Risteilylaivan ilmastointijärjestelmä on yksi laivan suurimmista järjestelmistä ja sen pääasiallinen tehtävä on laivan sisätilojen jäähdyttäminen ja ilman laadun ylläpitäminen. Järjestelmän vaikutukset laivan muihin järjestelmiin ovat moninaiset ja niiden suunnittelu vaatii ymmärrystä ja tiivistä yhteistyötä. Energiatehokkaat ratkaisut ovat koko ajan entistäkin tärkeämpiä ilmaston ja taloudellisuuden kannalta ja ne tuovat lisää haastetta toteutukseen.

Risteilylaivan ilmastointijärjestelmä on yksi laivan suurimmista ja haasteellisimmista järjestelmistä suunnittelun näkökulmasta, johtuen sen kokonaisvaltaisesta vaikutuksesta ja tarpeesta ympäri laivaa. Laivan ilmastointijärjestelmän pääasiallinen tehtävä on tuoda raitisilma ulkoilmasta sisätiloihin sekä tuottaa ja ylläpitää määritetyt sisäilman olosuhteet, liittyen ilman lämpötilaan, kosteuteen, paineeseen, puhtauteen ja vaihtuvuuteen. Järjestelmän suuresta koosta huolimatta suurimalle osalle laivan matkustajista ja miehistöstä järjestelmä on täysin huomaamaton ja sen merkitys korostuu vasta silloin, kun järjestelmä on epäkunnossa. Suunnittelun haasteet konseptivaiheessa liittyvät toimivien ja kestävien ratkaisujen tekemiseen lyhyellä aikataululla ja vähäisillä tiedoilla, ottaen huomioon laivaprojektin muut systeemit ja osa-alueet, joihin ratkaisut vaikuttavat. Toimivan ja kestävän toteutuksen lisäksi järjestelmän tulisi olla energiatehokas, taloudellinen ja automatisoitu siten, että se mukailee järjestelmään kohdistuvaa kuormitusta jatkuvasti, lukuisista muuttujista huolimatta.

Konseptilaivan haasteet

Yleisesti laivanrakennusprojekteja on kahden tyyppisiä, prototyyppejä ja sisarlaivoja. Ero näiden välillä on, että prototyypit ovat yksittäisiä tai sarjansa ensimmäisiä laivoja, jolloin suunnittelu joudutaan aloittamaan puhtaalta pöydältä tai hyödyntämään ratkaisuja aiemmin rakennetuista laivoista, mikäli tällainen on mahdollista. Sisarlaivat ovat prototyyppinsä seuraajia, joihin tehdään yleisesti pieniä muutoksia sisustukseen ja materiaaleihin liittyen, jolloin suuri osuus jo tehdystä suunnittelutyöstä voidaan hyödyntää ajan, rahan ja resurssien säästämiseksi. Prototyyppilaivan haasteet ilmastoinnin osalta liittyvät laivan alustavan ilmanvaihtoluonnoksen ja jäähdytystarpeen määrittämiseen projektin alkuvaiheessa, jolloin tarkkoja tietoja laivan sisällä olevista tiloista, henkilömääristä, laitteista tai avonaisten tilojen katon ja seinien muodoista ja korkeuksista ei ole saatavilla. Tyypillisesti projektin alkuvaiheessa alustavasta sisätilojen yleisjärjestelystä tehdään luonnoksia 2D-piirrustuksina, joista ilmenee, mitkä ovat miehistön majoitus- ja oleskelutiloja, matkustajien majoitus- ja yleistiloja, porraskäytäviä sekä keittiö- ja huoltotiloja. Porras- ja hyttikäytävät ovat usein korkeudeltaan vakioita, jolloin ne voidaan mitoittaa tilavuuden perusteella. Keittiö- ja huoltotilat ovat haasteellisia laitteiden suuren määrän ja vaihtelevan lämpökuormituksen takia. Hytit jakaantuvat matkustajien ja miehistön hytteihin ja niiden haasteet johtuvat useista eri hyttityypeistä, joissa hytin koko, seinämateriaalit ja sijoittelu vaihtelevat. Yleiset alueet ovat haastavia arkkitehtisen suunnittelun ja suuren henkilökapasiteetin takia. Lisäksi savunpoisto tulee huomioida, tilan ollessa yhtenäinen riittävän monen kansivälin matkalta.  

Vaikutus muihin järjestelmiin ja suunnitteluun

Ilmastointilaitoksen vuorovaikutukset muihin järjestelmiin ja yleisesti laivan toteutukseen ovat hyvin moninaiset ja toimiva lopputulos vaatii ymmärrystä ja tiivistä yhteistyötä suunnittelijoiden ja arkkitehtien välillä. Laivan yleisjärjestely laatii tilajärjestelyn laivassa olevista tiloista, jonka mukaan määritetään ilmastoinnin konehuoneiden sijainnit ja käytössä oleva tila. Lisäksi laivan sisätilat ovat kategorisoitu eri osastoihin liittyen vesitiiviyteen ja palovyöhykkeisiin, jotka tuovat määräyksiä liittyen eri osastojen välisiin läpivienteihin. Laivan runkoon ja laipioihin tarvittavat aukot, läpiviennit ja kuilut pyritään tekemään mahdollisimman aikaisessa vaiheessa, johtuen myöhemmin tehtyjen muokkaustöiden haasteellisuudesta ja paloturvallisuudesta. Ilmastointikanavien reitityksen tulisi olla tiedossa hyvissä ajoin, mikä tuo haastavuutta kanaviston suuren koon takia. Laivan konejärjestelmien vastuulle kuuluu laivan vesijäähdyttimien kapasiteetin mitoitus ja putkien reititykset perustuen ilmastoinnin jäähdytystarpeeseen ja laitteiden sijaintiin. Sähkö- ja automaatiojärjestelmät varmistavat tarvittavat sähköistykset jokaiselle laitteelle sekä tarvittavan automatisoinnin ja seurannan ilmastointijärjestelmässä oleville sensoreille ja muille päätelaitteille. Lisäksi laivassa olevien sähkökeskusten, valojen, äänentoiston ja viihdelaitteiden tuottamat lämpökuormat tulee huomioida ilmastointijärjestelmän suunnittelussa. Ilmastointikanavien reititykset kulkevat usein laivan rungon seinä- ja kattopinnoilla ja ne pyritään sisustussuunnittelun myötä piilottamaan seinä- ja kattopaneelien taakse. Reititysten läpikäyminen sisustussuunnittelun kanssa on tärkeää ja voi tuottaa haasteita tilan visualisoimisen kanssa. Laivassa olevat suuret keittiöt, joissa käytetään paljon erilaisia laitteita ruuan valmistukseen ja sen säilömiseen, tulee ilman riittävä vaihtuvuus, tilan jäähdytys ja jäteilman asianmukainen käsittely ottaa huomioon keittiötilojen ilmastoinnin suunnittelussa.

Energiatehokkuus

Suuri osuus maailman risteilyliikenteestä tapahtuu lämpimillä ja trooppisilla merialueilla Karibian, Bahaman, ja Välimeren merialueilla. Merialueilla ilman lämpötila ja kosteus ovat korkealla, mikä kasvattaa ilman entalpiaa eli lämpösisältöä. Ilmastoinnin kannalta ulkoilman entalpian kasvattaminen tarkoittaa jäähdytyskapasiteetin kasvattamista, sillä laivan sisätiloihin tuotavaa ilmaa pitää jäähdyttää enemmän, jotta saavutetaan määritetyt sisäilman olosuhteet. Energiatehokkuuden parantamiseksi ilmastoinnissa hyödynnetään poistoilman lämmön- ja kosteudentalteenottoa erilaisilla menetelmillä riippuen tilatyypistä, jota kone palvelee. Tiloissa, joissa hajuhaittaa ei ole tai se on hyvin pieni, hyödynnetään lämmöntalteenottokiekkoa, joka on kaikkein energiatehokkain ratkaisu. Toinen lämmöntalteenottomenetelmä on jäteilman kierrättäminen ja hyödyntäminen suoraan suodattimen läpi takaisin tilaan, jolloin raitisilman määrää voidaan pienentää. Tiloissa, joissa jäteilmaa ei voida hyötykäyttää, se puhalletaan suoraan ulkoilmaan ja tilaan tuleva ilma on pelkkää raitisilmaa, joka on energiatehokkuuden kannalta huonoin ratkaisu. Lämmön- ja kosteudentalteenoton lisäksi ilmastoinnissa hyödynnetään tilakohtaisia puhallinkonvektoreita, jotka kierrättävät, jäähdyttävät ja suodattavat sisätilassa olevaa ilmaa, jolloin raitisilman tarve saadaan pidettyä alhaisena. Laitteiden ja niiden ominaisuuksien hyödyntämisen lisäksi on erittäin tärkeää, että laitteiden yhtäaikaista käyttöä optimoidaan sen mukaan, miten kuormittavat tekijät muuttuvat laivan sisällä. Kuormituksen vaihtelevuus liittyy sääolosuhteiden, ilmaston, henkilömäärien ja muiden kuormittavien tekijöiden vaihteluun. Tyypilliset esimerkit vaihtelusta ovat laivan ollessa satamassa tai merellä sekä erot ihmisten toiminnallisuudessa ja auringon lämpösäteilyssä yöllä ja päivällä. Kokonaisuudessaan risteilylaivan ilmastoinnin mitoitus ja arviointi ovat mielenkiintoinen mutta haasteellinen aihe, josta voi käydä lukemassa lisää kirjoittamassani opinnäytetyössä.

Lähde:

Lehtinen, J. 2024. Risteilylaivan ilmastoinnin jäähdytys- ja puhallinteho : jäähdytys- ja puhallintehon arviointi hotellitiloissa laivakoon ja olosuhdemuuttujien perusteella – Theseus. Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.