Improving cruise ship passenger cabin ventilation energy and space efficiency

Abstract

The ventilation systems inside a cruise ship are one of the largest energy consumers on board. This fact makes them an interesting subject when discussing energy efficiency improvements. Adjusting air flows in the ventilation system instead of keeping them constant have shown to be a great way to reduce the power load of ventilation systems. This technique has been implemented already in some ventilation systems on board but still there remains systems to which this improvement hasn’t been applied to.

This thesis goes through ways of improving both energy efficiency and space efficiency of the passenger cabin ventilation system in the cruise ship. The variable ventilation technique and modern air handling unit models are applied to existing system and their effect on energy and space efficiency is studied. The goal of thesis is to define whether the desired effects of improved system are realized and how great the effects are. Literature review goes through the basic concept of cruise ship ventilation, what systems it includes and what the main components are. In the calculation section, energy and space efficiency are examined in the current system and the improved system. The calculation is carried out by using case examination where the reference case is Mein Schiff 2 cruise ship.

The results from the examination show that the proposed improvements meet their expectations. Notable energy savings are achieved with the reduction of supplied air flows in variable ventilation system and reduced system pressures through using new air handling unit models and optimized air vent routing. Space savings are also accomplished with new air handling unit models whose compact size enables extra area to be used for other purposes. The calculation results therefore indicate that alternating the system with proposed upgrades will be beneficial regarding energy and space efficiency of passenger cabin ventilation system.

Risteilyaluksen sisäilmanvaihtojärjestelmät ovat yksi suurimmista aluksen energiankuluttajista. Tämä tekee niistä kiinnostavan kohteen keskustelussa energiatehokkuuden parantamisesta. Ilmanvaihtojärjestelmän ilmavirtojen säätäminen vakiona pitämisen sijaan on osoittautunut loistavaksi tavaksi vähentää ilmanvaihtojärjestelmien tehokuormitusta. Tämä tekniikka on jo otettu käyttöön osassa laivan ilmanvaihtojärjestelmissä, mutta edelleen on järjestelmiä, joihin tätä parannusta ei ole sovellettu.

Tässä diplomityössä käydään läpi tapoja parantaa risteilyaluksen matkustajahyttien ilmanvaihtojärjestelmän energiatehokkuutta ja tilatehokkuutta. Ilmanvaihdon säätelyä ja uusia ilmastointikonemalleja sovelletaan jo olemassa olevaan järjestelmään ja tutkitaan niiden vaikutusta sekä energia- että tilatehokkuuteen. Diplomityön tavoitteena on määritellä, toteutuvatko parannellun järjestelmän toivotut vaikutukset ja kuinka suuria nämä vaikutukset ovat. Kirjallisuuskatsauksessa käydään läpi risteilyalusten ilmanvaihdon perusteet; mitä järjestelmiä se sisältää ja mitkä ovat systeemien pääkomponentit. Laskentaosiossa tarkastellaan energia- ja tilatehokkuutta nykyisessä sekä parannellussa järjestelmässä. Laskenta suoritetaan tapaustutkimuksella, jossa referenssitapauksena toimii Mein Schiff 2 –risteilyalus.

Tutkimustulokset osoittavat, että ehdotetut parannukset vastaavat odotuksia. Merkittäviä energiansäästöjä saavutetaan vähentämällä tuloilmavirtoja muuttuvassa ilmanvaihtojärjestelmässä sekä alentamalla järjestelmän paineita käyttämällä uusia ilmanvaihtokoneita ja optimoitua ilmanvaihtokanavistoa. Tilasäästöä saavutetaan myös uusilla ilmanvaihtokoneilla, joiden tiiviimpi koko mahdollistaa lisätilan vapauttamisen muuhun käyttöön. Laskennan tulokset osoittavat siis, että järjestelmän muuttaminen ehdotetuilla päivityksillä on hyödyllistä matkustamon ilmanvaihtojärjestelmän energia- ja tilatehokkuuden kannalta.