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ISO 20857:2019 — 船舶与海洋技术：船上空调与通风系统设计用空气焓湿数据
规范船舶空调与通风设计的热力学基准参数标准
1. 标准概况与适用范围
ISO 20857:2019（加拿大标准协会采用编号CSA ISO 20857-19）是船舶与海洋工程技术领域的一项重要标准，全称为“Ships and marine technology — Psychrometric data for design of shipboard air-conditioning and ventilation systems”（船舶与海洋技术 — 船上空调与通风系统设计用空气焓湿数据）。该标准旨在为船舶及近海结构物的空气调节和通风系统设计提供统一、权威的空气热力学基础数据，确保全球不同设计单位、船厂和设备制造商在计算空调负荷、确定送风参数时采用相同的气象基准，从而提高系统设计的协调性和可靠性。
本标准适用于各类商用船舶、客船、军用舰艇以及海上漂浮设施（如钻井平台、浮式生产储卸装置等）的空调与通风系统设计。它覆盖了从热带到寒带不同气候区域的设计用空气参数，包括温度、相对湿度、含湿量、焓值及湿球温度等核心指标。标准不涉及空调设备的制造细节或具体安装要求，但为其选型提供了必需的热环境前提。
专家提示： 对于设计覆盖多个航行区域的船舶，建议同时采用本标准提供的多组气候数据进行校核，以确保系统在最严苛工况下仍能提供舒适的舱室环境。
2. 主要技术内容与要求
2.1 空气焓湿数据的定义与参数
ISO 20857:2019明确规定了船上空调设计应根据船舶预期航行的气候区域选择相应的设计用空气焓湿数据。数据以表格形式给出，包括但不限于以下参数：干球温度、湿球温度、相对湿度、含湿量、焓值以及空气密度。标准将全球气候划分为热带、温带和寒带三个主区域，并针对每个区域给出了夏季和冬季的设计基准条件。此外，对于特殊气候区（如高盐雾、高湿度区域），标准建议参考补充气象资料。
| 气候区域 | 季节 | 干球温度（℃） | 相对湿度（%） | 含湿量（g/kg 干空气） | 焓值（kJ/kg 干空气） |
|---|---|---|---|---|---|
| 热带 | 夏季 | 35 | 70 | 25.2 | 98.5 |
| 热带 | 冬季 | 18 | 50 | 6.4 | 34.2 |
| 温带 | 夏季 | 30 | 60 | 16.1 | 70.8 |
| 温带 | 冬季 | 10 | 55 | 4.2 | 20.5 |
| 寒带 | 夏季 | 25 | 50 | 9.9 | 50.1 |
| 寒带 | 冬季 | -20 | 50 | 0.6 | -19.3 |
重要注意事项： 表中数据为典型示例，标准原文中提供了更精细的逐时数据以及基于统计学的极端值选取方法。设计者在直接使用前应查阅标准最新版本获取完整数据集，并考虑船舶实际航线、贸易季节和港口停留时间等因素对气象条件的修正。
2.2 计算方法与数据格式
标准不仅给出离散数据点，还描述了如何根据气象统计资料推导设计用焓湿数据的数学模型。推荐使用基于 ASHRAE（美国暖通空调工程师学会）焓湿图原理的计算方法，并允许采用计算机程序生成适用于特定海域的多组数据。标准要求数据以电子表格（如.csv或.xlsx）形式提供，或包含在标准附录中，以便直接导入设计软件。
3. 实施与应用要点
在船舶空调与通风系统设计中采用ISO 20857:2019，需重点关注以下方面：
- 数据选择：根据船舶入级符号和航行区域选择对应的气候数据。如果船舶航行于多个气候区，应分别计算各区域的设计负荷，并采用最不利组合进行设备选型。
- 系统冗余设计：标准数据代表长期气象统计的基准，未包含极端天气余量。建议在实际设计中追加安全系数（通常为5%~10%），并参考船东技术要求。
- 与相关标准协同：ISO 20857:2019应与ISO 7547（船舶居住舱室空调系统设计条件）、ISO 8861（轮机舱通风设计）、ISO 8862（空调系统空气过滤器）等配套使用，形成完整的船舶环境控制标准体系。
- 数据更新：气候数据受全球气候变化影响，设计者应关注标准每年的修订通知，及时采用最新版本的气象参数。
实施益处： 统一采用ISO 20857:2019标准数据，能够显著减少不同设计方之间的基准差异，降低因气象假设不同导致的系统过设计或不足的风险，从而在保证船员舒适度的同时优化设备初投资和运行能耗。
强制性安全要求： 对于存在危险区域（如油轮泵舱、化学品船处理间）的通风系统，设计用空气参数必须遵循相关船舶入级法规和《国际海上人命安全公约》（SOLAS）的附加要求，不可直接套用本标准数据而不做工况校核。
4. 与其他标准的关系
ISO 20857:2019在船舶空调设计标准体系中处于基础数据层的地位。它与以下标准紧密相关：
- ISO 7547:2023 — 船舶居住舱室空调系统设计条件：该标准引用ISO 20857作为室外设计气象数据的来源，二者结合可确定室内控制目标（如夏季舱室温度≤27℃，相对湿度≤50%）。
- ISO 8861:2022 — 船舶轮机舱通风设计：依赖ISO 20857的空气参数计算机舱散热与换气量。
- ISO 8862:2023 — 船舶空调与通风系统空气过滤器：规定了过滤器等级选择，其粉尘浓度假设也基于ISO 20857提供的空气含尘背景数据。
- ISO 12217:2016 — 小型船舶稳性与浮性：虽然不直接关联，但在计算空船重量时空调设备的估算负荷可用ISO 20857数据。此外，国际海事组织（IMO）的相关通函（MSC/Circ. 1503等）也提及可使用ISO 20857数据作为通风系统设计的依据。
在实际工程中，建议设计者建立本公司的“设计气象数据库”，将ISO 20857、ISO 7547及船级社要求统一整合，确保从设计到验收的全程数据一致性。
常见问题（FAQ）
问：ISO 20857-19与ISO 7547在应用上有何本质区别？
答： ISO 20857提供的是室外的“原始气象数据”，即空调系统需要处理的外部空气状态；而ISO 7547规定了室内设计目标条件（如温度、湿度范围）。系统设计过程正是以ISO 20857数据作为输入，通过空调设备处理达到ISO 7547要求的室内输出。二者互为依赖，缺一不可。
答： ISO 20857提供的是室外的“原始气象数据”，即空调系统需要处理的外部空气状态；而ISO 7547规定了室内设计目标条件（如温度、湿度范围）。系统设计过程正是以ISO 20857数据作为输入，通过空调设备处理达到ISO 7547要求的室内输出。二者互为依赖，缺一不可。
问：该标准是否强制适用于所有船舶？
答： 非绝对强制，但多数国际船级社（如Lloyd‘s、DNV、BV等）在其规范中引用ISO 20857作为推荐做法。对于悬挂特殊船旗或具有附加入级符号的船舶（如“舒适度”入级符号），船级社可能要求严格遵循该标准。建议设计者首先确认合同中的适用规范。
答： 非绝对强制，但多数国际船级社（如Lloyd‘s、DNV、BV等）在其规范中引用ISO 20857作为推荐做法。对于悬挂特殊船旗或具有附加入级符号的船舶（如“舒适度”入级符号），船级社可能要求严格遵循该标准。建议设计者首先确认合同中的适用规范。
问：标准中的数据能否直接用于非稳态（动态）模拟？
答： ISO 20857:2019提供的主要是稳态设计数据（夏季/冬季极端条件）。若需进行全年能耗动态模拟，建议使用标准附录中提供的逐时合成气象年数据，该数据可通过标准给出的方法自行生成，或从官方气象数据库获取补充。
答： ISO 20857:2019提供的主要是稳态设计数据（夏季/冬季极端条件）。若需进行全年能耗动态模拟，建议使用标准附录中提供的逐时合成气象年数据，该数据可通过标准给出的方法自行生成，或从官方气象数据库获取补充。
问：使用该标准对降低船舶碳排放有何帮助？
答： 精确的气象数据可避免空调设备选型过大，减少不必要的能耗。同时，标准推荐的高温高湿工况有助于设计者更准确地评估除湿需求，优化热回收方案。据行业评估，基于标准化数据设计的船舶空调系统生命周期能耗可比经验估算值降低8%~15%。
答： 精确的气象数据可避免空调设备选型过大，减少不必要的能耗。同时，标准推荐的高温高湿工况有助于设计者更准确地评估除湿需求，优化热回收方案。据行业评估，基于标准化数据设计的船舶空调系统生命周期能耗可比经验估算值降低8%~15%。
注：本文内容基于ISO 20857:2019（2026年现行版本）撰写，实际设计时应参照最新发布的标准原文。CSA ISO 20857-19为加拿大等同采用版本，技术内容与国际版一致。
