belastning, men ligger<br />
gennemsnitligt på ca. 10 ton/døgn. (Maskinchef logbog) 5<br />
Besætningen på skibet består af 20 personer som i hold af 10 skiftes til at<br />
varetage skibets drift. Udmønstringstiden er varierende, men ligger typisk på 6<br />
uger ude og 6 uger hjemme. Nationaliteterne er fordelt således at kaptajn og<br />
størstedelen af officererne er danske og den øvrige besætning polsk.<br />
Besætningen er fordelt som følger, en kaptajn, 1. styrmand, 2. styrmand,<br />
maskinchef, 1. maskinmester, motormand, kok og fire matroser, til at varetage<br />
den daglige drift af skibet. (Observation) 6<br />
4 Se Datablad fra M.H. Simonsen, bilagsmappe side 12.<br />
5 Information fra logbog som føres af maskinchefen om bord (Logbog ultimo 2012 -‐ primo 2013).<br />
6 Forfatters egne observationer under praktikophold (Januar 2013).<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 7 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Lokationsbeskrivelse<br />
For at lette forklaringer og henvisninger til specifikke lokationer om bord på m/t<br />
Oraholm er der her beskrevet og forklaret i henhold til oversigtsdiagrammer af<br />
skibet.<br />
Endvidere er de forskellige rum/lokationer blevet tildelt et nummer, som vil<br />
fungere som reference gennem hele rapporten. (Oversigtsdiagrammerne kan<br />
findes i bilagsmappen) 7<br />
Som det ses på bilagene er de forskellige lokationer tildelt et rødt nummer,<br />
omridset af en rød cirkel, disse numre er der løbende refereret til gennem<br />
rapporten. Da diagrammerne er af ringe kvalitet er omridset af rummene<br />
markeret med mørkeblå tusch. Endvidere fremgår det nuværende<br />
ventilationsanlæg, markeret med orange og grøn tusch, på samme diagrammer.<br />
Formål<br />
Grundlaget for udarbejdelsen af dette projekt er med tanke på<br />
maskinpersonalets (1. Mester og Maskinchef) ønsker og prioriteter ang.<br />
maskinrumsventilationen på m/t Oraholm.<br />
Grundet de store temperaturspænd som skibet sejler under, opleves der<br />
skiftende temperaturer i maskinrummet.<br />
Dette bevirker, at der ved sejlads i farvand omkring frysepunktet, er opstået<br />
problemer med frosne ventiler på bl.a. kedelanlægget.<br />
Modsat er der ved sejlads i varme farvande problemer med, at<br />
maskinrumstemperaturen til tider stiger til et niveau over, hvad elektronikken<br />
kan operere under -‐herunder kan nævnes elektronikken til viskositetsanlægget,<br />
lokaliseret i separatorrummet, samt el-‐tavler og frekvensomformere.<br />
Fejlscenarierne har alle fatale funktionsmæssige konsekvenser og bør derfor<br />
undgås for at opretholde en høj drift og personsikkerhed.<br />
Som en nødløsning har teknikerne om bord lavet et par lavpraktiske tiltag, som<br />
til en vis grad løser problemet.<br />
Eksempelvis har de fra ventilationsudløbet i separatorrummet fæstnet en<br />
flexslange og ført denne direkte ind i viskositetstavlen.<br />
Dette tiltag sørger for, at elektronikken ikke bryder sammen, men bevirker<br />
samtidig at indblæsningen til selve rummet ikke fungerer som tiltænkt.<br />
Endvidere er viskositetstavlen nødsaget til konstant at stå åbent, for at<br />
flexslangen kan afgive luft hertil. Derved er der konstant fri adgang til elektrisk<br />
7 Se bilagsmappe, side 7-‐11<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 8 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
førende dele og derved øget risiko for kontakt med elektrisk udstyr, samt<br />
personskade.<br />
Foruden de ovenstående<br />
driftsmæssige problemer,<br />
oplever personalet også<br />
problemer i forhold til<br />
arbejdsmiljø og klima.<br />
Maskinrummet opleves både<br />
meget varmt og koldt alt efter<br />
årstid og skibets geografiske<br />
placering. Maskinpersonalet<br />
ønsker derfor at der gøres<br />
nogle tiltag som højner<br />
personvelværet under arbejde i<br />
maskinen, med tanke på bl.a.<br />
træk, temperatur og<br />
luftfugtighed.<br />
Til sidst er besætningen og Figur 2 viskositetstavle med alternativ ventilationsudmunding<br />
rederiet interesseret i at spare<br />
energi og derved brændstof. Maskinpersonalet har en formodning om, at det<br />
nuværende ventilationsanlæg har et unødvendigt stort energiforbrug og ønsker<br />
derfor at få nedbragt dette, hvis muligt.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 9 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Problemformulering<br />
Dette projekt vil prøve at belyse muligheden for at kombinere nogle af de<br />
udfordringer, som mange rederier i dag kæmper med, nemlig at forbedre<br />
arbejdsvilkårene for de ansatte, skåne miljøet og begrænse udgifter vedrørende<br />
skibets drift.<br />
Dette vil ske med udgangspunkt i de, i formålet nævnte fokusområder, som<br />
personalet har fremlagt forfatter.<br />
Projektet vil, som tidligere nævnt, blive udarbejdet med udgangspunkt i, allerede<br />
eksisterende E/R ventilationsanlæg, på M.H. Simonsens tankskib, m/t Oraholm.<br />
Maskinpersonalets ønsker og tanker er blevet konkretiseret ned til følgende tre<br />
hovedspørgsmål, som denne rapporten vil blive bygget op omkring. Disse lyder<br />
som følger.<br />
1: Hvordan energioptimeres nuværende ventilationsanlæg, med tanke på<br />
implementeringsevne?<br />
2: Er det muligt at forbedre brændstoføkonomien på hovedmotoren, samt mindske<br />
behovet for vedligehold ved, at ændre de ventilationsmæssige forhold i<br />
maskinrummet.<br />
3: Hvilke krav og anbefalinger er der opstillet i forbindelse med opbygningen af et<br />
ventilationsanlæg? -‐herunder fokus på arbejdsmiljø, driftsikkerhed og velvære.<br />
Afgrænsning og forbehold<br />
Det økonomiske aspekt af rapporten tager ikke udgangspunkt i konkrete priser<br />
fra producenter, men vil blive behandlet på et generelt og vurderingsmæssigt<br />
niveau.<br />
Lovgivning og anbefalinger vedrørende ventilationsanlæg, arbejdsmiljø og<br />
sikkerhed vil tage udgangspunkt i dansk lovgivning, for sammenlignelige forhold<br />
fra det danske erhvervsliv. Eks. autoværksteder, svejseværksteder, maskinhaller.<br />
Mere herom senere!<br />
Konkret anlægsdimensionering vil ikke blive udført i denne rapport. Principielle<br />
udregninger vil blive udført i det omfang som de findes relevante.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 10 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Rapportens metode og forløb<br />
Rapporten tager, som nævnt, udgangspunkt i ønsker opstillet af<br />
maskinpersonalet på m/t Oraholm.<br />
Disse ønsker er blevet konkretiseret i den foregående problemformulering.<br />
For at besvarer spørgsmålene vil disse blive behandlet individuelt videre i<br />
rapporten.<br />
Ved energioptimering af maskinrummet vil der via læsestof og korrespondance<br />
med motorproducenten MAN B&W blive undersøgt, hvordan ventilationsanlæg<br />
på andre skibe er udført. Dette vil give forfatter viden og inspiration til den<br />
videre behandling af emnet.<br />
Da motoren om bord, som bekendt er af typen MAN B&W, er det nærtliggende at<br />
finde ud af, om motorproducenten stiller krav til maskinrumsventilationen og<br />
hvis ja –hvilke?<br />
Med kravene/anbefalingerne fra MAN B&W, samt inspiration fra andre lignende<br />
anlæg, vil der blive udformet et forslag til en energioptimeringsplan.<br />
Med udgangspunkt i denne plan vil udregninger førende til en eventuel<br />
besparelse blive udført. Udregningerne er tiltænkt, som et vejledende argument<br />
for en aktuel implementering af forslaget.<br />
I forbindelse med udregninger, vil teori omkring beregning på ventilationsanlæg,<br />
blive beskrevet og diskuteret, hvorvidt kendt ventilationsteori er anvendeligt på<br />
det pågældende anlæg og hvorfor.<br />
Til beregning af anlægget vil der, hvor det er muligt, blive brugt informationer<br />
fra anlægget på m/t Oraholm.<br />
Dog vil der komme udregningseksempler, hvor den nødvendige information, fra<br />
anlægget på m/t Oraholm ikke har været til rådighed.<br />
I ovenstående tilfælde vil der blive hentet oplysninger og værdier fra eksempler i<br />
litteratur og andet, for på den måde at være i stand til at bevise, at det beskrevne<br />
optimeringsforslag reelt har en positiv virkning på energiforbruget.<br />
I forbindelse med hvilke lovpligtige krav der stilles til et ventilationsanlæg på et<br />
skib, vil der blive undersøgt hvilke instanser der diktere disse lovkrav.<br />
Instanserne vil blive beskrevet og den del af lovgivningen som er specifikt<br />
relevant for m/t Oraholm vil blive beskrevet i det omfang det findes relevant.<br />
På punkter, hvor der modsat installationer på land ikke er udstukket regler og<br />
anbefalinger vil disse tage udgangspunkt i dansk lovgivning.<br />
For at tilsigte de bedste forhold, for det ombordværende personel, vil emner,<br />
som har relevans for indeklimaet blive beskrevet. Først generelt for at give et<br />
teoretisk indblik i emnet og derefter specifikt med udgangspunkt i m/t Oraholm.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 11 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
For at undersøge hvorvidt det er muligt at forbedre brændstoføkonomien på<br />
hovedmotoren og mindske behovet for vedligehold ved at ændre de<br />
ventilationsmæssige forhold, vil termodynamisk grundteori blive beskrevet,<br />
herunder om luftens fugtindhold og temperatur har indvirkning på en given<br />
forbrænding og, hvis ja, i hvilket omfang?<br />
Endvidere vil MAN B&W’s Research and Development afdeling blive kontaktet og<br />
spurgt om disse emner er med i deres overvejelser når nye motorer bliver<br />
dimensioneret eller gamle motorer renoveret.<br />
Herefter vil forestående undersøgelser blive sammenlignet med forholdene om<br />
bord på m/t Oraholm og hvorvidt en mulig ombygning af ventilationsanlægget<br />
kan bevirke bedre brændstoføkonomi og mindre vedligehold.<br />
De foregående forslag til anlægsændringer vil herefter blive sammenfattet i ét<br />
afsnit. Afsnittet vil, inddelt i kategorier, beskrive, hvor det anbefales at gøre<br />
tiltag, hvilke, hvorfor og hvad tiltagene vil bevirke.<br />
Til sidst vil en konklusion belyse projektets, forløb, relevans, omfang, m.fl. med<br />
afsæt i forfatters tanker, erfaring og viden.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 12 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Beskrivelse af nuværende ventilationsanlæg i maskinafdeling<br />
Ventilationen i maskinrummet er bestående af flere separate anlæg. Der er<br />
øverst, på fronten af skorstenen, placeret to stk. 15 KW elmotorer som drivkraft<br />
til to blæsere. Disse forsyner to parallelle kanalsystemer, som udgør hoveddelen<br />
af indblæsningen. (mærkeplade) 8<br />
Figur 3 (Èn af de to identiske ventilatorer)<br />
Elmotorerne styres på nuværende<br />
tidspunkt hundred procent manuelt, dvs. at<br />
de, ansvarlige for maskinens drift, selv skal<br />
tage stilling til hvorvidt drift med begge<br />
Figur 4 (De to ventilationsindløb bag på<br />
skorsten, rum 13 og 14)<br />
ventilatorer er nødvendigt eller om den ene er tilstrækkelig. Denne vurdering er<br />
alene baseret på personlig erfaring og vil derfor i stor grad variere proportionelt<br />
med besætningsskifte. De to parallelløbende systemer<br />
kan opdeles i et bagbord og styrbord system.<br />
(Forkortelse) 9 Blæseren har for hver af disse systemer<br />
en kapacitet på 50000 m 3 /h. (Anlægsoversigt) 10<br />
På bilagene ses det hvilke<br />
ventilationsarmaturer/udmundinger som forsynes af<br />
henholdsvis E/R-‐FAN1 (markeret med orange) og E/R-‐<br />
Figur 5 (kontakter som styrer de<br />
to ventilatorer, rum 11)<br />
FAN2 (markeret med grøn). Begge systemer styres som<br />
tidligere nævnt af en kontakt lokaliseret i<br />
kontrolpanelet i kontrolrummet. Oplysninger om rør/kanalstørrelser, samt<br />
dimensioner på armaturer, fremgår ligeledes af bilagene. (Anlægsoversigt) 11<br />
Den generelle udsugning i maskinafdelingen består hovedsagligt af<br />
hovedmotorens luftforbrug, dvs. gennem luftfilteret på turboladerens luftside.<br />
8 Aflæst på motorens mærkeplade, se bilagsmappe, side 13.<br />
9 Bagbord ventilationssystem vil videre i rapporten refereres til med forkortelsen ”E/R-‐FAN1” og styrbord<br />
ventilationssystem med forkortelsen ”E/R-‐FAN2” se bilagsmappe side 7.<br />
10 Aflæst på mærkeplade, samt diagram over anlæg , se bilagsmappe, side 11.<br />
11 Se anlægsoversigt i bilagsmappen, side 7-‐11.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 13 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
”luftudsugningen” øges og sænkes derfor i takt med hovedmotorens belastning.<br />
Endvidere er der separate udsugningssystemer i rum 5, 7 og 8 men disse er i vid<br />
Figur 6 (Hovedmotor, til venstre på billedet ses turboladerens indsugningside)<br />
udstrækning defekte eller på anden måde sat ud af drift. Disse eksterne<br />
udsugningssystemer styres lokalt, med undtagelse af udsugningen i<br />
separatorrummet som styres af kontakten for E/R-‐<br />
FAN1.<br />
Til sidst har luftforbruget fra hjælpemotorerne,<br />
combikedlen, steamgeneratoren, kompressorne og<br />
inciniratoren også indvirkning på mængden af<br />
”udsugningsluft”.<br />
Trykket i maskinrummet er, over en periode,<br />
varierende og et resultat af om både E/R-‐FAN1 og<br />
E/R-‐FAN2 kører, samt hvilke luftforbrugende<br />
maskiner som er i drift. Der kan derfor både forekomme<br />
vakuum og overtryk i maskinrummet, men oftest er der<br />
overtryk, da både E/R-‐FAN1 og E/R-‐FAN2 typisk er i drift.<br />
(Personlig erfaring) 12<br />
12 Egne observationer fra praktikforløb.<br />
Figur 7 (Princip diagram af<br />
ventilationsanlægget)<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 14 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Energioptimering<br />
1: Hvordan energioptimeres nuværende ventilationsanlæg, med tanke på<br />
implementeringsevne?<br />
Som tidligere nævnt er maskinrumsventilationen på M.H. Simonsen udgjort af<br />
simple elementer. To Ventilatorer er placeret på, hver sit separate og<br />
parallelløbende ventilationssystem. Disse udgør henholdsvis, tidligere omtalte,<br />
E/R-‐FAN1 og E/R-‐FAN2. Se bilagsmappen, side 7-‐11.<br />
Disse er styret af hver sin On/Off kontakt, som på nuværende tidspunkt styres<br />
manuelt.<br />
Luftbehov<br />
I stedet for manuelstyrede kontakter, er det en mulighed at montere en styring,<br />
som håndterer denne On/Off funktion automatisk. Styringen skal agere i takt<br />
med hovedmotorens luftforbrug. Dette luftforbrug er varierende da det ændrer<br />
sig i forbindelse med motorens last.<br />
I forbindelse med sejlads på M.H. Simonsen har det vist sig, at majoriteten af<br />
sejladsen foregår ved omkring 75 procent last.<br />
Ifølge MAN B&W´s testrapport, for den pågældende motor, opbygger<br />
turboladeren et trykforhold på ca. 2.9 på indsugningssiden, ved 74.5 procent last.<br />
Dvs. at turboladeren giver et tryk på 2.9 bar ved et omgivende tryk på 1 bar.<br />
(Testrapport) 13<br />
Turboladeren er af typen MAN B&W NA34/S og leverer, ifølge den medfølgende<br />
dokumentation, ca. mellem 5.4 og 7.7 m 3 luft/s, ved et trykforhold på 2.9. Se figur<br />
8.<br />
Figur 8 (Karakteristik for turbolader. -‐viser luftindtaget ved et givent trykforhold)<br />
13 Se MAN B&W ”test ved 74.5 procent load”, bilagsmappe, side 6.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 15 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
75 procent last, er den hyppigste last men, luftforbruget heraf, er ikke optimalt<br />
alene at basere luftindblæsningen på, da motoren til tider også opererer ved<br />
mindre last og ved fuld last. Eksempelvis. ved havneanløb, dårligt vejr, modstrøm<br />
og ved laster som hurtigt skal bringes frem.<br />
På grafen for turboladeren aflæses det at turboladeren af den pågældende type<br />
maksimalt kan levere ca. 8 m 3 luft/s. Se figur 8. Dertil kommer forbrugsluften til<br />
de øvrige forbrændingsmaskiner, herunder tre hjælpemotorer, to kedler,<br />
kompressorerne, samt inciniratoren. Endvidere bør luften i maskinrummet<br />
skiftes et antal gange, hver time for at opretholde et sundt indeklima.<br />
Til bestemmelse af det nødvendige luftskifte, har bygningsreglementet opstillet<br />
nogle krav, som skal overholdes i forbindelse med byggerier, herunder<br />
svejseværksted, mekanisk værksted, m.fl.<br />
Selve maskinrummet på m/t Oraholm kan til en vis grad sammenlignes med et<br />
mekanisk værksted, da den type arbejde, som her bliver udført, ofte er af<br />
mekanisk art og luften derfor hovedsagligt bliver forurenet af dampe fra<br />
forskellige olier, samt røg fra slibe, skære og svejsearbejde.<br />
Bygningsreglementet foreskriver, i et mekanisk værksted, et luftskifte på 3-‐4<br />
!<br />
(Bygningsreglement)14<br />
! × ! !<br />
Denne værdi er dog kun vejledende da man på et skib ofte har en anderledes<br />
rumopbygning end i typiske værkssteder. Endvidere er rummene ikke direkte<br />
defineret, da der er i nogle af rummene er vertikale åbninger fra det ene plan til<br />
det andet. (Oversigtsdiagrammer) 15<br />
En estimeret opmåling af de forskellige rum, på de forskellige plan, udgør et<br />
totalt gulvareal på ca. 1400 m2 . (Opmålinger) 16<br />
Det estimerede luftskiftebehov, i forbindelse med komfortventilation, estimeres,<br />
som følge deraf, til 5000 liter pr. sekund, dvs. ca. 5 m 3 luft pr sekund.<br />
Udregningen tager udgangspunkt i et luftskifte på ca. 4 , som<br />
! × ! !<br />
bygningsreglementet foreskriver, og ved arealet på 1400 m2 .<br />
Denne værdi ligger imidlertid under den nødvendige lufttilførsel til<br />
hovedmotoren, som tidligere nævnt er min. 5.4 m3 /s, og kan derfor ses bort fra<br />
da kravet er opfyldt, alene, ved hovedmotorens luftforbrug.<br />
Foruden hovedmotorens luftforbrug er der som tidligere nævnt en række øvrige<br />
forbrugere, samt nogle eksterne udsugningssystemer, eks. i separatorrummet<br />
(rum 5).<br />
Grundet manglende oplysninger om disse udsugningssystemer og anlæg,<br />
estimeres det samlede luftforbrug til at være maksimalt 10 m 3 /s, dvs. 36000<br />
m 3 /t<br />
14 Se tabel fra bygningsreglementet, bilagsmappe side 14.<br />
15 Se oversigtsdiagrammer i bilagsmappen, side 7-‐11.<br />
16 Forfatters egne opmålinger, estimatmål med tommestok.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 16 af 46<br />
<strong>A10063</strong><br />
!
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Estimeringen dannes med hovedmotorens luftforbrug, kontra KW ydelse, som<br />
udgangspunkt.<br />
Eks. fuld last på hovedmotoren kræver, som nævnt, en lufttilførsel på ca. 8 m3 /s<br />
og motoren yder her ca. 3280 KW. Forholdet mellem disse to værdier overføres<br />
til hjælpemotorerne og luftforbruget estimeres til<br />
!<br />
!"#$ × 380 = 0.93 m3 luft/sek.<br />
Dertil kommer de øvrige systemer og 10 m 3 /s synes deraf som et fornuftigt<br />
estimat.<br />
De nuværende ventilatorer, som forsyner maskinrummet har som nævnt en<br />
maksimal kapacitet på ca. 13.9 m 3 /s pr. enhed dvs. ca. 50000 m 3 /t pr. enhed.<br />
De 50000 m 3 /t er ikke opgivet ved et specifikt modtryk og da volumenkapacitet<br />
ændrer sig med modtrykket fra anlægget er værdien ikke anvendelig. Dog<br />
vurderes anlægsmodstanden, til at være uden større betydning, grundet de store<br />
kanaldimensioner og rum, og kapaciteten sættes derfor stadig til 50000 m 3 /t. Se<br />
kanaldimensioner i bilagsmappe side 7-‐11.<br />
Lastsignal<br />
På størstedelen af de motorstyringer, som i dag sidder på MAN B&W´s motorer<br />
er der fra producentens side en lastindikator funktion. (Korrespondance med<br />
Thomas Møller) 17<br />
Med denne funktion kan motorstyringen afgive et signal, som indikerer, hvor<br />
hårdt motoren er belastet, altså en procentsats af motorens maksimale afgivne<br />
effekt. Da en motors last varierer i takt med brændstofforbrug og deraf<br />
luftindtaget, kan denne funktion benyttes til, at styre en frekvensomformer, som<br />
man lader forsyne ventilationsmotoren. På den måde er man i stand til at<br />
regulere frekvensen på motorerne, som driver ventilatorerne og derved<br />
luftindblæsningsmængden således at den følger motorens last.<br />
Er motoren, fra producentens side, ikke udstyret med denne funktion kan man<br />
på indexakslen påmonterer en føler som eks. afgiver et 4-‐20 mA signal. Den<br />
strøm som føleren afgiver vil således være et produkt af at index’en reguleres og<br />
på den måde opnås samme funktion som ved den præfabrikerede funktion.<br />
Ovenstående vil ligeledes være implementeringsvenligt på samtlige<br />
luftforbrugende maskiner, herunder de tre hjælpemotorer, combikedlen, m.fl.<br />
Med en relativt simpel styrring og nogle følere vil et brugbart signal til<br />
frekvensomformeren kunne etableres.<br />
Der er dog nogle problemer med denne form for regulering. Reguleringen vil<br />
ikke tage højde for uforudsete luftbelastninger, dvs. at alle processer som<br />
17 Korrespondance med superintendent, Thomas Møller, MAN B&W, Prime Serv.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 17 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
behøver luft skal være forbundet til styringen, dette kræver en del kabelføring og<br />
er derfor omfattende at etablere i praksis, da maskinerne er placeret med<br />
afstand på forskellige niveauer.<br />
Endvidere kan dårligt vejr og høj sø resultere i, at ventilationsmotoren vil variere<br />
meget i hastighed og derved øge slitagen på denne, samt forbruge mere effekt.<br />
Dette vil ske fordi hovedmotoren, i dårligt vejr, er udsat for skiftende belastning,<br />
fordi skruen bevæger sig voldsomt i de vertikale plan, hvilket bevirker<br />
lastændringer på motoren og derved skiftende signal til den tidligere nævnte<br />
frekvensomformer. Signalændringerne vil dog kunne afhjælpes med en form for<br />
dæmpning, implementeret i styringen, af ventilationsmotorerne.<br />
Trykføler<br />
En anden mulighed til styring af ventilationsmotorerne er at basere reguleringen<br />
på trykfølere placeret i maskinrummet. Ved skiftende belastning, på de<br />
luftforbrugende maskiner, vil trykket enten falde eller stige, alt efter om lasten<br />
øges eller sænkes.<br />
Trykændringen vil bevirke at trykføleren, via en transmitter, kan sende et signal,<br />
som kan benyttes til at styre frekvensomformeren.<br />
Fordelen ved denne metode er, at kabelføringen vil være af et væsentlig mindre<br />
omfang, da mængden af følere, er begrænset til, mængden af afskærmede rum,<br />
og at følerne derfor kan anbringes, hvor kabelføringen er lettest, med tanke på,<br />
at følerne er placeret i de ønskede rum.<br />
Endvidere vil rummene som følerne er anbragt i dæmpe trykændringerne<br />
således, at signalet til frekvensomformeren vil være af mere konstant karakter<br />
og bevirke mere jævn drift af ventilationsmotorerne og derved minimere slitage<br />
og effektforbrug. Dette sker fordi de store rum vil udjævne trykændringer,<br />
grundet deres rumfang. Rummene vil principielt fungerer som buffertanke.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 18 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Fordele ved frekvensstyring<br />
Frekvensstyring af en motor giver mulighed for at regulere drejefeltets hastighed<br />
og derved motorens omdrejningstal. På den måde kan man få motoren til at<br />
levere det eksakte omdrejningsniveau, som er nødvendigt ve en given last.<br />
Størstedelen af frekvensomformere er forudindstillet således, at de holder<br />
spænding/frekvensforholdet konstant. Ved at fastholde<br />
spænding/frekvensforholdet tilsigter man, at motoren ikke bliver overbelastet<br />
eller ”staller”. At en elmotor staller betyder, at den bliver belastet indtil den når<br />
sit maksimale moment (Mmax) og derefter bliver belastet yderligere. Den<br />
yderligere belastning bevirker at motoren falder ned i det som kaldes<br />
saddelpunktet. I dette punkt vil motoren enten falde ud, eller intet moment yde.<br />
For at bringe motoren ud af saddelpunktet, er man nødsaget til at genstartet<br />
motoren. Se figur 9. (Danfoss A/S) 18<br />
Det faste spænding/frekvensforhold bevirker dog, at motoren ved ventilatordrift<br />
bruger en større mængde effekt end nødvendigt. En ventilator er på mange<br />
punkter sammenlignelig med en centrifugalpumpe.<br />
tryk/volumenstrømskarakteristikken er, for begge, en nedadgående kurve og<br />
beregning herom udføres på samme måde.<br />
Visse typer frekvensomformere, herunder ”VLT” fra Danfoss, har en funktion<br />
som ikke fastholder spænding/frekvensforholdet, men derimod justerer de to<br />
parametre i forhold til belastningskurven for den pågældende brugsgenstand.<br />
18 Danfoss A/S, Værd at vide om frekvensomformere, 1.st udgave, 3. Oplag, 1988.<br />
Figur 9 (Momentkurve for<br />
elmotor, ved start og nominelt<br />
forløb)<br />
Figur 10 (Anlæg og<br />
ventilatorkarakteristik)<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 19 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Derved tillades motoren at yde det præcist nødvendige moment, tilpasset den<br />
givne belastning.<br />
Dette vil ved drift af ventilatorer og centrifugalpumper reducerer effektforbruget<br />
betragteligt. Denne type regulering kaldes VT (varible torque). (T.Heilmann) 19 .<br />
Indstillingen gør det muligt for frekvensomformeren at tilpasse magnetiseringen<br />
af statoren til den belastning som motoren er udsat for. Dette betyder i praksis at<br />
frekvensomformeren forsyner motoren med en wattløs strøm som er<br />
proportionel med wattstrømmen.<br />
Den wattløse strøm er den strøm som magnetiserer motoren og wattstrømmen<br />
er den strøm som giver motoren moment. Populært kan det siges at,<br />
wattstrømmen er belastningsbestemt og magnetiseringsstrømmen normalt<br />
tilnærmelsesvis konstant.<br />
At begge strømme bliver variable bevirker, at motoren opnår en stort set<br />
konstant cosφ vinkel gennem hele belastningsforløbet. Da cosφ vinklens forløb<br />
på motorens momentkurve ligger tilnærmelsesvist parallelt med<br />
virkningsgraden for samme, kan cosφ vinklen uden større fejl bruges som udtryk<br />
for virkningsgraden.<br />
Dvs. ved at tillade frekvensomformeren, at regulere spænding/frekvens<br />
forholdet opnås en næsten kontinuerlig virkningsgrad gennem hele<br />
belastningsforløbet. Se figur 11.<br />
I forbindelse med energieffektiv drift af en<br />
elmotor, til ventilatordrift, er det udover at<br />
tilpasse magnetiseringsgraden, af motoren<br />
til den givne belastning, vigtigt at notere<br />
sig, at modstanden i et ventilationsanlæg<br />
stiger med volumenstrømmen i 2. potens.<br />
og at effektforholdet stiger med<br />
volumenstrømmen i 3. potens og da<br />
volumenstrømmen er proportionel med<br />
ventilatorens, og derved motorens<br />
omdrejningstal, kan følgende udtryk<br />
opstilles. (Ventilation Ståbi) 20<br />
P !<br />
P !<br />
= n !<br />
n !<br />
!<br />
Der er derfor energi at spare, hvis elmotoren bliver styret således at ventilatoren<br />
blot roterer med det nødvendige omdrejningstal.<br />
19 T.Heilmann, Praktisk regulering og instrumentering, 5 udgave, 4 oplag, 2007.<br />
20 Nyt Teknisk Forlag, Ventilation Ståbi, 2 udgave, 4. oplæg 2007.<br />
Figur 11 (Viser før og efter reducering af<br />
magnetiseringsstrømmen. Essensen er at<br />
den resulterende strøm bliver mindre ved<br />
kun at magnetisere den nødvendige<br />
mængde –derved spares energi)<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 20 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Fra udregningerne tidligere i rapporten er det påvist at én af de to<br />
maskinrumsventilatorer alene er i stand til at forsyne maskinrummet med den<br />
fornødne mængde luft. Det ses endvidere at ventilatoren leverer mere end den<br />
nødvendige mængde.<br />
Der er derfor, selv ved fuld last, på alle de luftforbrugende maskiner, mulighed<br />
for at regulere ventilatormotoren ned i omdrejninger, således at den indblæste<br />
mængde luft modsvarer luftbehovet.<br />
Samtidig og fuldstændig drift af alle de luftforbrugende maskiner er imidlertid et<br />
urealistisk scenarie.<br />
Dette er fordi, at når hovedmotoren kører ved fuld last vil el-‐produktionen fra<br />
akselgeneratoren alene være tilstrækkelig. I modsat fald køres el-‐produktionen<br />
over på én eller to af hjælpemotorerne -‐aldrig tre. Endvidere leverer<br />
udstødningskedlen, ved fuld last, meget varme, således at samtidig drift med<br />
begge oliefyrede kedler vil være en sjældenhed.<br />
Der kan derfor, uden stor fejl, påregnes en samtidighedsfaktor, på det samlede<br />
luftbehov. Denne estimeres til 0.9, hvilket, efter forfatters egne observationer og<br />
vurdering, er højt sat og derfor på den sikre side.<br />
Anlægskarakteristik og ventilatorkarakteristik<br />
Der forefindes en del litteratur som beskriver teorien om beregning af et<br />
ventilationsanlæg. For at kunne retfærdigøre brugen af de beskrevne<br />
beregningsmetoder er man nødsaget til gøre sig nogle overvejelser om hvorvidt<br />
det anlæg man vil beregne svare overens med de eksempler man kan finde i<br />
litteraturen.<br />
Som nævnt tidligere er teorien omkring centrifugalpumper og ventilationsanlæg<br />
sammenlignelig. Dette bevirker, at der i ventilationssammenhæng også er tale<br />
om en anlægs -‐og ventilator(pumpe)karakteristik.<br />
For at kunne afgøre, hvordan et samlet anlæg, bestående af flere komponenter,<br />
reagerer i forskellige driftssituationer, tages der udgangspunkt i de to<br />
karakteristikker.<br />
Anlægskarakteristikken viser, hvilke modstande<br />
anlægget yder, ved forskellige luftvolumenstrømme.<br />
Modstanden i anlægget er under indflydelse af<br />
lufthastighed, friktion, luftens densitet, bøjninger,<br />
forgreninger, m.fl. Anlægskarakteristikken er en<br />
opadgående, eksponentielt sigende kurve, dvs. at<br />
forøgelse af luftvolumenstrømmen har stor indvirkning<br />
på modstanden, se figur 12.<br />
Figur 12 (Anlægs og<br />
ventilatorkarakteristik)<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 21 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Ventilatorkarakteristikken er en eksponentielt faldende kurve i forhold til<br />
trykydelse ved øget volumenstrøm. Dvs. at en ventilator typisk kan levere et højt<br />
tryk ved en lav volumenstrøm og lavt tryk ved høj volumenstrøm.<br />
Karakteristikken for en ventilator er bestemt af ventilatortype.<br />
Karakteristikken for en ventilator er bestemt af omdrejningstal, om ventilatoren<br />
er med faste eller justerbare skovle, er af typen radial eller aksial, mv.<br />
Når man sammensætter karakteristikken fra henholdsvis anlægget og<br />
ventilatoren vil man få et driftspunkt, altså en volumenstrøm ved et givent tryk.<br />
Ventilator -‐og anlægskarakteristikkerne fra m/t Oraholm har som<br />
nævnt ikke været mulige at skaffe. Der er imidlertid nogle<br />
teoretiske tiltag som man kan gøre sig for at belyse anlægget.<br />
Først kigges der på indblæsningsdelen, denne består af to<br />
ventilatorer som forsyner to parallelt løbende systemer. De to<br />
ventilatorer er af typen aksial med faste skovlhjul. Et eksempel på<br />
denne type ventilators karakteristik er vist på figur 13.<br />
Udsugningsdelen er hovedsagligt udgjort af turboladeren. Denne<br />
er af typen radial, med bagudrettede skovle, det betyder at luften<br />
suges ind i centrum og blæses ud i ydredelen af blæserhjulet. Dette<br />
princip kan sammenlignes med en radial ventilator og dennes<br />
karakteristik vil se ud som på figur 14.<br />
Ventilationsanlægget på m/t Oraholm er derfor bestående af tre<br />
ventilatorer og karakteristikkerne herfra kan samles til en. De to<br />
ventilatorer skal lægges sammen efter at de er forbundet parallelt.<br />
Dette bevirker at de to ventilatorer tilsammen kan levere en større<br />
volumenstrøm ved det samme<br />
tryk, da parallelforbindelse af<br />
ventilatorer giver et større<br />
volumenflow. Se figur 15 og 16.<br />
Figur 15 (Addering af<br />
paralleltsiddende ventilatorer)<br />
Figur 13 (Karakteristik<br />
for aksial ventilator)<br />
Figur 14 (Karakteristik for<br />
radial ventilator)<br />
Figur 16 (addering af<br />
paralleltsiddende<br />
ventilatorer)<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 22 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Da de to indblæsningsventilatorer i princippet sidder i serie med<br />
udsugningsventilatoren (turboladeren) skal den resulterende<br />
karakteristik for indblæsningsventilatorerne lægges sammen med<br />
udsugningsventilatoren. Derved kan en teoretisk resulterende<br />
karakteristik for de tre separate ventilatorer fremstilles og den vil<br />
principielt se ud som figur 19. Se også figur 17 og 18.<br />
Når denne karakteristik er fundet skal anlægskarakteristikken for<br />
det samlede anlæg fremstilles. Dette er imidlertid ikke uden<br />
problemer. Problematikken ligger i, at de to<br />
indblæsningsventilatorer har, hver sin anlægskarakteristik, grundet<br />
de forskellige kanalføringer. Dog vurderes disse til, at være<br />
overvejende uden betydning, grundet omfanget er deres<br />
dimensioner, samt det faktum, at maskinrummet i sig selv bliver<br />
en del af anlægskarakteristikken og derfor har majoriteten af<br />
rumfang.<br />
Anlægskarakteristikken tager derfor udgangspunkt i et teoretisk<br />
eksempel, som i figur 12.<br />
Den resulterende ventilatorkarakteristik og den teoretiske<br />
anlægskarakteristik indsættes herefter i samme diagram.<br />
Se figur 20.<br />
Det konkluderes, ud fra eksampler i litteratur, at diagrammet er<br />
sammenlignelig med teoretiske eksempler og beregningsmetoderne herfra vil<br />
derfor benyttes. Beregningsmetoderne kaldes proportionalitetslove. Det skal<br />
påpeges at disse love gælder for et cirkulerende system, hvilket systemet på m/t<br />
Oraholm ikke overholder. Dog vil udregningerne resultere i vejledende<br />
resultater, som bør beregnes nærmere inden implementering af<br />
omdrejningsregulering<br />
Figur 19 (Resulterende<br />
karakteristik af to<br />
paralleltsiddende og én<br />
serieltsiddende ventilatorer)<br />
Figur 20 (Resulterende<br />
karakteristik og<br />
anlægskarakteristik)<br />
Figur 17 (Addering af<br />
serieltsiddende<br />
ventilatorer)<br />
Figur 18 (Addering af<br />
serieltsiddende<br />
ventilatorer)<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 23 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Energibesparelse ved frekvensomformer<br />
Da det ikke har været muligt at finde karakteristikken eller driftspunktet for den<br />
ventilator som er monteret på m/t Oraholm, tages der udgangspunkt i en<br />
karakteristik for en aksial ventilator fundet i et katalog. Dvs. en ventilator af<br />
samme type, som den der er monteret på m/t Oraholm og ved samme<br />
omdrejningsniveau –ca. 1500 omdr./min. For at kunne fastlægge driftspunktet<br />
for ventilatoren i diagrammet skal anlægsmodstanden kendes, målt som<br />
totaltrykmodstanden (∆p !). Dette er udtryk for differenstrykket over<br />
ventilatoren, dvs. trykforskellen på indsugningsside og udblæsningssiden af<br />
ventilatoren. Trykket har imidlertid ikke været muligt at måle, grundet<br />
manglende adgang og udstyr. Totaltrykmodstandsværdien vurderes derfra ud<br />
fra eksempler i litteratur. Fundamentet for vurderingen ligger i tanke på de store<br />
kanal og rumdimensioner og modstanden heraf vurderes derfor til at være af<br />
relativt lille karakter. ∆p ! sættes i udregningseksemplet, ved nuværende<br />
driftsforhold, til 900 Pa.<br />
Det skal understreges at de følgende udregnede værdier er teoretiske og derfor<br />
ikke modsvarer virkeligheden nøjagtigt.<br />
Dog bør udregningerne give et indtryk af, hvad monteringen af en<br />
frekvensformer vil betyde for ventilationsanlæggets energiforbrug og derved<br />
stadig findes relevante.<br />
Luftbehovet er tidligere blevet estimeret til 10 m 3 /s, se anlægsbeskrivelse. Dertil<br />
kommer samtidighedsfaktoren på 0.9 og luftbehovet bliver derfor 9 m 3 /s, ved<br />
100 procent last.<br />
For eksemplets skyld vil det hyppigste luftbehov ligeledes blive benyttet i<br />
beregningsmæssig sammenhæng –altså drift med hovedmotoren, som<br />
eneforbruger, ved ca. 75 procent last -‐luftbehovet er, ved denne last, aflæst til ca.<br />
6 m 3 /s. Se figur 8.<br />
For at beregne de forskellige lasttilstande opstilles disse i tre scenarier. Disse<br />
beregnes med henblik på at eftervise en besparelse i form af el-‐effekt.<br />
Scenarie 1 (nuværende ved drift med én motor)<br />
∆p ! = 900 Pa<br />
qv = 14 m 3 /s<br />
n = 1460 omdr/min<br />
P1= 15 KW<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 24 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Scenarie 2 (100 procent last)<br />
qv = 9 m 3 /s<br />
!"!<br />
!!"<br />
∆! !,!"<br />
∆!!<br />
! !"<br />
!!<br />
= !!<br />
⟶<br />
!!"<br />
!"<br />
! = !"#$<br />
!!"<br />
= ! !"<br />
!!<br />
= ! !"<br />
!!<br />
!<br />
!<br />
⟶ ∆! !,!"<br />
!""<br />
⟶ ! !"<br />
!"<br />
= !"!<br />
!"#$<br />
⟶ n !" = 939 0mdr/ min.<br />
= !"!<br />
!"#$<br />
Scenarie 3 (75 procent last)<br />
qv = 6 m 3 /s<br />
!"!<br />
!!"<br />
∆! !,!"<br />
∆!!<br />
! !"<br />
!!<br />
= !!<br />
⟶<br />
!!"<br />
!"<br />
! = !"#$<br />
!!"<br />
= ! !"<br />
!!<br />
= ! !"<br />
!!<br />
!<br />
!<br />
⟶ ∆! !,!"<br />
!""<br />
⟶ ! !"<br />
!"<br />
= !"!<br />
!"#$<br />
!<br />
!<br />
⟶ ∆p !,!" = 372 Pa<br />
⟶ Pny = 4 KW<br />
⟶ n !" = 626 0mdr/ min.<br />
= !"!<br />
!"#$<br />
!<br />
!<br />
⟶ ∆p !,!" = 166 Pa<br />
⟶ Pny = 1.2 KW<br />
Ved at kigge på ovenstående udregninger ses det, at energibesparelserne er<br />
væsentlige og dette er kun ved omdrejningsregulering.<br />
Ved at regulere ventilatoren således, at den kun tilfører den mængde luft som<br />
hovedmotoren benytter (scenarie 3) er der en energibesparelse på 13.8 KW,<br />
hvilket udgør 92 procent af det nuværende energiforbrug –og dette er ved drift<br />
af én af de to ventilatorer. Ellers er besparelsen 28.8 KW hvilket udgør 96<br />
procent af det samlede energiforbrug.<br />
Dertil kommer besparelsen ved, at lade frekvensomformeren, som tideligere<br />
beskrevet, justere magnetiseringsstrømmen i forhold til belastning og derved<br />
nedsætte energiforbruget yderligere.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 25 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Mindsket brændstofforbrug og slitage<br />
2: Er det muligt at forbedre brændstoføkonomien på hovedmotoren, samt mindske<br />
behovet for vedligehold ved, at ændre de ventilationsmæssige forhold i<br />
maskinrummet.<br />
Udgangspunktet for dette afsnit er termodynamik og deraf den energimæssige<br />
påvirkning af eks. luftens fugtindhold på forbrænding i hovedmotoren. Mere<br />
herom bliver belyst i følgende.<br />
Skylleluftens fugtindhold, temperatur og massefylde.<br />
Luften som hovedmotoren forbruger kommer som tidligere nævnt fra den<br />
atmosfæriske luft som skibet befinder sig i. Luften er essentiel for opretholdelsen<br />
af en god forbrænding i motoren. Luftens beskaffenhed har derfor indflydelse på<br />
forbrændingen.<br />
Massefylden for atmosfærisk luft ændres ved skiftende temperatur -‐kold luft<br />
fylder mindre end varm luft. I forbindelse med drift af en forbrændingsmotor er<br />
forholdet mellem mængden af luft og mængden af brændstof afgørende, da der<br />
skal en rette mængde ilt til at forbrændingen forløber optimalt. Jo mere luft man<br />
er i stand til at presse ind i motoren, desto mere brændstof kan der tilføreres og<br />
ydelsen på motoren maksimeres. Turboladeren har et fast rumfang, men<br />
mængden af luft som turboladeren kan tilføre forbrændingen varierer med<br />
omdrejningerne.<br />
Dvs. jo koldere luften er og jo flere omdrejningerne turboladeren yder, desto<br />
mere luft og, i forlængelse deraf, brændstof kan der tilføres<br />
forbrændingskammeret. For at sikre at motoren har den nødvendige mængde<br />
luft til rådighed søger man at opretholde et lille overtryk i det rum, hvorfra<br />
turboladeren henter luften. På m/t Oraholm er dette i det centrale maskinrum<br />
(Lokation 1, 4 og 10). Se bilagsmappe, side 7-‐11.<br />
Omvendt skal alt hvad der føres ind i forbrændingskammeret varmes op til<br />
forbrændingstemperatur og dette kræver energi. Dvs. jo koldere luften er desto<br />
mere skal den varmes op og yderligere energi forbruges.<br />
Ved sejlads i tropiske områder er luftfugtigheden høj. Dette bevirker at den luft<br />
som ledes ind til turboladeren har et højere vanddampindhold ind det er<br />
tilfældet ved sejlads i tempererede omgivelser. Hvis denne mængde vanddamp<br />
bliver tilført forbrændingen bevirker det, at en mængde af den energi, som<br />
kommer fra brændstoffet bruges til at varme vanddamp op i stedet for at skabe<br />
akseleffekt. Atmosfærisk luft består af ca. 1 procent vand og det er trods øget<br />
relativ luftfugtighed relativt små mængder vanddamp der er tale om. Derfor kan<br />
energispildet hertil undlades i beregningsmæssig sammenhæng.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 26 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Anderledes ser det ud med tanke på vedligehold af hovedmotoren. Da man som<br />
nævnt tidligere er interesseret i at køle luften for derved at tilføre<br />
forbrændingen mere luft, kan der opleves problemer med høje relative<br />
luftfugtigheder. Dette er fordi, at efter luften har passeret turboladeren, ledes<br />
denne til en køleflade. Når luften her, køles ned, kondensere vandet, fordi den nu<br />
koldere luft ikke kan rumme vandindholdet. Dette kondensat vil agere som<br />
potentiel skadelegeme i motoren og bør derfor fjernes inden det når<br />
forbrændingen. Af samme årsag er motorer i dag udstyret med affugter i<br />
forbindelse med skylleluftskølingen.<br />
Man B&W har udført en række test på en motor af samme type som den på m/t<br />
Oraholm.<br />
Sejlads under tropiske forhold ved en temperatur på 45 ℃, relativ luftfugtighed<br />
på 60 procent og hovedmotoren kørende ved 75 procent last, vil ifølge<br />
testrapporten bevirke at 8200 kg vand/ døgn vil kondensere i forbindelse med<br />
skylleluftskøling. Af denne mængde, vil affugteren være i stand til at fjerne 7800<br />
kg af kondensatet. Derved vil der på døgnbasis blive tilført forbrændingen 400<br />
kg vand som vil optage energi ved fordampning. (MAN B&W) 21<br />
Denne mængde udgør, med et brændstofforbrug på 10 t/døgn, 4 procent og har<br />
derfor relativ lille indflydelse på afgangseffekten fra motoren. Dog vil det være<br />
ønskeligt at nedbringe vandmængden yderligere og derved øge virkningsgraden<br />
for motoren.<br />
Sammendrag og kommentarer<br />
Det er en mulighed at holde klimaforholdende nogenlunde konstante i<br />
maskinrummet. Det vil imidlertid kræve meget store køle, varme og<br />
affugtningsanlæg, grundet den store mængde luft som skal tilføres<br />
maskinrummet. På et skib som m/t Oraholm vil dette være vanskeligt at<br />
implementere da pladsen er begrænset.<br />
Endvidere konkluderes det fra ovenstående, at luftbehandling ved indblæsning<br />
til maskinrummet vil have lille positiv virkning på brændstofforbruget og<br />
vedligehold på hovedmotor heller ikke nedsættes markant.<br />
Dog vil det i forbindelse med nogle af skibets andre processer, være en fordel at<br />
tilføre luft af kontrolleret beskaffenhed. Eksempelvis i forbindelse med startluft<br />
og procesluftkompressorerne. Disse skal, som det er i dag, affugtes flere gange<br />
dagligt og især ved høj relativ luftfugtighed. Dette gøres manuelt og omfanget af<br />
denne opgave vil, ved luftbehandling, blive kraftigt nedsat.<br />
21 Se testrapport under bilagsmappe, side 3.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 27 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Forbehandlet luft vil også være en fordel unde kedeldrift, da disse ingen<br />
affugtersystemer er udstyret med og derfor bruger energi på at opvarme<br />
vanddampindholdet i luften, hvilket nedsætter virkningsgraden for anlægget.<br />
Dog vurderes det at luftbehandling i ventilationsmæssig sammenhæng på skibet<br />
m/t Oraholm ikke har en positiv indflydelse, som vil bevirke, at det er<br />
økonomisk ansvarligt at implementere ændringerne.<br />
Det skal understreges, at vurderingen kun er med tanke på proces og ikke<br />
menneskelig velfærd.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 28 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Indeklima og arbejdsmiljø<br />
3: Hvilke krav og anbefalinger er der opstillet i forbindelse med opbygningen af et<br />
ventilationsanlæg? -‐herunder fokus på arbejdsmiljø, driftsikkerhed og velvære.<br />
Det følgende afsnit vil prøve at belyse sidstnævnte spørgsmål i<br />
problemformuleringen –ovenstående spørgsmål 3.<br />
Som et led i denne belysning vil, med udgangspunkt i kendt teori, de væsentligste<br />
faktorer i tilstræbelse af et sundt indeklima, blive beskrevet. Endvidere vil de<br />
lovgivende instanser indenfor dette felt blive belyst og relevant lovgivning, samt<br />
anbefalinger herom beskrevet.<br />
Den lovgivende instans vedrørende dansk registrerede skibe i nationalt og<br />
internationalt farvand er, i forbindelse med arbejdsmiljø og anlægsretningslinjer,<br />
to organisationer, som henholdsvis hedder Seahealth og søfartsstyrelsen.<br />
Seahealth’s formål er at opretholde en vis standard for danske sømand rundt i<br />
verdenen. Organisationen er med til at udbrede og håndhæve en international<br />
konvention kaldet MLC (Maritime Labour Convention). Denne blev oprettet i<br />
2006 og beskriver en masse forhold og lovgivning vedrørende søfolks velvære.<br />
Dog er der ikke i denne konvention eller på Seahealth’s hjemmeside beskrevet<br />
noget konkret vedrørende luftkvalitet, arbejdstemperatur, luftfugtighed og de<br />
øvrige punkter som i denne rapport bliver belyst i forbindelse med et godt<br />
arbejdsmiljø.<br />
Derimod har Søfartsstyrelsen i meddelelse B, vedrørende skibes bygning og<br />
udrustning beskrevet nogle krav til udførelsen af maskinrumsventilation til søs.<br />
Disse lyder som følger:<br />
”Af hensyn til personalets sikkerhed og velbefindende samt maskinernes<br />
drift skal maskinrum af kategori A være tilstrækkeligt ventilerede for at sikre, at<br />
der opretholdes en tilstrækkelig lufttilførsel til rummene, når maskineri eller kedler<br />
i disse rum arbejder på fuld kraft under alle vejrforhold, herunder hårdt vejr.<br />
Ethvert andet maskinrum skal være tilstrækkeligt ventileret under hensyntagen til<br />
dets anvendelse.” (Retsinformation) 22<br />
”Forskriften gælder for passagerskibe i international fart uanset størrelse<br />
og for lastskibe med en længde på 15 meter og derover eller med et dimensionstal<br />
på 100 og derover, uanset om de går i national eller international fart, samt<br />
fritidsfartøjer med en skroglængde over 24 m, medmindre andet er anført i de<br />
enkelte kapitler.” (retsinformation) 23<br />
22 Søfartsstyrelsens meddelelser B, vedrørende skibets bygning og udrustning, Afsnit C, regel 35.<br />
www.retsinformation.dk<br />
23 Hentet fra www.retsinformation.dk<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 29 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Det vurderes af, ovenstående lovtekster, at retningslinjerne for udførslen af<br />
ventilationsanlæg til søs er begrænsede og overvejende mangelfulde,<br />
sammenlignet med lovgivningen på land. Derfor tages der, som tidligere nævnt<br />
udgangspunkt i dansk lovgivning indenfor komfortventilation, dog med tanke på<br />
indfrielse af ovenstående krav udsendt af søfartsstyrelsen.<br />
Komfortventilation er imidlertid et misvisende ord da formålet ikke er decideret<br />
komfort, som det måske vil være tilfældet i et kontormiljø, men derimod blot at<br />
tilstræbe et bedre indeklima for det arbejdende personel. Der skal derfor ikke<br />
herske tvivl om, at selve processerne i maskinrummet er hovedprioritet og at<br />
arbejdsmiljøet forsøges optimeret omkring disse.<br />
Arbejdstilsynet kontra bygningsreglementet<br />
Bygningsreglementet og arbejdstilsynet er to forskellige instanser i Danmark<br />
som begge udsteder love og anbefalinger indenfor bl.a. ventilation.<br />
Bygningsreglementet er en instans under energistyrelsen, som har til formål at<br />
sikre en standard indenfor dansk byggeri i forbindelse med brandsikkerhed,<br />
energiforhold, indeklima, installationer m.fl.<br />
Dvs. en teknisk standard som varetager de bygningsmæssige aspekter, altså ikke<br />
med direkte tanke på personvelvære, men en byggeteknisk standard med<br />
indirekte effekt på personvelfærden og direkte indvirkning på energi og<br />
byggeteknisk korrekthed. (Bygningsreglementet) 24<br />
Arbejdstilsynet er derimod en instans som arbejder indenfor arbejdsmiljøloven.<br />
Arbejdstilsynets har til formål at sikre en standard indenfor sundhed og<br />
sikkerhed på arbejdspladsen, hvilke i begge tilfælde stiller krav til<br />
ventilationsanlægget på arbejdspladsen. Arbejdstilsynet prøver med andre ord<br />
at nedbringe arbejdsulykker, samt psykisk og kropslig overbelastning.<br />
(Arbejdstilsynet) 25<br />
24 Energistyrelsens hjemmeside, Maj 2013, www.bygningsreglementet.dk<br />
25 Arbejdstilsynets hjemmeside, Maj 2013, www.arbejdstilsynet.dk<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 30 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Komfortventilation<br />
Ved komfortventilation sigtes der mod at opnå velvære for de personer som<br />
benytter et givent lokale. Der tages ikke hensyn til eventuelle processer som<br />
kræver en form for ventilation, som eksempel herpå kan lufttilførslen til en<br />
motor nævnes.<br />
For at en person føler velvære i et rum er der nogle kriterier, som skal være<br />
opfyldt. I forbindelse med ventilation er disse kriterier opstillet af førnævnte<br />
instanser og kan kategoriseres i luftfugtighed, temperatur, træk, forurening,<br />
lugtgener samt statisk elektricitet. Disse emner vil blive belyst i det følgende.<br />
Luftfugtighed<br />
Luftens fugtindhold har stor indflydelse på personers velvære. Er fugtigheden for<br />
høj kan det føles trykkende og give anledning til hovedpine, endvidere kan der<br />
opstå risiko for kondensdannelse, som giver anledning til opblomstring af<br />
bakterier og mikroorganismer. Omvendt vil for lav luftfugtighed medføre<br />
udtørring af slimhinder, sprukne læber, m.m.<br />
Der skildres i forbindelse med måling af luftighed mellem relativ og absolut<br />
luftfugtighed.<br />
Det anbefales, at man ved en temperatur på omkring 20 ℃, har en relativ<br />
luftfugtighed på 40-‐45 procent. (Arbejdstilsynet) 26<br />
Det bør dog nævnes at påvirkningen af den relative fugtighed er individuel og<br />
forskellig fra person til person.<br />
I maskinrummet på m/t Oraholm er den relative fugtighed alene bestemt af<br />
fugtindholdet i den luft der bliver blæst ind.<br />
Denne vil, da den kommer direkte fra den omgivende, atmosfæriske luft og ikke<br />
gennemgår nogen form for behandling, variere meget alt efter, hvor skibet<br />
befinder sig -‐altså i hvilket klima sejladsen foregår.<br />
M/t Oraholm sejler, som tidligere nævnt, hovedsagligt i Europa, men her kan<br />
klimaet også varierer meget.<br />
Som eksempel kan temperaturen i det nordlige Sverige variere fra minus 5 ℃ om<br />
vinteren til plus 35 ℃ om sommeren. (Temperaturlog) 27<br />
Temperatur<br />
Temperatur er en væsentlig faktor i forbindelse med personers velvære.<br />
Temperaturen i et lokale er som bekendt under indflydelse fra dets omgivelser.<br />
Er temperaturen udenfor lav, vil dette bevirke, at temperaturen indvendigt vil<br />
være lavere end ved en varm sommerdag. Hvor stor indvirkning temperaturen,<br />
som omgiver lokalet eller bygningen har på den indvendige temperatur kommer<br />
26 Arbejdstilsynet hjemmeside, Maj 2013, www.Arbejdstilsynet.dk<br />
27 Se temperaturlog i bilagsmappe fra side 16.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 31 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
an på, hvilke materialer lokalet/bygningen er udført i. Er ydrevæggene<br />
bestående af tykke betonvægge, med begrænset varmeledningsevne, vil den<br />
omgivende temperatur være væsentlig længere om at have indflydelse på inde<br />
temperaturen end hvis ydrevæggene er udført i tyndt metal.<br />
Betonvægge vil grundet sin begrænsede varmeledningsevne opretholde en mere<br />
stabil indetemperatur end ved metalvægge, med større varmeledningsevne.<br />
Disse overvejelser er essentielle i forbindelse med valg af styrring til<br />
ventilationsanlægget.<br />
Er bygningen/skibet som man skal ventilere eks. udført i tyndt metal og<br />
beliggende et sted med store temperaturvariationer, er et hurtigt regulerende<br />
anlæg nødvendig for at opretholde en konstant temperatur døgnets 24 timer,<br />
året rundt. Man kan herfra slutte, at jo ringere varmeledningsevne, det til<br />
bygningen anvendte materiale har, desto mindre forstærkning er nødvendigt i<br />
reguleringsmæssig sammenhæng og omvendt.<br />
Endvidere har masse i et rum indflydelse på behovet for forstærkning. Et rum,<br />
indeholdende megen masse, eks. en fyldt tank, vil være mere temperaturstabilt<br />
end, hvis massen ikke havde været tilstede. Dette er fordi massen her optræder<br />
som en akkumuleringsbeholder, som henholdsvis optager og afgiver energi i<br />
form af varme, præcis på samme måde som tykke<br />
betonvægge.<br />
Andre elementer, som har indflydelse på den<br />
indvendige temperatur er bl.a. solindfald,<br />
solopvarmede flader, flader opvarmet af<br />
processer, eks. brændstoftanke, procesvarme fra<br />
maskiner og afgiven varme fra mennesker.<br />
For at afgøre hvilken temperatur som er mest<br />
ønskværdig i et givent rum er man nødt til at kigge<br />
på hvad rummet skal anvendes til. For at lette<br />
denne proces, samt for at gøre forhold i forskellige<br />
situationer sammenlignelige er der lavet nogle<br />
modeller og tabeller, som til dette formål er anvendelige.<br />
Til bestemmelse af den mest optimale temperatur kigger man på et begreb, som<br />
hedder menneskets komfortområde. Til dette tages udgangspunkt i diagrammet,<br />
se figur 21.<br />
Figur 21 (Arbejdstemperaturkurve)<br />
Figur 21 viser et gennemsnitligt udtryk for effekt som en person producerer ved<br />
forskellige arbejdsbelastninger. Endvidere viser den hvilke globetemperaturer,<br />
som skal være tilstede i lokalet for, at de personer, som opholder sig der, føler sig<br />
komfortable. I diagrammet ser man et mørkt område, dette område indikerer<br />
komfortområdet for et gennemsnitligt menneske med yderpunkter i henholdsvis<br />
varm og let beklædning.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 32 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Man kan i diagrammet se, at jo tungere belastning en person udsættes for, desto<br />
bredere spænder komfortområdet, det er med andre ord vanskeligere at holde<br />
en stillesiddende person i komfortområdet end en tungt arbejdende person.<br />
Det er derfor vigtigt, i forbindelse med fastlæggelse af globetemperaturen, i et<br />
rum, at se på hvilke typer arbejde som bliver udført. Man kan ved hjælp af<br />
forskellige påklædninger godt kombinerer tætliggende belastningsgrupper, men<br />
bliver spændet for bredt er dette<br />
umuligt og andre løsninger må<br />
søges, eks. opdeling af rummet,<br />
køling med luftstråler etc.<br />
Der kan forefindes scenarier, hvor<br />
tilstrækkelig køling ikke er muligt,<br />
eks. ved arbejde nær en kedel eller<br />
forbrændingsovn. Man vil her søge<br />
at holde temperaturen så lav som<br />
muligt og derefter søge hjælp i figur<br />
22.<br />
Tabellen viser, at man ved arbejde i ekstra varme omgivelser er nødsaget til at<br />
kombinerer arbejdet med pauser af variabel længde. Jo varmere og tungere<br />
arbejde der udføres, desto større del af arbejdsdagen skal der holdes pause.<br />
Eksempelvis ved tungt arbejde i 29 ℃ varme bør man blot arbejde 25 procent af<br />
tiden. Dette er ikke optimal udnyttelse af arbejdskraften, da man til en opgave<br />
skal bruge fire personer frem for én. Arbejdstemperaturer iht. figur 21 bør derfor<br />
altid tilstræbes.<br />
Arbejde ved temperaturer under komfortområdet er ligeledes et problem.<br />
Stillesiddende arbejde i en temperatur omkring 18 grader vil nedsætte<br />
blodtilførslen til hænder og fødder. Dette resulterer i nedsat føleevne og<br />
fingerfærdighed og vil i visse arbejdsopgaver resulterer i øget risiko for fejl og<br />
arbejdsulykker. (Industriventilation) 28 Der kan som tidligere nævnt forekomme<br />
temperaturer væsentligt under 18 grader på m/t Oraholm (Temperaturlog) 29<br />
Foruden den vejledende figur 21, har arbejdstilsynet opstillet nogle<br />
retningslinjer ang. minimum og maksimumstemperaturer. Hertil kan nævnes, at<br />
smertetærskelen, i forbindelse med maksimaltemperaturen, er når den<br />
overstiger legemstemperatur. Dette er ofte tilfældet på m/t Oraholm, især i<br />
separatorrummet. Hvis dette ikke kan udbedres med ventilation, skal evt.<br />
28 Ole Valbjørn, Ventilation i industrien, 2 udgave, 1983.<br />
29 Se temperatur log i bilagsmappe, fra side 16.<br />
Figur 22 (Hviletidstabel i forbindelse med varmt<br />
arbejde)<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 33 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
arbejde udføres med passende pauseinterval fx som iflg. Figur 22.<br />
(Arbejdstilsynet) 30<br />
Ved temperaturer i den modsat kolde ende af skalaen er der udarbejdet en figur<br />
som bør følges. Se figur 23.<br />
Ved den type arbejde som oftest bliver udført på m/t Oraholm, altså arbejde med<br />
en vis fysisk anstrengelse, ses det at temperaturen ikke må komme under 10℃.<br />
Denne værdi er imidlertid tilegnet jern og<br />
metalindustrien, men må betragtes som værende af<br />
sammenlignelig karakter med det pågældende<br />
tilfælde om bord på m/t Oraholm.<br />
Minimumsgrænsen blev ikke overholdt, på m/t<br />
Oraholm, under nogle af sejladserne i 2012.<br />
(Temperaturlog) 31<br />
På m/t Oraholm er temperaturen i maskinrummet<br />
et resultat af kombinationen af temperaturen på den<br />
indblæste luft og den, fra maskiner og personer, afgivne varmeeffekt.<br />
Varmeeffekten som kommer fra mennesker er dog i denne sammenhæng<br />
forsvindende lille, i forhold til maskinernes afgivne varmeeffekt, og kan derfor<br />
uden større fejl undlades i beregninger.<br />
I temperaturloggen ses det, at m/t Oraholm bevæger sig i områder med<br />
forskellige temperaturer. Denne erkendelse sætter store krav til<br />
ventilationsanlægget og et kompromis, frem for direkte diktering af anbefalinger<br />
og retningslinjer kan blive en realitet. Mere herom sidst i afsnittet.<br />
Træk<br />
Træk er som bekendt ikke behageligt i de fleste situationer. Der er dog forskel på<br />
ved, hvilken intensitet man oplever et givent træk.<br />
Træk er et universelt begreb for en hurtig og/eller kold luftstrøm som bevæger<br />
sig gennem et rum. Træk kan opstå på forskellige måder, herunder kan nævnes<br />
åbninger til det fri eks. døre eller porte eller kuldenedslag, som opstår ved, at<br />
man indblæser luft, som er koldere end den omgivende luft og denne derved<br />
søger mod et lavere plan, under den varme luft. Dette fænomen kan også opstå<br />
ved, at en luftstrøm rammer en kold flade, eks. dårlig isoleret ydrevæg, og derved<br />
bliver afkølet og søger mod et lavere plan.<br />
En for høj indblæsningshastighed, eks. fra et armatur, opleves også som træk, da<br />
kroppen opfatter en hurtigt bevægende luftstrøm koldere end hvis luftstrømmen<br />
blev indblæst ved mere moderat hastighed.<br />
30 Arbejdstilsynets hjemmeside, Maj 2013, www.arbejstilsynet.dk<br />
31 Se temperatur log i bilagsmappen, fra side 16.<br />
Figur 23 (Arbejdstilsynets anbefalinger vedr.<br />
mindste temperatur)<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 34 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Træk kan især være en gene ved stillesiddende arbejde og bør her helt undgås.<br />
Ved fysisk hårdt arbejde kan et kontrolleret træk virke afkølende, men bør<br />
benyttes med forsigtighed, da man ikke er interesseret i at underafkøle de<br />
tilstedeværende personer. Anbefalinger vedrørende træk lyder på at<br />
vindhastigheden bør holdes under 0.15 m/s ved en lufttemperatur på 21℃ eller<br />
derover. Ved stigende temperatur vil øget vindhastighed virke mindre<br />
generende.<br />
På m/t Oraholm hersker der under alm. drift overtryk i maskinrummet. Dette<br />
skyldes, at man som tidligere nævnt indblæser en stor mængde luft ind i<br />
maskinrummet, langt større end, hvad hovedmotoren forbruger.<br />
I forskelligt litteratur ang. industriventilation anbefaler, man i forurenede<br />
miljøer at have undertryk da man herved ikke spreder de usunde partikler til<br />
omkringværende lokaler, men derimod beholder dem i rummet. Derved har man<br />
mulighed for at fjerne dem kontrolleret ved hjælp af mekanisk ventilation.<br />
Endvidere skaber et stort overtryk problemer med døre, som agerer kraftigt på<br />
trækforholdene. Da disse ofte er af brandsikker karakter og derved tunge, kan<br />
dette føre til skade på personel -‐for stort undertryk kan dog skabe samme<br />
problemer.<br />
Med ovenstående i tankerne er det en mulighed at nedregulere indblæsningen i<br />
maskinrummet og på den måde tvinge hovedmotorens turbolader til at skabe et<br />
undertryk og derved følge diverse anbefalinger i forbindelse med indeklima og<br />
ventilation. Denne nedregulering bevirker dog, at motoren nu i stedet for at få<br />
”skubbet” luft ind i turboladeren bliver nødsaget til at bruge en øget mængde<br />
energi på at ”suge” luft ind i turboladeren.<br />
Den ekstra energi som hertil vil blive benyttet skal komme fra turboladerens<br />
udstødningside og i sidste instans brændstoffet, altså et øget brændstofforbrug.<br />
Dette er dog ikke nødvendigvis et udtryk for et forøget brændstofforbrug<br />
overordnet set, da den energi som før benyttedes til at skabe, det tidligere<br />
nævnte, overtryk blev forbrugt af én eller to ventilatorer trukket af elmotorer og<br />
denne energi vil nu være sparet.<br />
Disse elmotorer har, som tidligere nævnt, hver et<br />
nominelt effektforbrug på 15 KW.<br />
El-‐effekten hertil produceres på enten én eller flere af<br />
de tre dieselgeneratorer eller på hovedmotorens<br />
akselgenerator. Dvs. at man til produktion af<br />
elmotorernes elforbrug skal påregne diverse tab i form<br />
af varmetab, røggastab, generatortab, transformertab,<br />
kabeltransmissionstab og til sidst elmotorens eget tab. Til<br />
sammenligning skal man ved at lade turboladeren ”gøre<br />
arbejdet” kun påregne tab i form af varmetab og<br />
Figur 24(Sankey diagram, Principtegning<br />
over tabene i hovedmotoren) A= effekt<br />
ind, B= Effekt bortledt via kølevand,<br />
C=Effekt bortledt via olie, D= Røggastab,<br />
E=Varmestrålingstab,<br />
D=afgangseffekt(nytteeffekt))<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 35 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
røggastab. Se Sankey diagram, figur 24.<br />
I forhold til ovenstående teori anbefales det fra motorproducenterne at<br />
opretholde et lille overtryk der, hvor hovedmotoren indtager luft, hvilket<br />
modsætter ovenstående forslag (MAN B&W) 32<br />
Lugt<br />
Den manglende tilstedeværelse af dårlige lugte er et vigtigt element i jagten på et<br />
godt indeklima. Lugtgener kan ved stigende grad og i ekstreme tilfælde gøre et<br />
rum uudholdeligt at befinde sig i. I mindre ekstreme tilfælde kan ophold over<br />
længere tid skabe nedsat koncentration og ubehag. Det er dog en realitet at folk<br />
hurtigt vænner sig til lugte, såkaldt ”adaption”, og det skal derfor tages med i<br />
overvejelserne, hvilken arbejdsplads, der er tale om.<br />
Igen er kontormiljøer ofte ekstra følsomme og lugtgener vil her skabe<br />
koncentrationsbesvær og nedsat velvære før det eksempelvis sker på et<br />
værksted eller en byggeplads.<br />
Derfor er tolerancerne også varierende alt efter arbejdsplads og branche.<br />
Endvidere er det ikke muligt at måle lugtkoncentration og tilstedeværelsen deraf<br />
beror derfor udelukkende på personers objektive vurderinger og skøn.<br />
Lugte opstår ved afsondring fra mennesker og ved<br />
industrieller processer. De fleste lugte nedbrydes af sig selv<br />
til mindre lugtende stoffer og kan fjernes ved simpel<br />
luftudskiftning, eks. udluftning eller mekanisk ventilation.<br />
Behovet for ventilation i lugtfjernelsessammenhæng er som<br />
nævnt en vurderingssag og bør fastlægges ved empiriske<br />
forsøg.<br />
I maskinrummet på m/t Oraholm florerer der lugtgener, fra<br />
forskellige processer. Afsondring fra mennesker er her ikke<br />
et problem da lokalerne, i forhold til mængden af<br />
tilstedeværende personel, er meget store. Som ventilationen<br />
fungerer nu er der tilnærmelsesvis ingen ventilation i<br />
separatorrummet. Dette bevirker at rummet lugter stærkt af<br />
diesel, fuel oil og smøreolie. Dette er ikke behageligt og bør<br />
udbedres. Dette vil imidlertid højst sandsynligt ske i<br />
forbindelse med at nedbringelse af giftig gasarter som også<br />
hersker i rummet. Det er dog vigtig at understege at lugte i et<br />
maskinrum aldrig kan undgås og personel også forventer en<br />
32 Anbefaling fra MAN B&W, Research And Development.<br />
Figur 25 (Tabel ang.<br />
luftskifte, udstukket af<br />
bygningsreglementet)<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 36 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
form for lugt. Lugte er ikke sundhedsskadelige og punktet kan derfor, i stort<br />
omfang, negligeres.<br />
Luftforurening<br />
Vigtigere er det at tage hensyn til luftforurening. Luftforurening er et begreb som<br />
dækker over flere ting, herunder koncentrationen af udåndingsluft fra<br />
mennesker, gasser fra væsker og andet, samt svejserøg m.fl. Der er i<br />
arbejdsmiljøloven opstillet grænseværdier som skal overholdes i forbindelse<br />
med giftige stoffer. Eksempelvis må den luft som en person under arbejde<br />
indånder maksimalt indeholde 1.3 mg svovldioxid/m 3 . Svovldioxid er et<br />
affaldsprodukt, som opstår ved forbrænding af eks. dieselolie og er derfor<br />
relevant i maskinrumssammenhæng. (Retsinformation) 33<br />
Alle grænseværdier for de forskellige stoffer som forekommer i maskinrummet<br />
skal ventileres væk, eks. ved punktudsugning. Denne type ventilation er meget<br />
brugt i forbindelse med svejseværksteder. Der er fra bygningsreglementets side<br />
opstillet nogle luftudskiftningsværdier som skal overholdes. Se figur 25.<br />
Endvidere er der i bygningsreglementet beskrevet nogle værdier omkring<br />
luftudskiftning i forhold, hvor mange mennesker, som opholder sig i rummet.<br />
Dette er dog mest anvendeligt i klasselokaler, kontormiljøer og andre steder,<br />
hvor der er en stor koncentration af mennesker. Da mængden af personel i<br />
forhold til størrelsen af maskinrummet er meget begrænset, vil udregninger, af<br />
den karakter, ikke blive behandlet videre.<br />
Statisk elektricitet<br />
Statisk elektricitet er som nævnt også et emne som skal tages stilling til i<br />
bestræbelse på et fornuftigt indeklima/miljø.<br />
Statisk elektricitet opstår typisk når materialer glider mellem hinanden, eks.<br />
skosåler og gulvbelægning eller overdel og bordoverflade. Statisk elektricitet er<br />
ikke direkte farligt men kan skabe ubehag og føre til potentielt farlige<br />
situationer.<br />
Man kan forestille sig at en tekniker står og udføre en opgave nær varme dele<br />
eller elektrisk udstyr. Bliver denne person opladet imens han udfører arbejdet og<br />
pludselig berører en anden genstand og derved bliver afladt, fører dette typisk<br />
til en reaktion i form af forskrækkelse og måske en bevægelse, som så videre kan<br />
føre til berøring med det førnævnte elektriske eller varme udstyr.<br />
Endvidere er det ubehageligt at af få ”stød” hver gang man rører noget ledende.<br />
Det bør derfor tilstræbes at minimere forekomsten af dette fænomen.<br />
33 Retsinformation bekendtgørelse nr. 1072, 7/9-‐2010, www.retsinformation.dk<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 37 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Luftfugtigheden og i forlængelse deraf varme, har begge indflydelse på dette<br />
fænomen. Forekomsten af statisk elektricitet er hyppigere ved lav relativ<br />
luftfugtighed end ved høj relativ luftfugtighed. Dvs. at hvis temperaturen i et rum<br />
hæves og derved sænker den relative luftfugtighed, øges risikoen for forekomst<br />
af statisk elektricitet markant.<br />
Vigtigt er det at notere sig, at statisk elektricitet i forbindelse med tankskibe<br />
indeholdende brandfarlig last og generel omgang med sprængfarlige stoffer er<br />
yderst risikoforbundne. Dette vil dog ikke blive behandlet yderligere i denne<br />
rapport.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 38 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Forslag til anlægsændringer<br />
Med udgangspunkt i de foregående tre afsnit vil der i det følgende blive<br />
udarbejdet forslag til forbedringer, på det eksisterende ventilationsanlæg på m/t<br />
Oraholm. Foslagene vil inddelt i emner som de vedrører blive beskrevet og<br />
diskuteret.<br />
Kanal og rørsystem<br />
Som bekendt er der på m/t Oraholm udført to parallelt løbende<br />
ventilationssystemer. Begge systemer er forsynet med identiske<br />
ventilatorsystemer.<br />
Som det fremgår af afsnittet om energioptimering, er én af ventilatorerne alene i<br />
stand til at forsyne maskinrummet med den nødvendigt luftmængde.<br />
Derfor vil drift med begge ventilatorer i procesmæssig sammenhæng ikke være<br />
aktuelt.<br />
I stedet kan de to parallelle systemer ombygges således, at hvert system har<br />
udmunding i alle maskinens rum.<br />
Dette vil kræve ombygning af systemet, men påmontering af flere udblæsninger,<br />
på det allerede eksisterende kanalsystem, vil næsten kunne resultere i<br />
lufttilførsel til alle maskinens lokationer.<br />
I de lokationer som ikke gennemløbes af begge rørsystemer vil det dog være<br />
nødvendigt at udføre ekstra rørføring.<br />
Som det fremgår af oversigtsdiagrammerne (bilagsmappen side 7-‐11) er det i dag<br />
ikke alle rum som ventileres. Det vil ved ombygning af rørsystemerne være<br />
muligt at få ventileret alle lokationer og derved opnå en generel bedre<br />
luftkvalitet i maskinafdelingen.<br />
En anden positiv effekt ,som ombygningen af rørsystemet, vil have, er at der ved<br />
to, tilnærmelsesvis identiske, ventilationssystemer vil være mulighed for at<br />
etablere redundans på ventilationsanlægget og derved øge driftsikkerheden.<br />
Eksempelvis er der, ved luftindtaget for begge ventilationssystemer, to filtre,<br />
som sørger for, at større partikler ikke bliver blæst ned i maskinrummet.<br />
Dette filtermateriel skal efter en vis driftstid udskiftes, eller renses.<br />
I dag er man nødsaget til at undvære ventilation i en stor del af maskinen under<br />
udførsel af denne udskiftning. Dette er fordi, at man er nødsaget til at slukke<br />
anlægget mens der arbejdes på dette.<br />
Ved etablering af redundans vil dette stadig være tilfældet , men da ét anlæg<br />
alene forsyner samtlige rum i maskinen vil skibet stadig være ventileret optimalt<br />
under udførslen. Endvidere vil der i tilfældet af øvrige reparationsopgaver og<br />
driftsfejl stadig være mulighed for optimal ventilation, da ventilationen blot vil<br />
varetages af det anlæg som ikke er under reparation og/eller fejramt .<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 39 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Ved etablering af flere udmundinger vil det endvidere være fornuftigt at etablere<br />
punktudblæsninger de steder, hvor varmegener er mest kritiske både med tanke<br />
på personel og proces. Punktudblæsninger bevirker at varme fra det givne sted<br />
cirkuleres yderligere og derved vil blive fjernet. Endvidere har luft med høj<br />
hastighed den fordel, at det virker kølende for mennesker og vil derfor bevirke at<br />
arbejde i varme områder er udholdeligt i længere tid.<br />
For at opnå det rette ventilationsniveau i de forskellige rum bør der etableres<br />
spjæld på alle udblæsninger. Dette giver mulighed for at opnå den rette<br />
volumenstrøm, samt mulighed for retningsbestemmelse af luftstrømmene.<br />
I forbindelse med brandsikring er der fra bygningsreglementet opstillet nogle<br />
krav som skal overholdes. Det kan som tommelfingerregel siges at installationen<br />
af et ventilationsanlæg ikke må forringe en bygnings<br />
brandsikkerhed/brandtætning.<br />
En bygning er delt ind i brændceller. Disse brændceller er adskilt fra hinanden<br />
med konstruktionsdele af typen BD60, hvilket betyder at konstruktionsdelene<br />
overvejende kan tilbageholde en brand i 60 min. Standarden ligger derfor op til<br />
at man ved installation af ventilationskanaler, ikke må lave gennemføringer i<br />
vægge, som rørføringen ikke udfylder helt. Endvidere skal der etableres<br />
brændspjæld som bevirker, at røg og brand ikke kan spredes gennem<br />
ventilationskanaler. (bygningsreglentet) 34<br />
Brandspjældssystemet skal være opbygget således, at det fungerer selv ved<br />
spændingsløs tilstand. Derfor er brandspjæld ofte udformet således, at de ved<br />
hjælp af en mekanisk funktion, eks. en fjeder, søger tilbage til udgangspunktet i<br />
tilfældet af strømsvigt. (Komfortventilation) 35<br />
Dog er der på m/t Oraholm etableret brandspjæld og yderligere spjæld er derfor<br />
kun nødvendige at montere i tilfældet af at rørføringen udvides.<br />
Ventilatorerne<br />
Ventilatorerne som er monteret til indblæsning på m/t Oraholm er<br />
af typen aksialventilatorer, hvilket betyder at ”vingerne” støder ud<br />
fra en aksel i centrum. Sammenligneligt med en propel på et fly.<br />
Luften tilføres fart ved at ”vingerne” via deres hældning danner et<br />
vakuum som trækker luft ind mellem vingerne og ind i anlægget.<br />
34www.Bygningsreglementet.dk<br />
35 B. Howald Petersen, Komfortventilation -‐2005.<br />
Figur26<br />
(Aksialventilator)<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 40 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Denne type ventilator udmærker sig bl.a. ved at den, i mange tilfælde, kan<br />
monteres direkte på drivmaskinens aksle –dette er også tilfældet på m/t<br />
Oraholm.<br />
At ventilatoren er monteret direkte på akslen har flere positive betydninger.<br />
Vedligehold af transmissionsudstyr er ikke aktuelt, dvs. at man ikke behøver at<br />
tilse og skifte rem og remskiver, da disse ikke er tilstede på anlægget.<br />
Endvidere har alle former for transmission en virkningsgrad. Ved remtræk, er<br />
denne ofte opgivet til et sted mellem 90 og 99 procent. På m/t Oraholm slipper<br />
man imidlertid for den virkningsgrad og opnår derved en energibesparelse i<br />
forhold til et anlæg med transmissionsudstyr.<br />
Aksialventilatoren er sammen med radialventilatoren med B-‐hjul den type<br />
ventilator, som opnår den højeste virkningsgrad. Denne er opgivet til mellem 75<br />
og 85 procent. (Den lille blå) 36<br />
Udsugningsdelen på m/t Oraholm består hovedsageligt af hovedmotorens<br />
forbrug. Denne ”ventilator” er derfor ikke mulig at ændre og typen af denne er<br />
dimensioneret i forhold til hovedmotoren. Derfor vil ændring af denne,<br />
udelukkende med tanke på at forbedre ventilationen, være et tiltag af tvivlsom<br />
karakter.<br />
Selve ventilatordelen på m/t Oraholm anses derfor for at være af rette type og<br />
idéelt monteret.<br />
Regulering<br />
I energi og procesmæssig sammenhæng er nuværende regulering af<br />
ventilationsanlægget på m/t Oraholm ikke hensigtsmæssig. Styringen heraf bør<br />
som minimum automatiseres så anlægget i én eller anden form følger skibets<br />
lastforhold.<br />
Det anbefales at lade to frekvensomformere styre de to motorer som trækker<br />
ventilatorerne.<br />
Frekvensomformerne bør indstilles således, at de har mulighed for at ændre<br />
spænding/frekvensforholdet proportionelt med belastningen af anlægget.<br />
Frekvensomformerene tiltænkes at regulere motorerne således, at der<br />
opretholdes et lille overtryk i maskinrummet, hvilket bevirker, at de<br />
luftforbrugende maskiner har den fornødne luftmængde til rådighed.<br />
Opretholdelse af overtryk er med tanke på anbefaling fra motorfabrikant MAN<br />
B&W (MAN B&W) 37<br />
At montere frekvensomformere er ikke specielt pladskrævende og vil derfor<br />
være uføreligt i praksis, trods den sparsomme plads som hersker på skibet. Som<br />
36 Claus M. Hvengaard, Den lille blå om ventilation, 1. udgave -‐2002.<br />
37 Anbefalinger fra MAN B&W, se bilagsmappe side 15.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 41 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
et forslag vil det være muligt, at monterer frekvensomformeren inde i selve<br />
indsugningshuset, dvs. i rum 13 og 14, hvor ventilatorerne er placeret. Dette vil<br />
bevirke at frekvensomformerne, som har brug for en vis mængde køling, bliver<br />
nedkølet af de turbulente luftstrømme som opstår i rummene. Endvidere vil<br />
frekvensomformerne her være let tilgængelige, samt kabelføringen hertil<br />
minimeres mest muligt.<br />
Det er muligt at regulere volumenstrømmene i anlægget ved hjælp af manuelle<br />
spjæld som placeres i ventilationskanalerne. Indstillingerne vil dog kun være<br />
præcise ved et givent driftspunkt og derved ikke ved skiftende belastninger.<br />
Alternativt kan der, for at modvirke problemet, monteres elektriske spjæld som<br />
via en styring kan reguleres, alt efter hvilke omdrejninger ventilationsmotoren<br />
kører med. Denne form for regulering kræver væsentlig mere styring, men vil til<br />
gengæld, hvis programmeret og indstillet rigtigt, resultere i stort set konstante<br />
trykforhold i maskinrummet og derved minimere træk og gøre ophold mere<br />
behageligt.<br />
Øvrige forslag<br />
For at opnå et mere jævnt temperaturniveau året rundt er nuværende<br />
ventilationsanlæg ikke tilstrækkeligt. Om vinteren er den indsugede luft<br />
nødsaget til at blive varmet op og om sommeren nedkølet. Disse processer<br />
kræver henholdsvis en opvarmning og nedkølingsproces.<br />
Opvarmningsprocessen kan udføres på flere måder. En løsning vil være at lade<br />
varmt vand, eks. HT-‐kølevand, passere gennem en vekslerflade.<br />
HT-‐vandet bliver som bekendt opvarmet ved at køle hovedmotoren og skal<br />
derefter nedkøles efter cirkulering i motoren, energien herfra er derfor et<br />
spildprodukt.<br />
Noget af den energi kan derfor benyttes til opvarmning af den indsugede luft, ved<br />
at passerer denne gennem varmefladen. En anden mulighed er at montere en<br />
krydsveksler eller rotorveksler, som overfører restvarme fra udstødningsgassen<br />
til den indsugede luft. Det skal dog understreges at denne løsning kun må<br />
benyttes, hvis vekslerfabrikanten kan garanterer, at der ikke vil ske overførsel af<br />
udstødningspartikler til den indblæste luft. Vekslere af denne type er typisk<br />
rotorvekslere, som er meget pladskrævende.<br />
Køleprocessen kan ligeledes udformes med en vekslerflade. I stedet for at lede<br />
varmt vand igennem, kan der benyttes søvand, som typisk er koldere end den<br />
omgivende luft. Dog vil dette ikke være tilstrækkeligt de steder, hvor vandet og<br />
luften er varm og kølingen derfor mest efterspurgt.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 42 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
I det tilfælde, er implementering af et køleanlæg en nødvendighed. Køleanlægget<br />
skal forsyne kølefladen med en kold brine. Dette er imidlertid meget<br />
energiforbrugende og bør derfor kun benyttes, hvor det er allermest nødvendigt.<br />
Problemet med både varmeprocessen og køleprocessen er, at grundet de store<br />
luftmængder er anlæggene nødsaget til at være af sådan en størrelse at det kan<br />
varetage opgaven, dette vil resulterer i et pladskrævende anlæg. Dette er grundet<br />
pladsmangel et problem og implementeringen heraf vil derfor være vanskelig<br />
om ikke urealistisk.<br />
Forslagssammendrag<br />
Det anbefales, på baggrund af tidligere afsnit i denne rapport, at m/t Orholm<br />
ombygger deres ventilationsanlæg med udgangspunkt i følgende.<br />
Det anbefales at omdrejningsregulere ventilationsanlægget således, at det følger<br />
luftforbruget om bord. Dette skal gøres ved hjælp af en tryktransmittere, som<br />
placeres i de rum der ikke har åben forbindelse til andre rum. Anlægget skal<br />
programmeres således, at det opretholder et lille overtryk i de rum, hvor der er<br />
luftforbrugende processer, således at processerne har den fornødne luftmængde<br />
til rådighed.<br />
I de rum hvor der ikke er luftforbrugende processer kan der med fordel herske<br />
et lille undertryk, dette vil bevirke at gasser herfra ikke spredes til tilstødende<br />
rum. Det er dog en nødvendighed, at der i disse rum etableres separate<br />
udsugningsanlæg da hovedmotoren ikke vil udsuge luft fra disse rum, da de er<br />
afspærret fra de rum, hvor hovedmotoren suger luft. Et eksempel herpå er<br />
kontrolrummet, rum 11.<br />
Ventilationskanalerne bør ombygges således, at hver ventilationsstreng forsyner<br />
alle rum i maskinafdelingen. Dette vil øge personvelværet da alle rum nu vil blive<br />
ventileret. Der skal etableres automatisk redundans, som selv varetager<br />
omskiftningen af ventilationsanlægget i tilfælde af fejl. På den måde øges<br />
driftsikkerheden<br />
Endvidere bør der etableres punktudblæsninger ved varmefølsomme processor,<br />
eksempelvis elektronik, og steder hvor der er varmt og ofte bliver udført<br />
manuelt arbejde, eksempelvis i separatorrummet, rum 5. Dette vil øge<br />
personvelværet og driftsikkerheden.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 43 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Konklusion<br />
Dette projekt havde til opgave, at udarbejde idéer og forslag til forbedring af<br />
ventilationsanlægget, i maskinrummet, på m/t Oraholm.<br />
Forbedringerne skulle tilsigte mindsket vedligehold, øget personvelfærd og<br />
mindre energiforbrug. Ønsker som i problemformuleringen blev konkretiseret i<br />
tre spørgsmål.<br />
1: Hvordan energioptimeres nuværende ventilationsanlæg, med tanke på<br />
implementeringsevne?<br />
2: Er det muligt at forbedre brændstoføkonomien på hovedmotoren, samt mindske<br />
behovet for vedligehold ved, at ændre de ventilationsmæssige forhold i<br />
maskinrummet.<br />
3: Hvilke krav og anbefalinger er der opstillet i forbindelse med opbygningen af et<br />
ventilationsanlæg? -‐herunder fokus på arbejdsmiljø, driftsikkerhed og velvære.<br />
Via rapporten er det blevet belyst, at der er mulighed for at spare energi ved<br />
omdrejningsregulering af ventilatoranlægget og ved kun at benytte ét anlæg ad<br />
gangen.<br />
Endvidere vil ombygning af ventilationskanalerne og etablering af spjæld, samt<br />
flere udmundinger heri, bevirke at driftssikkerhed og personvelfærd øges.<br />
Derved synes majoriteten af de ønsker, som maskinpersonalet fremlagde før<br />
udarbejdelsen at denne rapport, som værende overvejende opfyldt.<br />
Spørgsmålene, fremlagt i problemformuleringen, er blevet undersøgt og belyst<br />
og elementer herfra har vist sig ikke at være mulige. Hovedsageligt er tiltag i<br />
rapporten blevet begrænset og/eller vurderet urealistiske grundet<br />
pladsmæssige aspekter eller økonomiske forhold. Herunder kan nævnes<br />
luftbehandling af udeluft til brug som indblæsningsluft.<br />
At luftbehandling vurderes urealistisk bevirker, at de klimamæssige forhold i<br />
maskinrummet ikke, under alle sejladser, kan indfri samtlige krav som er stillet<br />
fra lovgivende instanser, herunder arbejdstilsynet og bygningsreglementet.<br />
Dog vurderes de reelt lovpåkrævede, krav til maskinrumsventilationen, som er<br />
dikteret af søfartsstyrelsen som værende opfyldte.<br />
Ved at implementere, i rapporten beskrevne ændringsforslag, på m/t Oraholm<br />
vil ventilationsanlægget forbruge mindre energi, personvelfærden vil bedres og<br />
driftssikkerheden øges.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 44 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Nomenklaturliste<br />
Globetemperatur: Er den temperatur som kan måles på et termometer placeret<br />
i centeret af en mat, sort kugle. Termometeret benyttes i forbindelse med måling<br />
af strålevarme. Den matte kugle absorberer strålevarme og opvarmer derfor<br />
centrum af kuglen hvori termometeret er placeret.<br />
Combikedel: Er en kedel som består af henholdsvis en brænderdel og en<br />
røggasdel. Røggasdelen bruger overskudsvarme fra røggas fra en proces, eks. en<br />
skibsmotor, til at opvarme og fordampe vand. I tilfælde, hvor røggassen ikke er<br />
tilstrækkelig, benyttes brænderdelen, hvor en oliebrænder tilfører vandet<br />
yderligere energi.<br />
Forstærkning: Forstærkning er i reguleringsmæssig sammenhæng et udtryk<br />
for, hvor hurtigt eller kraftigt et system påvirkes. Ved meget forstærkning vil en<br />
lille ændring i inputtet resultere i en stor ændring af outputtet. Forstærkning kan<br />
udtrykkes via stejlheden af en karakteristik med output op af y-‐aksen og offset<br />
eller input hen af x-‐aksen i et koordinatsystem. Lav stigning høj forstærkning og<br />
omvendt.<br />
Brine: Typisk en saltblanding som ofte benyttes i kølemæssig sammenhæng,<br />
som medie til cirkulering gennem et køleanlæg.<br />
Dvs. en væske som grundet sit saltindhold kan nedkøles kraftigt uden at ændre<br />
fase og som ikke er skadeligt i tilfældet af læk på anlægget.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 45 af 46<br />
<strong>A10063</strong>
Ventilationsoptimering<br />
Bachelorprojekt<br />
Kilde -‐og litteraturliste<br />
Referencer<br />
-‐ Arbejdstilsynet hjemmeside,www.Arbejdstilsynet.dk<br />
-‐ B. Howald Petersen, Komfortventilation -‐2005.<br />
-‐ Claus M. Hvengaard, Den lille blå om ventilation, 1. udgave -‐2002.<br />
-‐ Danfoss A/S, Værd at vide om frekvensomformere, 1.st udgave, 3. Oplag, 1988.<br />
-‐ Energistyrelsens hjemmeside, www.bygningsreglementet.dk<br />
-‐ Maskinrumslogbog, m/t Oraholm, (Ultimo 2012-‐Primo 2013)<br />
-‐ MAN B&W, afdeling Search And Development.<br />
-‐ MAN B&W, Prime Serv -‐Superintendent, Thomas Møller.<br />
-‐ Nyt Teknisk Forlag, Ventilation Ståbi, 2 udgave, 4. oplæg 2007.<br />
-‐ Ole Valbjørn, Ventilation i industrien, 2 udgave, 1983.<br />
-‐ Retsinformation bekendtgørelse nr. 1072, 7/9-‐2010, www.retsinformation.dk.<br />
-‐ Søren Gundtoft, Termodynamik, 2. Udgave, 1 oplag, 2007.<br />
-‐ T.Heilmann, Praktisk regulering og instrumentering, 5 udgave, 4 oplag, 2007.<br />
Illustrationer<br />
Figur 1: Forfatters eget arkiv.<br />
Figur 2: Forfatters eget arkiv.<br />
Figur 3: Forfatters eget arkiv.<br />
Figur 4: Forfatters eget arkiv.<br />
Figur 5: Forfatters eget arkiv.<br />
Figur 6: Forfatters eget arkiv.<br />
Figur 7: MAN B&W, Research and development.<br />
Figur 8: MAN Diesel and Turbo Green technology.<br />
Figur 9: Poul Peter Eriksen, Elektronik 3, elektriske maskiner, 4. Udgave, 2006.<br />
Figur 10: Nyt Teknisk Forlag, Ventilation Ståbi, 2 udgave, 4. oplæg 2007.<br />
Figur 11: Forfatters eget arkiv.<br />
Figur 12: Nyt Teknisk Forlag, Ventilation Ståbi, 2 udgave, 4. oplæg 2007.<br />
Figur 13: Nyt Teknisk Forlag, Ventilation Ståbi, 2 udgave, 4. oplæg 2007.<br />
Figur 14: Nyt Teknisk Forlag, Ventilation Ståbi, 2 udgave, 4. oplæg 2007.<br />
Figur 15: Nyt Teknisk Forlag, Ventilation Ståbi, 2 udgave, 4. oplæg 2007.<br />
Figur 16: Nyt Teknisk Forlag, Ventilation Ståbi, 2 udgave, 4. oplæg 2007.<br />
Figur 17: Nyt Teknisk Forlag, Ventilation Ståbi, 2 udgave, 4. oplæg 2007.<br />
Figur 18: Nyt Teknisk Forlag, Ventilation Ståbi, 2 udgave, 4. oplæg 2007.<br />
Figur 19: Forfatters eget arkiv.<br />
Figur 20: Forfatters eget arkiv.<br />
Figur 21: Ole Valbjørn, Ventilation i industrien, 2 udgave, 1983.<br />
Figur 22: Ole Valbjørn, Ventilation i industrien, 2 udgave, 1983.<br />
Figur 23: www. Arbejstilsynet.dk<br />
Figur 24: Tom Banke Andersen, Noget om dieselmotorer, 1. Udgave, 2010.<br />
Figur 25: www.bygningsreglemntet.dk<br />
Figur 26: Claus M. Hvengaard, Den lille blå om ventilation, 1. udgave -‐2002.<br />
Thomas Gedsig Nielsen 4 Juni -‐2013 Side 46 af 46<br />
<strong>A10063</strong>