Förbättring av ventilation ombord M/S Calmare Nyckel

(1)

Självständigt arbete Sjöingenjörsprogrammet

Förbättring av ventilation ombord M/S Calmare Nyckel

Författare: Jakob Stark och Fredrik Rundqvist Handledare: Gunilla Söderberg

Datum: 2014-05-01

Uppdragsgivare: Sjöfartshögskolan

Termin: VT14

Ämne: Självständigt arbete

Nivå: 15 HP

Kurskod: 2SJ01E

(2)

i

Linnéuniversitetet

Sjöfartshögskolan, Kalmar

Program: Sjöingenjörsprogrammet, 4-åriga Arbete: Självständigt arbete, 15 HP

Titel: ”Förbättring av ventilation ombord M/S Calmare Nyckel”

Författare: Jakob Stark & Fredrik Rundqvist Handledare: Gunilla Söderberg

Abstrakt

Denna rapport beskriver arbetet med att kontrollera den befintliga ventilationen ombord M/S Calmare Nyckel och även uppgraderingen av fläktsystemet. Rapporten följer arbetet för mät- ning och dokumentation av befintliga ventilationssystemet och utrymmen. Förutom mätning och dokumentation har ventilationssystemet uppgraderats genom bland annat fläktbyte. Även möjligheterna för att utföra ändamålsenliga ventilationslaborationer, vilka finns inom ramen för Sjöfartshögskolans utbildningsplan har undersökts. De första mätningarna ombord visade på mycket undermålig ventilation i förhållande till gällande ventilationsnormer. Efter uppgraderingen av ventilationssystemet visade mätning att ventilationen var tillräcklig enligt ventilationsnormer. Mätningarna efter uppgraderingen visade också att utförandet av laborations- uppgift är möjliga. Luftkvaliteten visade stor förbättring i och med uppgraderingen, vilket också medför att arbetsmiljön i dessa utrymmen förbättrats för såväl studenter som för Sjö- fartshögskolans anställda.

Nyckelord

Calmare Nyckel, ventilation, laboration, mätningar

(3)

ii

Linnaeus University

Kalmar Maritime Academy

Degree course: Marine Engineering, 4-years Level: Diploma Thesis, 15 ETC

Title: ”Förbättring av ventilation ombord M/S Calmare Nyckel”

Authors: Jakob Stark & Fredrik Rundqvist Supervisor: Gunilla Söderberg

Abstract

This report describes the process of verifying the existing ventilation onboard the M/S Cal- mare Nyckel and also the upgrade of the fan system. The report follows the work of measurement and documentation of the existing ventilation system and areas. Besides measuring and documenting the ventilation system has also been upgraded by including fan change. The possibilities to make proper ventilation labs which are within the framework of the maritime academy's learning plan has been checked. The first measurements on board showed very poor ventilation in relation to the current ventilation standards that are available. After up- grading the ventilation system, measurement showed that ventilation was adequate according to the ventilation standards. The measurements after the upgrade also showed that the possibilities of making a lab exercise was possible. The air quality showed significant improve- ment in the upgrade, which means that the work environment in these areas has been im- proved for students and maritime academy employees.

Keywords

Calmare Nyckel, ventilation, laboration, measurements

(4)

iii

Förord

Under projektets utförande har vi haft stort hjälp av flera olika personer och från flera olika företag. Vi skulle vilja passa på att tacka Stefan Ljungström säljare hos Ahlsells i Kalmar för tips och råd angående ventilation, Ace Energi & Klimat AB för sponsring av ventilationsma- terial, Kalmar vent produkter för de fina plåtprodukter som tillverkades perfekt efter vårt öns- kemål, handledare Gunilla Söderberg för tips och råd vid rapportskrivningen, och även Patrik Frick servicetekniker på M/S Calmare Nyckel för tips, råd och lån av verktyg.

Kalmar i maj 2014

Jakob Stark och Fredrik Rundqvist

(5)

iv

Definitioner

Don Utgör en gräns mellan kanalsystem och berört utrymme, även till för att reglera luftmängd och skapa luftrörelse.

Endoskop Inspektionskamera.

Injustering Inställning av don i distributionssystem för fluid för att beräknade eller föreskrivna värden ska erhållas i dess olika utrymmen.

Kalibrering Att kalibrera är att ta reda på hur rätt eller fel ett instrument visar.

Luftväxlingar Byte av luft i ett utrymme.

Offert Kostnadsförslag.

Pa (pascal) Enhet för lufttryck.

Pd (dynamiskt) Tryck som beror på systematisk rörelse.

Prandtl-rör Sond för mätning av statiskt, dynamiskt och totaltryck i fluid.

Ps (statiskt) Tryck hos en fluid som är i vila i förhållande till den strömmande fluiden.

Pt (total) Summa av statiskt och dynamiskt tryck i strömmande fluid.

Spjäll Don i kanal avsett för injustering eller styrning av luftflöde.

Stos Don för sammankoppling av två ändar. Till exempel mellan fläkt och kanal.

Teor. hastighet (C) Teoretiskt framräknad hastighet.

Teor. volymflöde (V) Teoretiskt framräknat volymflöde.

Testo 400 Mätinstrument där man kan koppla in olika mätgivare.

Tilluft Luft som tillförs rum.

Varmtrådssond Mätgivare för mätning av lufthastighet och temperatur i kanal.

Verk. hastighet (C) Den hastighet som mätts fram med hjälp av givare.

Verk. volymflöde (V) Framräknat med den hastighet som mätts fram och kanalens area.

Värmebatteri Enhet för överföring av värme från ett medium till ett annat.

(6)

v

Innehållsförteckning

Förord iii

Definitioner iv

1 Inledning 1

1.1 Bakgrund 1

1.2 Uppdrag 1

1.3 Syfte 2

1.4 Avgränsningar 2

2 Metod och genomförande 3

2.1 Förberedande fas 3

2.2 Analys av ventilationssystemet före uppgradering 4 2.3 Systemuppgradering och analys av ventilationssystemet

efter uppgraderingen 5

2.4 Fläktbyte och analys av ventilationssystemet efter uppgraderingen 6

3 Resultat 8

3.1 Förstudier 8

3.2 Mätning före uppgradering 11

3.3 Uppgradering och mätning 12

3.4 Fläktbyte och mätning 13

4 Förslag på laborationsutformning 15

5 Slutsats 16

5.1 Rekommendationer 17

Referens I

Bilagor II

I Projektdirektiv II

II Ritningar IV

III Uträkningar VII

IV Tekniska data- gamla fläkten IX

V Kalibreringsprotokoll X

VI Tekniska data och fläktdiagram- nya fläkten XXIII

VII Bilder på ny fläkt och systemuppgraderingar XXV

(7)

1

1 Inledning

1.1 Bakgrund

Skolfartyget Calmare Nyckel används i dagsläget som laborationsplattform i ett flertal kurser inom utbildningsprogrammen vid Sjöfartshögskolan i Kalmar. Under laborationerna utnyttjas fartygsutrymmena i varierande omfattning där flertalet utrymmen utifrån ett ventilationsperspektiv upplevs undermåliga. Beroende på utrymme, antal personer, atmosfärstemperatur, luftfuktighet och verksamhet kan den upplevda bristen variera i omfattning, men överlag an- ses luftmiljön undermålig och inte helt lämpad för undervisningssituationen. Nuvarande ventilationssystem har varit i drift sedan fartyget köptes av skolan 1984 och är i behov av översyn.

Systemet har aldrig dimensionerats för den användning, som idag är aktuell vilket bland annat är undervisning i lektionssal.

Under sjöingenjörsprogrammet vid Sjöfartshögskolan läser studenterna fläkt- och ventilationsteknik. I ämnet är det önskvärt att studenten får insyn i ett befintligt fläkt- och ventilationssystem. Praktiska problem i samband med luftfördelning, injustering och luftmängds- mätning är moment som finns inom läroplanen för ventilationsteknik. I dagsläget saknas denna möjlighet vid Sjöfartshögskolan. Därför tilldelades detta uppdrag från Sjöfartshögskolan som visas i avsnittet nedan.

1.2 Uppdrag

Punkterna nedan anger de uppdrag som Sjöfartshögskolan ville ha utförda.

 Genomföra en nulägesanalys av ventilationssystemet på skolfartyget Calmare Nyckel. Analysen inkluderar systemkondition samt mätning av tilluftsflöden i alla fartygsutrymmen förutom däcksförråd, våtutrymmen (toalett/dusch), laborationssal, brygga samt maskin- och kontrollrum.

 Mätningarna och analys genomförs så att de blir representativa för utrymmets behov och användning, det vill säga både vid och utan pågående verksamhet.

Därutöver skall mätdata värderas i förhållande till tillämpliga ventilationsstandarder samt den verksamhet som bedrivs i det aktuella fartygsutrymmet.

 I händelse av avvikelser ska möjligheterna för åtgärd undersökas och i före- kommande fall åtgärd vidtas.

(8)

2

 I samband med mätningen skall också förutsättningarna för ändamålsenliga ventilationslaborationer undersökas. Förutsättningarna för laborationen utarbetas med utgångspunkt från berörda kursplaner i fläkt- och ventilationsteknik och i samarbete med berörd lärare i kursen.

Hela uppdraget beskrivs i Bilaga I.

1.3 Syfte

Syftet med projektet är att luftväxlingar för varje utrymme samt luftkvaliteter och systemkondition blir kartlagda för uppdragsgivaren. Informationen skall ge beslutsunderlag för eventuell åtgärd med hänsyn tagen till luftmiljö och framtida laborationsmöjlighet.

1.4 Avgränsningar

Projektet inriktas på huvudventilationssystemet (klassrum, samtliga hytter och dagrum). Det innefattar inte brygga, våtutrymmen (toalett/dusch), maskin/kontrollrum, däcksförråd och laborationssal eftersom dessa utrymmen har separata ventilationssystem. Endast ritningar för huvudventilationssytemet är upprättade.

(9)

3

2 Metod och genomförande

Mätningar som uppdragsgivaren bett om har utförts och det fortsatta arbetet har bestämts av de resultat (mätvärden) som fåtts fram. Alla åtgärder som utförts har dokumenterats och visas i denna rapport.

Nulägesanalysen redovisas i en mätrapport där mätdata för respektive utrymme kan identifieras. Förutsättningarna för fläkt- och ventilationslaboration redovisas separat där förslag ges på hur laboration kan se ut. Laborationens innehåll och upplägg kommer till stor del att bero på systemanalysen, komponenters funktion och skick. Önskvärt är att problem såsom distribuering och injustering av luftmängder kan lyftas fram, samt fläkt- och filterkondition. Labora- tionsförslag utformas så att de kan genomföras utan närvarande instruktör.

2.1 Förberedande fas

Under den förberedande fasen studerades uppdragsgivarens projektdirektiv. En bättre över- blick över ventilationssystemet behövdes dock, det saknades ritningar över ventilationssystemet, och övrig dokumentation gav ingen information. På grund av detta monterades fyra in- nertakpaneler ner för att få en bättre överblick över systemets uppbyggnad och kanaldragning.

Med hjälp av endoskop (inspektionskamera) inspekterades alla don och kanaler för att få fram dess kondition.

Därefter togs det fram nya ritningar för varje däck, ritade i Microsoft Visio (bilaga II). Däref- ter kontrollerades den befintliga fläktens kondition och montage; även kondition och funktio- nalitet hos alla tilluftsdon sågs över. Instrumentet Testo 400 som behövdes för uppgiften, måste dock skickas iväg för kalibrering på grund av att de inte hade kalibrerats på närmare tio år. I annat fall hade mätvärdena inte kunnat tillmätas någon reliabilitet.

För att kunna beräkna luftmängd som behövdes för varje utrymme räknades volym och area ut genom att vi gick ut till M/S Calmare Nyckel och mätte upp utrymmenas bredd, längd och höjd (avsn. 3.1).

(10)

4 Reglerverk och normer angående ventilation för denna klassning av fartyg kontrollerades, dels i Transportstyrelsens förordningar, dels i Arbetsmiljöverkets förordningar eftersom fartyget bland annat används som undervisningssal.

2.2 Analys av ventilationssystemet före uppgradering

De första mätningarna av ventilationssystemet genomfördes med hjälp av instrumentet Testo- 400 som tidigare hade skickats iväg för kalibrering. För att kunna utföra mätningarna var vi tvungna att montera ner de två skrovpaneler där ventilationskanalerna var belägna. Hål borra- des i kanalerna från närmsta böj, 5×diametern före mätpunkt och 2×diametern efter mätpunkt (Alvarez, 2006).

När hålen var borrade mättes det dynamiska trycket (Pd) och det totala trycket (Pt) med hjälp av ett Prandtl-rör som kopplades samman med instrumentet Testo 400. Ett Prandtl-rör fungerar genom att det mäter skillnad mellan totaltryck och statiskt tryck, vilket ger det dynamiska trycket. Genom modifiering av Prandtl-röret kan även det totala trycket mätas. Med modifie- ringen menas att man kopplar bort det statiska trycket, vilket betyder att Prandtl-röret visar det totala trycket. Systemet ställdes om genom manövrering av don och spjäll, så att det blev möj- ligt att mäta de olika sektionerna av systemet, exempelvis endast klassrum, separata hytter och dagrum. Systemet ställdes även in för att kunna mäta mot fullt öppna spjäll och don i alla utrymmen.

En redundant¹ och diversifierad² metod för mätning av hastighet tillämpades och innebar an- vändning av en hotwire probe (varmtrådssond). Den fungerar genom att ett uppvärmt element från vilket värme leds bort av ett kallare tillflöde, temperaturen hålls konstant via en reglerkrets; styrströmmen för denna reglerkrets är direkt proportionell mot lufthastigheten (Alvarez, 2006).

1 Med redundant menas att man har fler givare i detta fallet

2 Med diversifierad menas att givarna är av olika slag i detta fallet

(11)

5

2.3 Systemuppgradering och analys av ventilationssystemet efter uppgraderingen

Efter de första mätningarna (avsn. 3.2) och på grund av de mätvärden som framkommit, hölls ett möte med ansvarig ventilationslärare och skribenterna. Då framfördes de synpunkter skribenterna hade på byggnationen av fläkten i systemets aggregat (avsn. 3.2). Skribenternas synpunkter sammanfattas i punktlistan nedan.

 Användning av kanalfläktar i ett fläktaggregat är inte så bra. Monteras de i ett aggregat så har man ingen nytta av deras egenskaper. Eftersom deras funktion är att bidra med tryckökning i kanalsystemet, fungerar de alltså inte som ämnat

 Inte tätt mellan sug- och trycksida. Stor del av flödet fläkten ger läcker tillbaka till sugsidan.

 Ingen utloppsstos. Utloppsstos med monterad kanal behövs för att styra flödet eftersom det skapats rotation efter fläkten.

 Underdimensionerad fläkt (bilaga IV) (EKB 2014. Kanalfläktar HCT/HCT- MAR/HCT-40C).

Skribenterna tillsammans med ansvarig ventilationslärare bestämde hur systemet skulle upp- graderas inför kommande mätningar. Först och främst kontrollerades hur mycket material som behövdes för uppgraderingen och hur det skulle införskaffas, vilket var kanaler, böjar, t- stycken, reduktioner och fläktstos. När allt material var på plats påbörjades arbetet.

Först demonterades den gamla fläkten och kanaler för att skapa lite mer utrymme för det arbete som skulle utföras. En tigersåg användes för att såga ut ett tillräckligt stort hål för att kunna föra in en Ø250 mm kanal genom aggregatets kortsida eftersom fläktens diameter var 250 mm.

Sedan monterades fläkten tillbaka tillsammans med utloppsstos och en Ø250 mm kanal, så att ca 100 mm av Ø250 mm kanalen stack ut från aggregatets sida. På Ø250 mm-kanalen monterades en reduktion till Ø125 mm. Denna kanal förgrenades sedan ut till de tre befintliga kanaler, som är dragna till de olika utrymmena. För att behålla aggregatet läckagefritt användes vanligt byggsilikon.

(12)

6 När systemuppgraderingen var utförd, mättes det dynamiska trycket (Pd) och det totala trycket (Pt) med hjälp av ett Prandtl-rör som kopplades samman med instrumentet Testo 400. Sy- stemet ställdes om genom manövrering av don och spjäll, så att det blev möjligt att mäta de olika sektionerna av systemet, exempelvis endast klassrum, separata hytter och dagrum. Sy- stemet ställdes även in för att kunna mäta mot fullt öppna spjäll och don i alla utrymmen.

Även vid denna mätning användes den redundanta och diversifierade metoden för mätning av hastighet, i form av en varmtrådssond.

2.4 Fläktbyte och analys av ventilationssystemet efter upp- graderingen

Med hjälp av mätningarna som beskrivits nedan (avsn. 3.3) kunde prestandan räknas fram på fläkten som behövdes för tillräcklig ventilation (bilaga III) (Alvarez, 2006; Fagergren, 2009).

Efter uträkningarna kunde fläktar som hade de prestandavärden som behövdes väljas ut. Ef- tersom uppdragsgivaren ville ha in fler offerter från olika fläkttillverkare för att kunna jämföra priser las det fram två offertförslag. När valet föll på en av fläktillverkarna beställdes fläkten omgående av ansvarig servicetekniker.

När den nya fläkten levererades påbörjades arbetet med byte av den befintliga. Det första som gjordes var att demontera föregående uppgradering, vilket innebär att den gamla fläkten, Ø250 mm kanal med reduktion och förgreningar togs bort. Eftersom den nya fläkten var ut- formad på ett annat sätt krävdes modifiering av aggregatet för att höja stommen där fläkten skulle monteras. Ett stativ som fläkten kunde monteras på för att nivån på utloppsstosen skulle hamna vågrätt mot utgående kanal tillverkades.

Hålet där föregående Ø250 mm kanal genomfördes passade inte den nya fläktens mått, vilket betydde att en modifiering av hålet behövdes eftersom utloppskanalens diameter (Ø125 mm), och centrum var inte på samma sätt som den gamla fläkten. För att sedan kunna täta genomfö- ringen tillverkades två plåtsidor monterat invändigt respektive utvändigt med isolering i spal- ten mellan plåtsidorna. Glipan mellan plåtsidorna och utloppskanalen tätades med silikon. För att kunna fortsätta arbetet inhandlades tre täta spjäll för att kunna reglera och stoppa flödet till

(13)

7 de tre kanalförgreningarna. När spjällen var på plats monterades kvarvarande kanaler till de befintliga kanalförgreningarna. När detta var färdigt monterade ansvarig servicetekniker den temperaturgivare som behövs för reglering av varmvattenflödet till värmebatteriet (värmeväx- lare) i aggregatet. När alla kanaler var på plats, givare monterad och med serviceteknikers övervakning, kopplades elen in för att testköra fläkten. Med fläkten igång kontrollerades spjällen och tätheten vid skarvarna. När alla kontroller av systemet var gjorda efter att fläkten kopplats in utfördes en analys enligt avsnitt 2.2. Se tabell 1.

Tabell 1. Sammanfattning av tillvägagångssätt.

Sammanfattning av tillvägagångssätt

2.1 Förberedande fas  Studering av projektdirektiv.

 Kontroll av ritningar, dokumentation och ventilationssystem.

 Kalibrering av Testo 400.

 Uträkning av volym och area.

 Kontroll av regelverk och normer.

2.2 Analys före uppgradering  Borrning av mätpunkter.

 Mätning med Testo 400.

2.3 Uppgradering och analys  Möte med ansvarig ventilationslärare.

 Uppgradering av systemet.

2.4 Fläktbyte och analys  Uträkning av fläktdimension.

 Sökning efter ny fläkt.

 Beställning av fläkt.

 Demontering av gamla fläkten och montering av nya fläkten.

 Montering av kanaler och komponenter.

 Montering av temperaturgivare.

(14)

8

3 Resultat

3.1 Förstudier

Kanalerna som inspekterades med endoskop var i gott skick. De don som inspekterades var slitna och behöver ses över om de skulle kunna användas för regelbunden justering. De visade sig dock vara täta och kunde utan problem användas vid injusteringen. Ansvarig servicetekniker skulle således kunna utföra underhåll på de don som behövde ses över. Ritningarna som gjordes för att visa ventilationssystemet skapades i Microsoft Visio (bilaga II).

När kondition och montage av fläkten kontrollerades, visade det sig att den var felmonterad och att det saknades tätning mellan sug- och trycksida. Fläkten som var monterad var av typen kanalfläkt som endast ska monteras i serie med en kanal för att ge tryckökning. Detta betyder alltså att funktionen som var ämnad för denna fläkt var felaktig. Vid kontroll, när aggregatets lucka hade demonterats, visade det sig att fläktens flöde riktades mer uppåt än framåt på grund av den rotation som skapats av fläktens rotationsblad. Detta visar alltså att en fläkt av kanalfläktstyp ska vara monterad i en kanal för att fungera som ämnat. Det kan även nämnas att kanalfläktar inte har den tryckökning som krävs för att de ska kunna vara huvudfläkt i ett större ventilationssystem. Fläktens kondition var för övrigt god. Resultat av kalibreringen för instrumenten visas i kalibreringsprotokollen (bilaga V).

(15)

9 Rumsvolym och golvarea för de olika utrymmena på Calmare Nyckel visas i tabellen nedan.

Volymen räknades fram genom att golvarean multiplicerades med höjden i utrymmena, som var 2,05 meter. Se tabell 2.

Tabell 2. Volym och area för berörda utrymmen.

Area m² Volym m³

Klassrum 28,5 58,4

Hytt 1 9,3 19,1

Hytt 2 9,3 19,1

Hytt 3 9,1 18,7

Hytt 4 8,9 18,2

Dagrum 23,1 47,4

Transportstyrelsen såväl Arbetsmiljöverket har förordningar för antal luftväxlingar som krävs för speciella utrymmen. Transportstyrelsens regler och förordningar valdes eftersom de är avsedda för fartyg (SJÖFS 1992:6 till 14§). Transportstyrelsens och Arbetsmiljöverkets för- ordningar (AFS 2009:2 till 17§) angav samma regler och normer som visade att varje person måste få 25 m³/h tilluft när rummet är avsett för fler än fyra personer. Luftväxlingar bör uppgå till minst tre i antal varje timme för sovrum, pentry, mässrum, samlingsrum och arbetsrum.

(16)

10

3.2 Mätning före uppgradering

System 1:

Lektionssal och Hytt 4.

System 2:

Dagrum och Hytt 3.

System 3:

Hytt 1 och Hytt 2.

Tabellen nedan visar de första värden som mättes fram vid olika systeminställningar. När kolumnerna är grönmarkerade visar detta att mätvärdena är enligt de lägsta tillåtna gränserna eller över, och när kolumnerna är rödmarkerade visar detta att mätvärdena inte uppnått de lägsta tillåtna gränderna.

Tabell 3. Resultat första mätningarna.

Ett utrymme öppet Ps Pd Pt C verk. C teor. V verk. V teor.

Klassrum 0 0 0 0 4 0 175

Hytt 1 0 0 0 0 2 0 57

Hytt 2 0 0 0 0 2 0 57

Hytt 3 0 0 0 0 1,3 0 56

Hytt 4 0 0 0 0 1,2 0 55

Dagrum 0 0 0 0 3,2 0 142

Ett öppet system

System 1 Dim. 125 0 0 0 0 5,2 0 230

System 2 Dim. 125 0 0 0 0 4,5 0 198

System 3 Dim. 100 0 0 0 0 4 0 114

Alla system fullt öppna

System 1 Dim. 125 0 0 0 0 5,2 0 230

System 2 Dim. 125 0 0 0 0 4,5 0 198

System 3 Dim. 100 0 0 0 0 4 0 114

Σ summa Σ 0 Σ 542

Alla system fullt stängda

System 1 Dim. 125 0 0 0 0

System 2 Dim. 125 0 0 0 0

System 3 Dim. 100 0 0 0 0

Pa Pa Pa (m/s) (m/s) (m3/h) (m3/h)

(17)

11 Genom att läsa av de mätvärden vid alla olika systeminställningar, till exempel öppet endast till klassrum eller dagrum (ett utrymme öppet) framgick det att inget flöde eller tryck före- kom. Dessa resultat tyder på att inga luftväxlingar framkom och att gällande regler och normer därför inte följdes. De två mätmetoderna som användes, dels varmtrådssond dels Prandtl- rör gav samma resultat. Gränserna för lägsta tillåtna värden visas i kolumnerna: C Teor. och V Teor. Uträkningar för teoretiska hastigheten (C teor.) och teoretiska volymflödet (V teor.), finns att läsa i bilaga III.

(18)

12

3.3 Uppgradering och mätning

Tabellen nedan visar de värden som mättes fram vid olika systeminställningar efter uppgraderingen.

Tabell 4. Mätningar efter första uppgradering.

Ett utrymme öppet Ps Pd Pt C verk. C teor. V verk. V teor.

Klassrum 175 21 193 2,4 4 106 175

Hytt 1 47 4 51 1 2 28,3 57

Hytt 2 37 5 42 0,75 2 21,2 57

Hytt 3 20 3 22 0,25 1,3 11 56

Hytt 4 227 5 230 0,9 1,2 33,8 55

Dagrum 23 2 27 0,25 3,2 11 142

System 1 Dim. 125 135 21 155 5 5,2 220,9 230

System 2 Dim. 125 33 2 34 0,7 4,5 30,9 198

System 3 Dim. 100 52 8 60 1,8 4 50,9 114

System 1 Dim. 125 133 20 155 3,25 5,2 143,6 230

System 2 Dim. 125 20 3 25 0,7 4,5 30,9 198

System 3 Dim. 100 16 2 20 1,25 4 35,3 114

Σ summa Σ 209,8 Σ 542

System 1 Dim. 125 268 0 268 0

System 2 Dim. 125 135 0 135 0

System 3 Dim. 100 150 0 150 0

Pa Pa Pa (m/s) (m/s) (m3/h) (m3/h)

Efter inkomna synpunkter vid första mätningarna uppgraderades systemet enligt beskrivning- arna i avsnitt 2.3. När uppgraderingen var utförd gjordes nya mätningar och resultatet av dessa finns i tab. 4. Utförd uppgradering och mätning visade att uppgraderingen förbättrade ventilationssystemets prestanda. Trots att systemet uppgraderades och att mätvärdena förbättra- des, låg det fortfarande under de lägsta tillåtna gränser som enligt regler och normer gäller för denna typ av utrymmen (SJÖFS 1992:6 till 14§). Uträkningar för verkliga volymflödet (V verk.) finns i bilaga III. Före uppgraderingen var det otätt mellan sug- och trycksida av fläk- ten, det fattades även utloppsstos för att styra luftflödet. Båda dessa åtgärdades vid uppgraderingen (avsn. 2.3).

(19)

13

3.4 Fläktbyte och mätning

Tabellen nedan visar de värden som mättes fram vid olika systeminställningar efter att den gamla fläkten bytts ut mot den nya.

Tabell 5. Mätningar efter fläktbyte.

Ett utrymme öppet Ps Pd Pt C verk. C teor. V verk. V teor.

Klassrum 890 75 990 14,5 4 641 175

Hytt 1 1225 80 1300 12 2 339 57

Hytt 2 1170 85 1270 12,6 2 356 57

Hytt 3 1260 80 1340 12,5 1,3 552 56

Hytt 4 1567 28 1600 7,5 1,2 331 55

Dagrum 1470 50 1520 10 3,2 442 142

System 1 Dim. 125 830 120 950 17 5,2 751 230

System 2 Dim. 125 1000 130 1130 16 4,5 707 198

System 3 Dim. 100 1100 140 1270 17 4 481 114

System 1 Dim. 125 140 20 160 6,5 5,2 287 230

System 2 Dim. 125 470 55 520 10,5 4,5 464 198

System 3 Dim. 100 320 32 335 8,5 4 240 114

Σ summa Σ 991 Σ 542

System 1 Dim. 125 1640 0 1640 0

System 2 Dim. 125 1710 0 1710 0

System 3 Dim. 100 1635 0 1635 0

Pa Pa Pa (m/s) (m/s) (m3/h) (m3/h)

Mätvärdena i tab. 4 var tillräckligt stabila för att dimensionen för en ny fläkt skulle kunna beräknas. Uträkning för dimensionering av fläkt utgick från system 2 (Alla system fullt öpp- na) i föregående mätresultat, eftersom detta system hade det högsta tryckfallet. När uträkning- en färdigställdes beställdes den nya fläkten utifrån dessa resultat (bilaga III).

Bytet av fläkten förbättrade som förväntat ventilationssystemets kapacitet. Fläkten visade sig till och med vara överdimensionerad, men eftersom tillverkarens fläktdiagram följdes ansågs valet vara korrekt (bilaga VI) (EKB 2014. Medeltrycksfläktar EMV/DMV).

(20)

14 När den nya fläkten färdigmonterades gjordes nya mätningar för att få fram ventilationssystemets prestanda. Mätningarna visade att den nu överskred de mätvärden som ska eftersträ- vas, som visas i kolumnerna: C Teor. och V Teor. En jämförelse av system 2 (Alla system fullt öppna) i tabell 4 och 5, visar en stor skillnad på volymflödet och hastighet vilka förbätt- rades med faktor 15 (bilaga III).

(21)

15

4 Förslag på laborationsutformning

Enligt de kontroller som utfördes under tiden arbetet fortlöpte, ska det inte vara några problem att justera in systemet, och därför bör injustering av luftflöde till alla utrymmen som berörs av ventilationssystemet kunna utföras. Kontroll och underhåll av ventilationssystemets don i varje utrymme skulle kunna utföras för att kontrollera om dessa skulle klara av att manövreras vid upprepade tillfällen. Detta är en uppgift som serviceteknikern på Calmare Nyckel skulle kunna genomföra.

Volymflödesmätning och tryckmätning vid de mätpunkter som skapats kan utföras. Volym- flödet fås fram genom hastighetsmätning med Testo 400 och varmtrådsgivare vid mätpunk- terna. Med hastigheten framtagen och kanalens dimensioner kända, kan volymflödet beräknas med hjälp av enkla formler. Vid samma mätpunkter kan trycken mätas fram genom använd- ning av Prandtl-rör och Testo 400. Flöden och tryck (Pd) kan tas fram genom flera olika sätt.

Har trycket mätts upp kan hastigheten och volymflödet räknas fram, men är hastigheten känd kan tryck (Pd) och volymflöde beräknas.

(22)

16

5 Slutsats

Syftet med projektet var att luftväxlingar för varje utrymme samt luftkvaliteter och systemkondition blev kartlagda för uppdragsgivaren. Informationen gav beslutsunderlag för eventu- ella åtgärder med hänsyn tagen till luftmiljö och framtida laborationsmöjligheter.

Mätningar gjordes i flera steg dels innan några ändringar av systemet gjordes, dels efter uppgradering av systemet och dels efter att ett fläktbyte gjorts. Den första mätningen visade att inget flöde förekom, och att det alltså var meningslöst att ge några förslag på laborationsut- formningar. Detta visade ju även att ventilationen inte följde gällande regler och normer (SJÖFS 1992:6 till 14§) som ska följas.

Uppgraderingen av systemet gjordes för att kunna få fram mer pålitliga mätvärden för att kunna räkna fram dimension av ny fläkt, eftersom den gamla var underdimensionerad för befintligt ventilationssystem. Andra mätningen bevisade att fläkten var underdimensionerad och att utformning av laborationsövningar var lönlös. Det bör även tilläggas att ventilationen fortfarande inte var tillräcklig enligt regler och normer (SJÖFS 1992:6 till 14§).

Dimensionering av den nya fläkten baserades på mätvärden efter att systemet uppgraderats, eftersom de då var tillräckligt pålitliga. Det visade sig att system 2 (Alla system fullt öppna) var det system med det högsta tryckfallet. Fläkten valdes med goda marginaler för flödesbe- hov och tryckuppsättning. När fläkten var monterad och mätningar gjorts visade det sig att den gav flöden med en förbättring av faktor 15. I enlighet med de nya mätvärdena kunde för- slag på utformning av laborationer ges. För att kunna utföra laborationer vid upprepade tillfäl- len bör dock donen ses över. Efter fläktbytet är ventilationssystemet tillräckligt enligt gällande regler och normer (SJÖFS 1992:6 till 14§).

(23)

17

5.1 Rekommendationer

Ytterligare uppgradering av systemet kan göras i form av installation av en frekvensomvand- lare med bland annat tidursstyrning för nedstyrning under kvälls- och nattetid för att spara energi. Frekvensstyrning kan också användas för utformning av en mer avancerad och ingå- ende laboration för studenterna. För att kunna utföra injustering vid laborationer vid upprepade tillfällen bör alla don som berörs kontrolleras och servas regelbundet.

(24)

I

Referens

AFS 2009:2 Till 17§. [Hämtad 2014-04-23]. Arbetsmiljöverkets föreskrifter om arbetsplat- sens utformning samt allmänna råd om tillämpningen av föreskrifterna.

http://www.av.se/dokument/afs/afs2009_02.pdf

Alvarez, H. 2006. Energiteknik. Upplaga 3:3. Studentlitteratur

EKB 2014. Kanalfläktar HCT/HCT-MAR/HCT-40C. [Hämtad 2014-04-23]

http://www.ekb.se/documents/Kanalflakt%20HCT%20%20EKB-Produkter%20AB.pdf

EKB 2014. Medeltrycksfläktar EMV/DMV. [Hämtad 2014-04-23]

http://www.ekb.se/documents/radialflakt%20emvdmv%20ekb%20produkter%20ab.pdf

Fagergren, S. 2009. Teknisk Formelsamling. Studentlitteratur

SJÖFS 1992:6. [Hämtad 2014-04-23] Sjöfartsverkets kungörelse SJÖFS 1992:6 med före- skrifter och allmänna råd om besättningens bostäder på fartyg m.m.

www.sjofartsverket.se/upload/SJOFS/92-006.pdf

(25)

II

Bilagor

I Projektdirektiv

Projektdirektiv

Ventilationsanalys Calmare Nyckel Utgåva 1.0

Datum: 2014-08-06 Sida:18(49)

Godkänd: 2012-10-15

1 Uppdragsgivare och uppdragstagare

Uppdragsgivare: Pelle Beijer, Fredrik Ahlgren, universitetsadjunkter, KMA Uppdragstagare: Jakob Stark, Fredrik Rundqvist, studenter, KMA

2 Bakgrund

Skolfartyget Calmare Nyckel(1969) används i dagsläget som labbplattform i ett flertal kurser inom utbildningsprogrammen vid Sjöfartshögskolan i Kalmar (KMA).

Under laborationerna nyttjas fartygsutrymmena i varierande omfattning där flertalet utrymmen utifrån ett ventilationsperspektiv upplevs som undermåliga. Beroende på utrymme, antal personer, atmosfärstemperatur, luftfuktighet och verksamhet kan den upplevda bristen variera i omfattning, men överlag ses luftmiljön som otidsenlig och ej helt lämpad för undervisningssituationen.

Nuvarande ventilationssystem har troligen varit i drift sedan fartygets inköptes av skolan 1984 och kan därmed ses som ålderstiget och behov av översyn. Därutöver har systemet aldrig dimensionerats för den tillämpning som sker idag.

Under sjöingenjörsprogrammet vid KMA läser studenterna fläkt och ventilationsteknik. Som del i ämnet är det önskvärt att studenten får insyn i ett befintligt fläkt och ventilationssystem.

Praktiska problem i samband med luftfördelning, injustering och luftmängdsmätning är saker som är önskvärt att belysa. I dagsläget saknas denna möjlighet vid institutionen. En möjlig lösning är att använda ventilationssystemet ombord på skolfartyget för praktiska mätövningar i ämnet fläkt och ventilationsteknik.

3 Uppdrag/direktiv

Genomföra en nulägesanalys av ventilationssystemet på skolfartyget Calmare Nyckel. Analy- sen inkluderar systemkondition samt mätning av samtliga till- och frånluftsflöden i alla fartygsutrymmen förutom däcksförråd, våtutrymmen (toalett/dusch), laborationssal, brygga samt maskin- och kontrollrum. Mätningarna och analys genomförs så att de blir representativa för utrymmets behov och användning d.v.s. både vid och utan pågående verksamhet. Därutöver skall mätdata värderas i förhållande till tillämpliga ventilationsstandarder samt den verksamhet som bedrivs i det aktuella fartygsutrymmet. I händelse av avvikelser ska möjligheterna för åtgärd undersökas och i förekommande fall åtgärd vidtas.

I samband med mätningen skall också förutsättningarna för ändamålsenliga ventilationslaborationer undersökas. Förutsättningarna för laborationen utarbetas med utgångspunkt från be- rörda kursplaner i fläkt- och ventilationsteknik och i samarbete med berörd lärare i kursen.

(26)

III

Projektdirektiv

Ventilationsanalys Calmare Nyckel Utgåva 1.0

Datum: 2014-08-06 Sida:19(49)

Godkänd: 2012-10-15

4 Mål

Målet med projektet är att antal luftväxlingar för varje utrymme samt luftkvaliteter och systemkondition blir kartlagda för uppdragsgivaren. Informationen skall ge beslutsunderlag för eventuell åtgärd med hänsyn taget till luftmiljö och framtida laborationsmöjlighet.

4.1 Produktmål

Nulägesanalysen redovisas i ändamålsenlig mätrapport där mätdata för respektive utrymme kan identifieras. Förutsättningarna för fläkt- och ventilationslaboration redovisas separat där förslag ges på hur laborationer kan se ut. Laborationens innehåll och upplägg kommer till stor del att bero på systemanalysen, önskvärt är att problem såsom distribuering och justering av luftmängder kan belysas samt fläkt och filterkondition. Laborationsförslagen utformas så att de kan genomföras utan närvarande instruktör.

5 Kostnadsram

I projektet förväntas inga kostnader uppstå. Om kostnader likväl uppstår sammankallas pro- jektgruppen av uppdragstagaren.

6 Avlutande

Projektet redovisas till uppdragsgivaren senast 1e maj 2014

7 Övrigt

Mätningar genomförs enligt gällande standarder för ventilationssystem. Instrument för luft- mätning tillhandahålls av universitetsadjunkt Fredrik Ahlgren.

Undertecknade är överens om projektet som ovan beskrivs.

Uppdragsgivare: Uppdragstagare: Uppdragstagare:

_________________ _________________ _________________

Pelle Beijer Jakob Stark Fredrik Rundqvist

(27)

IV

II Ritningar

(28)

V

(29)

VI

(30)

VII

III Uträkningar

Beräkning av luftflöde till utrymmena

Klassrum

m³/h = 49 l/s = 0,049 m³/s Hytt 1

m³/h = 15,8 l/s = 0,0158 m³/s Hytt 2

m³/h = 15,8 l/s = 0,0158 m³/s Hytt 3

m³/h = 15,6 l/s = 0,0156 m³/s Hytt 4

m³/h = 15,2 l/s = 0,0152 m³/s Dagrum

m³/h = 39,4 l/s = 0,0394 m³/s

Beräkning av hastigheter för varje utrymme

Formel

Klassrum

Hytt 1

Hytt 2

(31)

VIII Hytt 3

Hytt 4

Dagrum

Uträkning för dimension av ny fläkt

Formel

System 1

System 2

System 3

(32)

IX

IV Tekniska data - gamla fläkten

Tabell 5. Tekniska data för den gamla fläkten. Krävs tryckuppsättning på ca 1000 Pa vilket inte uppnås med denna fläkt.

(33)

X

V Kalibreringsprotokoll

(34)

XI

(35)

XII

(36)

XIII

(37)

XIV

(38)

XV

(39)

XVI

(40)

XVII

(41)

XVIII

(42)

XIX

(43)

XX

(44)

XXI

(45)

XXII

(46)

XXIII

VI Tekniska data och fläktdiagram - nya fläkten

Tabell 6. Tekniska data för nya fläkten.

(47)

XXIV Diagram 1. Fläktdiagram för nya fläkten, teoretisk driftpunkt markerad.

(48)

XXV

VII Bilder på ny fläkt och systemuppgraderingar

Bild 1. Nya fläkten.

(49)

XXVI Bild 2. Nyinköpta täta spjäll för att kunna stänga system.

(50)

XXVII Bild 3. Ny kanaldragning i samband med fläktbyte.

(51)

XXVIII Bild 4. Nya fläkten monterad i aggregatet med värmebatteriet till vänster.

(52)