Nutec. ( ill /6: NORSK UNDERVANNSTEKNOLOGISK SENTER A.S

Transkript

1 Nytt Temperaturen Nutec NORSK UNDERVANNSTEKNOLOGISK SENTER A.S Postboks 6, 5034 Ytre Laksevåg. Telefon (05) Telex : nutec n. Telefax: (05) Rapport nr: Revisjon nr: 1 Dato : Prosjekt nr: Rapportens tittel Alternative oppvarmingskilder : i Kontrollert av dykking Brit K. KambestadçJ,4f : ) Godkjent av: / / Morten Meibom Klient/oppdragsgiver: Klients/kontaktpersons referanse: Statoil, Hydro, Saga, Oljedirektoratet Hans Mæland, Norsk Hydro /6: ( ill Arbeidet utført av : Rapportskrivers signatur: G. Knudsen, A. Påsche, R. D. Skre, B. Holand, K. Lier, A. Hope,, K. Segadal, (Da.iwd Sj4.4A. Sammendrag Alternative oppvarmingskilder i dykking er et forprosjekt som skal evaluere kjente og eksisterende oppvarmingssystemer og eventuelt fremme forslag til forbedringer eller nyutvikling av slike systemer for metningsdykking. Sjøtemperaturen i våre farvann medfører at dykkerne må beskytte seg mot nedkjøling ved hjelp av en dykkedrakt. Tradisjonelt er det to hovedtyper drakter - tørr- og våtdrakt. De tørre draktenes beskyttelse består tradisjonelt av et termisk passivt isolerende lag som også hindrer at vann kommer i kontakt med dykkerens kroppsoverfiate. Aktive oppvarmingssystemer for bruk sammen med en tørrdrakt er i noe grad utviklet. Under dykking i Nordsjøen, og i det siste også under større dykkeoperasjoner innenskjærs, er det siden midten av 1970 årene benyttet varmtvannsdrakter hvor sjøvann varmes opp ombord på dykkefartøyet og pumpes ned til dykkeren via dykkeklokken. Ulike forslag til endringer i dykkedrakt, oppvarmings- og reguleringssystem er derfor utarbeidet. De mest fremtredende er: Ombord nå dvkkefartøvet - til varmtvannet økes fra ca 50 C til 70 C. Dette vil gi en tredobling av effelctreserven i dykkeklokken ved eksisterende vanntilførsel. Ved å iverksette et slikt tiltak, må det settes strenge krav til usnbilical, fittings og rørannatur (oppgradering mht korrosjonstakten pga varmere sjøvann) og innplassering av et blandebatteti som sikrer at dykkerne ikke skoldes. Dvkkeklokke-Jnnsetting av trykkregulator foran varmtvannsmanifold som sikrer konstant vanntrykk inn på manifolden uavhengig av hvordan den enkelte dykker regulerer sitt vannbehov. Innsetting av et blandebatteri i tilfelle man skulle velge å Øke vanntemperaturen på vannet utfra kjelen på dykkefartøyet til 70 C. Dvkkedrakt - draktmateria]e som er fysisk upåvirket av dykkedyp og vil således ikke krympe ved trykksetling. Bedre tettinger mot omgivende sjøvann ved fot, hånd og hals som reduserer varmtvannsbehovet, bedrer bufferkapasitet i tilfelle varmtvannskutt og reduserer inntrengning av eventuelle fornrensninger i sjøen. I dette forprosjektet er det også utarbeidet en kravspesifikasjon på det optimale oppvarmingskonsept for bruk i metningsdykking. Dette forslaget vil ikke bli anbefalt idet de ikke tilfredsstiller de krav prosjektet har satt mht Økonomisk gjennomførbarhet p.t. Emneord på engelsk: Emneord på norsk Diving Dykking lot water suit Varmtvannsdrakt Divers heating Dykkeroppvarming ERKLÆRING VED FORDELING: Uten skriftlig tillatelse fra NUTEC må rapporten ikke gjengis annet enn i sin helhet. Antall Sider : 47 Fortrolig c X Fri Distribusjon Graderingen gjelder til : Frigitt av kunde ISBN:

2 3 OPPVARMING I DYKKING - STATUS 6 2 INNLEDNING 5 1 SAMMENDRAG 3 INNHOLD rev. i 2 APPENDIX 10 REFERANSER 46 9 FORSLAG TIL VIDERE ARBEID Regulering av vannforsyning Oppsummering Fordeler med det nye varmesystemet Draktsystemet Varmekilde Innledning 39 8 REALISTISK OPTIMALT VARMESYSTEM Operasj onelle vurderinger Ideelt dykkeroppvarmingssystem - dykkerhensyn Innledning 34 7 DYKKEROPPVARM1NG - IDEELT ALTERNATIV 34 6 REGULERING AV VARMT VANN I DYKKERKLOKKA Energikonto Energiens anvendbarhet - varmeregulator Energilcilder 18 5 ENERGIKILDER OG ENERGIBEHOV Arktiske forhold Romfart 17 4 OPPVARMINGSSYSTEM I ANDRE EKSTREME ARBEIDSMILJØ Fordeler og ulemper ved ulike draktkonsept Væsketap under dykking Dykkerens termiske påvirkninger og varmebehov Oppvarmingskonsept, utstyr og drakter Oppvarmingssystem benyttet i dagens dykkeoperasjoner 6 ALTERNATiVE OPPVARMINGSKILDER I DYKKING

3 rev. i noe grad utviklet. Under dykking i Nordsjøen, og i det siste også under større tørr- benyttet som beslutningsgrunnlag for hvorvidt og eventuelt hvordan forbedringer av eksisterende oppvarmingssystemer og eventuelt fremme forslag til forbedringer eller nyutvilding av slike systemer for metningsdykking. Forprosjektets konklusjoner vil bli dykkernes oppvarmingssystem skal finne sted. Alternative oppvarmingskilder i dykking er et forprosjekt som skal evaluere kjente og SAMMENDRAG og dykkeoperasjoner innenskjærs, er det siden midten av 1970 årene benyttet varmtvannsdrakter hvor sjøvann varmes opp ombord på dykkefartøyet og pumpes ned til dyldceren via dykkeklokken. Når det varme vannet når dykkerens drakt, fordeles det kapasitet til å levere 30 liter varmt vann til hver dykker pr. minutt. Dette innebærer ved hjelp av perforerte slanger som er innsydd i dykkerens neoprendrakt. Under en følge av at justeringer av varmtvannssystemene måtte foretaes. Under dykking ned til nevnte dyp kan forbedringer av oppvarmingssystemet til dykkerne bedre effektivitet metningsdykkeoperasjon i Nordsjøen, kreves det at varmtvannssystemet skal ha en ved ca. 50 C. Dette varmtvannet skal kunne dekke behovet til hver dykkedrakt (ca. at varmtvannssystemet må kunne levere, til hver dykkeklokke, 90 liter vann pr minutt 20 liter/minutt ved C ved inngang til dykkedrakt) og til pustegassforvarmeren (7-10 liter pr. minutt ved dykking dypere enn 150 meter). kroppsoverfiate. Aktive oppvarmingssystemer for bruk sammen med en tørrdrakt er isolerende lag som også hindrer at vann kommer i kontakt med dykkerens ved hjelp av en dykkedrakt. Tradisjonelt er det to hovedtyper drakter - våtdrakt. De tørre draktenes beskyttelse består tradisjonelt av et termisk passivt selskaper og oppfattes av mange til å fungere tilfredsstillende til tradisjonelle Under metningsdykking i Nordsjøen benyttes varmtvannsdraktkonseptet av alle det også være kostbart i drift. Tidvis har det også ført til stans i dykkingen som en ressurskrevende, og dersom ikice overskudds-varme fra skipets maskiner benyttes, vil dykkeområder ned mot f.eks. 220 meter. Ankepunktet har vært at det er meget baserte seg på enten et tørrdraktkonsept, med underbekledning og aktiv oppvarming vha et lukket varmtvannssystem ( tube-suit ) eller elektrisk oppvarming, eller et våtdraktkonsept med bruk av åpne varmtvannsdrakter. tilgjengelighet av dykketjenesten, idet oppvarmingssystemet kan bli for marginalt til og økonomi, mens under dykking til større dyp kan det bli snakk om bedret oppvarmingssystem som er benyttet ved opphold i verdensrommet (romdrakt med et lukket vannssystem) og under arktiske forhold (passiv isolasjon). De eksisterende tørrdrakt for å unngå at sjøvann kommer i kontakt med dykkerens hud. reist spørsmål om ikke man burde erstatte disse varmtvannsdraktene med en form for å dekke oppvarmingsbehovet under lange vanndykk på store dyp. Det har tidvis vært i å utvikle komplette oppvarmingssystem for metningsdykking. Disse systemene I perioden fra omkring 1970 og de neste 15 årene, ble det lagt ned et betydelig arbeid Prosjektet har i tillegg til å gjennomgå tidligere foreslåtte draktkonsept også sett hvilke systemer utviklet for disse forhold er vurdert til enten å ha liten overføringsverdi til i 3 SjØtemperaturen i våre farvann medfører at dykkerne må beskytte seg mot nedkjøling

4 rev. tid. dykking eller at prinsippet allerede er forsøkt overført ( tube-suit teknologi overført fra romdraktene). Dykkedrakt Ut fra hva dykkeindustrien i dag har av utstyr og erfaring med tanke på NUTI3C Dykkeklokke Innsetting av trykkregulator foran varmtvannsmanifold som sikrer konstant vanntrykk inn på manifolden uavhengig av hvordan den enkelte dykker regulerer sitt vannbehov. Innsetting av et blandebatteri i tilfelle man skulle velge å Øke vanntemperaturen på vannet utfra kjelen på dykkefartøyet til 70 C. oppvarmingskonsept for bruk i metningsdykking. Dette forslaget vil ikke bli anbefalt idet det ikke tilfredstiller de krav prosjektet har satt mht Økonomisk gjennomførbarhet sikrer at dykkerne ikke skåldes. dykkeroppvarming, ansees oppvarming ved hjelp av varmt vann som det mest sannsynlige alternativet også i en realistisk optimalisering av varmesystem for (nær) framtidig bruk. Ulike forslag til endringer i dykkedrakt, oppvarmings- og reguleringssystem er derfor utarbeidet. De mest fremtredende er: Nytt draktmateriale som er fysisk upåvirket av dykkedyp og vil således ikke krympe Ombord på dykkefartøyet Temperaturen til varmtvannet Økes fra ca 50 C til 70 C. Dette vil gi en tredobling av effektreserven i dykkeklokken ved eksisterende vanntilførsel. Ved å iverksette et slikt tiltak, må det settes strenge krav til umbilical, fittings og rørarmatur (oppgradering mht korrosjonstakten pga varmere sjøvann) og innplassering av et blandebatteri som ved trykksetting. Bedre tettinger mot omgivende sjøvann ved fot, hånd og hals som I dette forprosjektet er det også utarbeidet en kravspesifikasjon på det optimale reduserer varmtvannsbehovet, bedrer bufferkapasitet i tilfelle varmtvannskutt og reduserer inntrengning av eventuelle forurensninger i sjøen. et betydelig utvildingsarbeid som medfører at forbedringer først kan forventes frem i p.t. og at det ikke er gjennomførbart innen rimelig tid. Enkeitkomponenter vil kreve 1 4

5 rev. Dykking medfører at dykkerne må beskytte seg mot nedkjøling ved hjelp av en dykkerdrakt. De tørre dykkedraktenes beskyttelse består tradisjonelt av et termisk isolerende lag, som også hindrer at vann bringes direkte i kontakt med dykkerens er ca 20 Ilmin pr dykker. kroppsoverfiate. Under dykking i Nordsjøen er det siden midten av 1970 benyttet varmtvannsdrakter hvor varmt sjøvann tilføres dykkerens hud-overflate v.h.a. et distribusjonsnett i dykkerens drakt. Vannet i varmtvanndrakten varmes opp ombord på dykke-fartøyet. Med tre dykkere i dykkerklokken blir det pumpet ned ca. 90 liter 2 INNLEDNING Bruk av varmtvannsdrakter fungerer tilfredsstillende som oppvarmingsmetode for dykking ned til meters dyp. For dykking dypere enn dette området vil man effektivitet, driftsikkerhet, helse og komfort, miljøvennlighet og ressursbruk). Forprosjektets konklusjoner vil bli benyttet som beslutningsgrunnlag for hvorvidt og Alternative oppvarmingskilder i dykking er et forprosjekt som skal evaluere kjente og eksisterende oppvanningssystemer og eventuelt fremme forslag til forbedringer eller oppleve kapasitetsproblem knyttet til pumpekapasitet og umbilicaldiameter (hydraulisk sjøvann pr. minutt, som er oppvarmet til C. Temperaturen til vannet som pumpes inn i dykkerens drakt er C. Varmtvannsforbruket til varmtvannsdrakten motstand). Disse problemene skyldes i hovedsak det høye vannforbruket til dagens operasj onelt benyttede varmtvannsdrakter. Det har vært hevdet at systemet er kostbart kontakt mellom sjøvann og hudoverfiaten kan være uheldig av mange årsaker slik at i drift og svært ressurskrevende. Tidvis må også dykkingen stanses som en følge av at justeringer må foretaes. Videre er det i ulike sammenhenger påpekt at direkte andre løsninger bør vurderes. nyutvilding av slike systemer for metningsdykking (med hensyn til kostnad, eventuelt hvordan forbedringer av dykkernes oppvarmingssystem skal finne sted. i 5

6 3 OPPVARMING I DYKKING - STATUS 3.1 Oppvanningssystem benyttet i dagens dykkeoperasjoner Nedenfor kommer en forklaring til vedlagte skisse over varmtvannssystemet på Seaway Pelican. Varmtvannssystemene på de andre fartøyene er svært like, og bygger på de samme prinsippene. Kjelevann (Lukket ferskvanns-sy stem) Det varme vannet som sirkulerer over varmeveksierne kommer fra skipets kjeler. Disse blir varmet opp ved hjelp av totrinns oljebrennere. Drivstoff-forbruk er 89 kg olje pr. time. Oppgitt energileveranse pr kjele er kilokalorier/time. En elektrisk drevet pumpe sirkulerer det termostatregulerte varmtvannet over varmeveksierne. GjennomstrØmningen av kjelevannet er selvregulerende (basert på gjennomstrømning av sjøvann på den andre siden av varmeveksieren). Ved for stor leveranse vil kjelevannet bli returnert til kjelen forbi varmevekslerne. Av disse to kjelene brukes normalt bare en av gangen, men begge kan kjøres i parallell hvis behovet skulle være der. Sjøvann Det kalde sjøvannet som skal oppvarmes i vanneveksierne, blir levert av to pumper. Det er filtre både før og etter pumpene. Vannet blir så kjørt gjennom U/V-filtre for sterilisering før det kommer til varmevekslerne. Etter varmevekslerne blir det varme sjøvannet pumpet ved hjelp av en Meyers pumpe via et 3/4 rørsy stem til klokkene, luftdykkerstasj on eller habitat. Systemet som er beskrevet kan alt etter hvilke temperaturer som er påkrevet, levere (90 liter sjøvann pr. min.) til hver av klokkene, (90 liter sjøvann pr. min.) til luftdykkerstasjon og (90 liter sjøvann pr. min.) til habitat samtidig. Av de fire brukerstedene må minst to ha samme temperatur, da systemet kun har tre varrnevekslere. Hver av linjene har sin egen Meyers pumpe som skal kunne levere 90 llmin ved 60 bar. Som nødleveranse har systemet to volumtanker som hver har en 6 kw varmekolbe. Disse volumtankene er plassert to dekk over Meyers pumpene slik at en har nok leveransetrykk hvis sj øvannspumpene skulle svikte. rev. i 6

7 Rev. II.. Ik al4 s h I 4- v) -1-v-- ru r0 I fo h! I Figur 1. Skisse over vanntvannssystemet på DSV Seaway Pelican NUTEC

8 varme produsert og varme tapt. ved lett til moderat arbeid. I hvile har mennesket en varmeproduksjon på ca 100 W som Øker til omlag 150 W av kroppens totale varmeproduksjon. Termisk balanse er avhengig av forholdet mellom Ved immersjon i vann med en temperatur lavere enn kroppstemperaturen vil varme dreneres fra kroppskjernen over hud og til det omgivende mediet. StØrrelsen på varmetapet avhenger av det omkringliggende mediets varmekapasitet og varmeledningsevne. Hvorvidt dette medfører et netto varmetap for kroppen avhenger Ved dykking i Nordsjøen søker man å redusere varmetapet over huden til vannet ved - økt - broncho - lokal 3.2 Dykkerens termiske påviiicninger og varmebehov en flow på 64 Ilmin, i dykkeklokken på ca. 44 C ved en flow på 23 1/min. (Knudsen et al 1990). Fra andre forsøk har vi sett et temperaturfall på 2,3 C langs en 28 meters inngang til dykkerdrakt og gjennomsnittlig hudtemperatur (Knudsen et al 1989). I motsetning til på havoverfiaten hvor vi mister mesteparten av varmen over Når dykkeren Ønsker at det skal tilføres så mye varmtvann at han i realiteten er noe for varm og kanskje til og med svetter, så skyldes det at varmtvannsdistribusjonen i små temperaturendringer i det omgivende varmtvannet eller i områder som ikke får nok varmt vann. De fleste har nok følt behov for å skru opp varmen til en dusj som temperatur målt ombord på fartøyet ved inngang til hovedumbilicalen på ca. 50 C ved å benytte en dykkedrakt hvor huden overfiommes med varmt vann. Vannet har en vi sett ytterligere ca 2 graders forskjell mellom vanntemperaturen på vannet ved umbilical som var helt nedsenket i 4 C vann og ved 18 1/min vannflow. Videre har hudoverflaten, medfører slike situasjoner at det ikke foregår noe varmetap til meters dybde vil det respiratoriske varmetapet ved en ventilasjon på 20 1/min og en evner å lede bort betydelig varme via respirasjonssystemet. Under dykking til 150 pustegasstemperatur på 12 C (uoppvarmet pustegass) medføre et varmetap på ca 130- omgivelsene via huden. Når termisk balanse likevel nesten oppnåes (Knudsen et al for å oppnå termisk balanse, er det innført en fysiologisk situasjon som vi ikke er skapt for. Av mulige lokale problemer dette kan medføre er: drakten ikke er god nok. De perifere kuldereseptorene i huden gir raskt signal ved selv ikke gir god nok vannmengde. 1990), skyldes det at den tette pustegassen med høy varmekapasitet som benyttes 40 C inn til dykkedrakten ønsker dykkeren en vanntilstrømning på 23 1/min (± 3,5 1/min) for å få en stabil og komfortabel termisk situasjon i dykkedrakten. Det er verdt Med dagens dykkedrakter viser de tilgjengelige data at selv ved en vanntemperatur på 150 W (Piantadosi et al 1981). Til tross for at dette kan dekke behovet for varmetap regne ca /min. ved dykking dypere enn 150 meter. Til en slik pustegass-oppvarming er det vanlig å å merke seg at de nedenfor angitte verdier ikke dekker kravet til pustegassoppvarming rev. i 8 konstriksj on/tette luftveier effekt på myocardlhjertemuskel. slimproduksj on fra luftveiene

9 (n = 9) Nordsj Øen. I den første tiden etter at varmtvannsdraktene ble innført i Nordsj Øen observerte man når vanntemperaturen ble så høy at skålding var et faktum. Tabell 1. Verdier målt under dykkeoperasjoner på meters og tidvis at dykkerne ble påført en førstegrads forbrenning pga for varmt vann. Dette kan forkiares med at de tilpasset seg/adapterte til det varme vannet over tid og merket ikke Dybde meter meter Teoretisk sett kan det tenkes at dykkedrakter skal kunne benyttes ved dykking i vann med en så høy temperatur at dykkerne må avkjøles. Til dette vil man kunne benytte Verdier målt ombord på dykkefartøy: eksisterende åpne eller lukkede varmtvannsdraktsystem og da for å kjøle dykkeren VarmtvannstilfØrsel 63,8 ± 9,2 1/min 66.0 ± 4.9 /min Varmtvannstemperatur 50,4 ± 2,9 C 52.4 ± 2.6 C heller enn å sørge for oppvarming slik som man tradisjonelt gjør under dykking i Verdier målt i dykkeklokke: I tabell i er det opp gitt temperaturverdier på ulike deler av varmtvannssy stemet ved metningsdykking fra et fartøy i Nordsjøen og i en fjord i 1989 (Knudsen et al 1990). Atmosfæretemperatur 28,4 ± 4,3 C 28.9 ± 1.5 C VarmtvannstilfØrsel 22,6 ± 3,5 1/min 29.9 ± 3.2 1/min (n=69) (n=15) Varmtvannstemperatur 44,0 ± 2,7 C 41.2 ± 2.3 C Verdier målt på dykker Rektal-temperatur 37,7 ± 0,5 C 37.7 ± 0.2 C Pustegass-temperatur li - rev. 13 C 24.6 ± 2.4 C i 9 (n=18) (n=3) (n=39) (n=13) (n=69) (n=15) (n=69) (n=15) (n=68) (n=15) meters dybde i 1989 (n angir antall lock-outs/vanndykk, mens verdiene er oppgitt som gjennomsnittsverdi ± SD). Tabellen er hentet fra Knudsen et al 1990.

10 rev. 3.3 Væsketap under dykking Væsken inne i kroppens celler, intracellulær-væsken, utgjør det medium hvor cellens metabolske prosesser foregår, mens ekstracellulær-væsken (ECV) utgjør det medium som cellen lever i. Forutsetningen for at en celle skal kunne fungere optimalt er at konsentrasjonen av ECVs bestanddeler holdes innen snevre grenser. En av kroppens viktigste funksjoner er derfor å opprettholde slike konstante forhold; en funksjon som har fått betegnelsen homeostase. Kroppens vanninnhold utgjør ca. 57% av kroppsvekten. Endringer i dette vanninnholdet, eller hydreringsgraden, vil kunne redusere eller nedsette viktige funksjoner i kroppens forskjellige organer. Det er f.eks. velkjent at hardt og langvarig muskelarbeid resulterer i et svette-væsketap som igjen vil gi opphav til ikke homeostatiske forhold dersom væsketapet ikke erstattes. I tillegg til at den fysiske arbeidskapasiteten reduseres (Saltin 1964, Åstrand & Rodahi 1986) vil også den mentale yteevnen nedsettes (Sharma et al 1986, Åstrand & Rodahl 1986). Dykking er et annet eksempel på en situsjon som kan gi opphav til ikke-homeostatiske forhold. Den såkalte hyperbar diurese og effekten av immersjon/vektløshet på sirkulasjonssystemet, med bl.a. Økt urinproduksj on, er også veletablert. Resultatet av disse endringene vil i neste omgang kunne gi opphav til en generell, men også lokal, dehydrering. T er et velkjent fenomen (Shiraki et al 1987), Den kanskje mest interessante observasjonen med relevans til dehydrering? hypertermi og dykking er de store kroppsvæsketapene som er registrert etter dykking med den tradisjonelle åpne varmvannsdrakten. Dykking i 3½ time med varmtvannsdrakt i basseng resulterte i vekttap på opptil 3.2 kg, hvorav minst 2.5 kg var svette (Hope & Hjelle 1988). Resten er insensibelt væsketap i utåndingsluften (opptil 0,1 liter/time) og urin. Disse resultatene er senere verifisert i immersjonsforsøk, og viser klart at det produseres mye svette i varmt sjøvann (Hope et al 1990). Enda større væsketap er påvist under operasjonelle dykk; både i metningsdykking og overfiateorientert dykking (Hope et al 1994). Dersom det ikke kompenseres for slike store væsketap, noe som for Øvrig er praktisk umulig eller særdeles vanskelig når dykkeren er i vann, vil både fysisk og mental yteevne kunne reduseres (Sharma et al 1986, Åstrand & Rodahl 1986). Hypertermi vil dessuten kunne utvikles som et resultat av at svetten som produseres nødvendigvis ikke kan fordampe (dykkeren er i vann); en fordampning som normalt fører til varmetap og stabilisering av kroppstemperaturen. I tillegg til et svettevæsketap kan det tenkes at sjøvannet kan ha osmotiske effekter på kroppsvannet. Om ikke nødvendigvis som et generelt osmotisk vanntap over huden, kan det tenkes at det osmotiske trykket kan øke væsketransporten gjennom allerede åpne svettekanaler. Skal man redusere slike markante væsketap kan ulike tiltak iverksettes: - Dykkerne kan svømme tilbake til dykkerklokken og innta drikke underveis i sitt vanndykk/lock-out. i 10

11 3.4 Oppvanningskonsept, utstyr og drakter ECA -systemet Lukket varmtvpnnsvstem er sterkt redusert i forhold til hva man har observert ved bruk av dagens kan benytte en dykkedrakt hvor svetting eventuelt osmotisk væsketap varmtvannsdrakter. Dette krever en videre utredning av forholdet mellom tørr og dykkernes pustegass. Flere ulike oppvarmingskonsept har vært benyttet i dykking, Nedenfor følger en presentasjon av ulike systemer. Flere av de presenterte systemene er uaktuelle i dag. våt eksponering av dykkerens hud. - Fukte - Dykkerne Diving Unlimited International Status: Systemet har ikke vært i bruk det siste 10-året Draktene har også hatt styrkemessige svakheter. Eifaring: Rapportene fra praktisk bruk av systemet har indikert betydelige problemer, spesielt på materialsiden for draktene. Tekstilvevet mellom neoprenlagene har hatt en tendens til å tettes til av urenheter i varmtvannet til drakten. vanntemperatur i drakten slik at stor svetteproduksjon unngås. - Bedre - tørrdrakt drakten - varmtvanntilførsel - klokkemontert - - varmtvannforsyning: energikilde: til mellomlaget består av to neoprenlag med spesielle tekstilvev i mellomlaget saltkrystallisering varmtvannsenhet 1.1 1/min. tube - fiberpels - klokkemontert - strømforsyning: - varmtvannstilførsel: - rev utvikling i denne tidsperioden, og benyttes ikke av land i den vestlige verden. Status: Systemet skal være mer enn 15 år gammelt. Har ikke gjennomgått noen kjent og viser til at flere systemer er kjøpt av russerne og skal være i operasjonell bruk. Eifaring: Systemet er dårlig demonstrert. Fabrikanten hevder at systemet fungerer godt, 6-7 1/min. varmeenhetlpumpe mellomlagsdrakt 120 V suit innerdrakt varmtvannsfordeling i dykkedrakt for dermed å kunne holde en lavere

12 - strømforsyning: dykkerbåret - strømforsyning: - varmtvannstilførsel: - tube-suit - varmeleveranse: - regulering - varmekilde: - fiberpels - kontroll: - dykkerbåret kontrollvalgsmuligheter 440 V, 60 Hz eller 380 V, 50 Hz 2,3 llmin. varmeenhetlpumpe suit - - tube - thinsulate - klokkemontert - varmtvannstilførsel: - tube Andaii Duel innerdrakt Status: Varmeenhetene ble kjøpt som varmesystemer til bruk ved kammerdykking i disse er ikke kjent. GUSIs anlegg i Tyskland. Den praktiske anvendelse skal imidlertid ha vært liten. Den svenske marine kjøpte to sett drakter etter OTS-dykkene. Erfaring fra bruk av Anvendelse av systemet ut over dette har sannsynligvis ikke forekommet. Erfaring: Siste gang dette systemet ble vurdert ifig. vår informasjon, viste systemet seg betydelige problemer med stor oppdrift i den gassfylte tørrdrakten. Utilstrekkelig Erfaring; Systemet ble sist utprøvd under OTS-dykkene i Systemet avslørte tetthet av varmtvannsslanger i tube suit en for å kunne oppnå jevn og komfortabel hudtemperatur. Systemet hadde heller ikke tilstrekkelig fleksibiitet i kontrollsystemet utsatte for lekkasjer. Status: Systemet er ikke kjent å ha gjennomgått noen utvikling siste 10-året. for varmesystemet. Draktene resulterte i en tidkrevende påkledningsprosess og var som en idé mer enn en funksj onell prototyp. Det produkt som ble forsøkt testet for ca. FOA oppvanningssystem Erfaring: Systemet har vært testet av den svenske marine både i laboratorietester og begrenset til grunnere dykking og dykk av relativt kort varighet. i simulerte dykksituasjoner, også i tapt dykkeklokke -situasjon. Resultatene fra disse testene har vært positive. Innvendingene mot test-resultatene vil være at de bare er 10 år siden hadde mange elementære og store mangler. Divematics ltd. - Submersible Divers Heating Unit (SDHU) mellomdrakt stepp på 2 C varmeenhetlpumpe mellomlagsdrakt 2.1 1/min. 115 V suit innerdrakt eller klokkemontert varmeenhet W i 4 trinn hydrogenperoksyd underdrakt rev. 1 12

13 rev. - lukket - neopren - temperaturkontroll - termoelektrisk - lukket - ull-underdrakt med PVC isolerte ledere - fiberpels mellomlagsdrakt - strømforsyning: i prosjektet. suit en suit underdrakt (75 m slanger) - tube - elektrisk tube midlertidig stopp. En videre interesse og satsing fra den svenske marines side synes oppvarmingskonsept. Status: Utvikling av systemet basert på hydrogenperoksyd synes å ha kommet til en ikke umiddelbart sannsynlig. Systemet videreutvikles innenfor Blaavannets varmtvannssystem tørrdrakt som ytterdrakt Watt effekt Elektrisk oppvarmede drakter Erfaring: Draktkonsept bygger videre på bl.a. FOA -oppvarrningssystemet. Det spesielle er den elektriske oppvarmingsenheten og kontrollen for denne. Resultatene Erfaring: All uttesting og utprøving av systemet har vært gjennomført i USA og Canada. Systemet er primært utviklet mhp. lock out fra undervannsbåter. Resultatene må karakteriseres som løfterilce. BES Heating System (Blaavannet) Status: Laboratorietester og grunne dykktester er gjennomført på prototypen med gode så langt synes rimelig gode. resultater. Verifisering gjennom operasjonell bruk (f.eks. anleggsdykking) på noe større dybder vil være neste trinn i prosessen med å klargjøre systemet. 36V DC WINDAKIRN metningsdykking i begynnelsen på 80-tallet. Forslaget ble framlagt for Norske Shell. Utvildingskostnadene ble da angitt i fler-millioners klassen. Norske Shell gikk ikke inn - kan også anvendes som kjølesystem - tørrclrakt som ytterdralct Lockheed Heating System varmepumpe (TE) varmtvannssystem Status: Systemet ble foreslått som utviklingsprosjekt rettet mot offshore dykkerbåret oppvarmingsenhet for oppvarming av vannet til tube for drakten i området C V forsyning transformeres til under 36 V 1 13 suit underdrakt, polypropylen og thinsulate mellomlagstøy

14 C Erfaring: Systemet kan vise til en langvarig, men langsom utvikling, i regi av den britiske marine. Systemet ble demonstrert i forbindelse med OTS-dykkene i Resultatene var akseptable, men systemet forutsatte en kombinasj on av elektrisk og varmtvannsforsy ning: * elektrisk oppvarming for drakten * varmtvann for pustegass- og handoppvarming Status: Utvildingen har fortsatt det siste 10-året, og systemet inkluderer nå også elektrisk oppvarmede hansker (utviklet for kjøttindustrien). Raychem/Viking - elektriske halviedere (selvregulerende) isydd underdrakten - strømforsyning: 24VDC Erfaring: Systemet var en idé mer enn en prototyp, og har aldri blitt prøvd av en dykker i vann. Halvlederne tålte i liten grad å bli bøyd, og man fikk kortsiutning i en tidlig fase av testingen. Status: Ingen videreutvilding av dette konseptet de siste 10 år Åpne vprmtvannsdrakter FCO (Finn Chr. Olsen a.s) - varmtvannstilførsel: /min. - spesiell: innfelte fordelingsslanger Erfaring: Grundig testet de siste 10 år, og benyttes i dag av den britiske og den australske marine. Status: økende markedsandel også i Nordsjøen. Ikke rapportert om alvorlige svakheter ved systemet. Markedsføringen av drakten synes forsiktig. Octares/S aga - varmtvannstilførsel: 2-2,5 1/min. rev. Erfaring: Meget gode resultater fra dype verifilcasjonsdykk i våtkammer. Status: Ikke rapportert om ny utvilding. Har hittil bare vært benyttet av Comex. Høy pris en vesentlig begrensende faktor for Økt markedsandel. Diving Unlimited International Ltd. (DUI) - varmtvannstilførsel: /min. - spesiell: Tcrushed neopren Erfaring: DUIs drakter leveres som ulike modeller, både Industrial og Non Return Valve Suit. DUI har hittil vært eneste produsent som har levert draktmodeller i i 14

15 Divematics Ltd. Erfaring: En tradisj onell varmtvannsdrakt med dårlige resultater fra bassengtesting på NUTEC. Elementære problemer/svakheter ved varmtvanns-splitterblokken, som konseptet. indikerer en uferdig prototyp. - varmtvannstilførsel: - spesiell: Status: På verdensbasis den dominerende produsent av varmtvannsdrakter i dag vest for bedre halstetting Ilmin. 30 rev. i 15 Når det gjelder tube-suit er det i dag ingen som er klar til operasjonell bruk. FCO og DUI, der DUI er dominerende. På norsk sokkel er det hovedsakelig to varmtvannsdrakter som er i operasjonell bruk - marked innenfor overflateorientert arbeidsdykking. Også her eksisterer det et klart behov for aktiv oppvarming, men bare unntaksvis nyttes slike systemer. De lukkede varmtvannssystemene ( tube suits ) vil derimot kunne finne et mulig Basert på antakelse om dykkeindustriens normale konservatisme overfor nytt utstyr, operasjonell metningsdykking. En viktig faktor i denne sammenheng vil kunne være varmtvannssystemenes utilstrekkelighet at de føler et sterkt behov for å forlate dette at dykkeindustrien så langt ikke har hatt en så sterk opplevelse av de åpne kan et innsalg av tube suit -systemene bli tungt og vanskelig med tanke på CO2 som isolasjonsmateriale har vært testet ut og forkastet pga. sårdannelser på huden. tørrdraktsystem. Det vil ellers oppstå problem med varmetapet. Dette vil være noe rifter ol. i drakten må arbeidet avbrytes. Pga. denne sårbarheten har drakten hatt en av at hele draktsy stemet holdes tørt, som ved de lukkede varmtvannssy stemene. Ved Elektriske drakter var i bruk i Frankrike tidlig på 70-tallet, men dette konseptet ble vraket pga. negative erfaringer med strømbrudd og brannskader. En er her avhengig redusert driftstid. Royal Navy har jobbet videre med konseptet, men det er i dag ingen elektrisk oppvarmede drakter i operasjonell bruk. De elektriske systemene er et forskjellige typer isolasjonsmateriale, bl.a. silikon som har vært et vellykket konsept. Tørrdrakten har også et oppdriftsproblem. avhengig av isolasjonen utenpå det aktive varmeelementet. Det har vært forsøkt med betydelige kvalitetskontroll-problemer, idet betydelig variasj on er konstatert i drakter chrushed neopren, med knuste luftbobler i neopren. Draktproduksjonen har vist som modellmessig skulle være identiske. Status: Rapportert solgt til dansk dykkeindustri midt på 80-tallet.

16 3.5 Fordeler og ulemper ved ulike draktkonsept Tabell 2. Fordeler og ulemper med åpen varmtvannsdrakt, lukket varmtvannsdrakt og elektrisk drakt. ÅPEN VARMTVANNS- LUKKET ELEKTRISK DRAKT DRAKT (VÅT) VARMTVANNSDRAKT TUBE SUlT (TØRR) Fordeler Fordeler Fordeler - kjent teknologi - ingen/liten - raskere responstid - dykkerne liker den - kontaminering god tillit - krever mindre varme- ellers som for tube - tåler skader tilførsel suit - risikofritt (dybdeavhengig) - lite avbrudd pga. - fysiologi - bakterie draktproblemer flora?/dehydrering? - lave investeringer i - mindre krav til drakten handlingsystem, mindre - energibearbeiding kabel ombord - raskere responstid? - lite servicekrevende for - tilpasning ikke drakt trykkavhengig - hudsirkulasj onseffekter Ulemper Ulemper Ulemper - tilpasningsproblemer - ikke i operasjonell bruk - finnes kun på - største energitap direkte - utviklingskostnader prototypestadiet til vann - oppdrift - mulighet for - energikrevende - ikke urineringsmulighet elektrisk sjokk - kontamineringsproblem - mindre komfort - brann - fysiologi - bakterie- - mer komplisert /eksplosjonsfare flora?/dehydrering? pådressing - negativ effekt på - risiko - oppdrift, vekt håndteringssystem - mer servicekrevende ellers som for tube - langsomt responderende - større avbruddsrisiko suit 11 system - høye investerings - plasskrevende kostnader - dyre innretninger på - brannskader? system - nådd yttergrensen av varmevekslerkapasitet - dekompresj onsrisiko - avbrudd pga. problemer/ fluktuasjoner med varmtvannstilførsel (110w) og temperatur rev. i 16

17 4.2 Arktiske forhold et oppvarmingssystem. 4.1 Romfart Oppvarmingssystem fra andre ekstreme arbeidsmiljø har vært vurdert, men overføringsverdien til dykking vurderes som liten. Innen romfart er tube suit-konseptet i bruk. Utover dette er det ingen relevans for dykking. I romfart benyttes drakt til å kjøle ned astronauten heller enn å fungere som rev. i 17 oppvarmecle luften distribueres via kanaler til innerbekledning, hansker og fottøy ved Alcatels Heat Pack er utviklet for å varme opp luft ved forbrenning av kull. Den ikke anvendbart i dykking. Det finnes et kjent produkt på det norske markedet hvor aktiv oppvarming er benyttet. hjelp av en batteridrevet vifte. Pga forurensninger fra energildlde vurderes utstyret som Under arktiske forhold er det vanlig passiv bekledning som er i bruk, og overføringsverdien her er enda mindre. 4 OPPVARMINGSSYSTEM I ANDRE EKSTREME ARBEIDSMILJ0

18 Energikildene må være for hånden når en trenger dem. For statiske installasjoner slik stasjonær kilde, slik som et kraftverk eller et gassverk, hvor leveransen genereres kontinuerlig og gjøres tilgjengelig for forbruk i samme øyeblikk. disse sammenhignes med den konvensjonelle metoden, varmtvann fra overflaten. som bygninger, fabrikker eller lignende er det tilstrekkelig å være tilknyttet en I denne del drøftes alternative energikilder for oppvarming av dykker/dykkeklokken, 5.1 Energikilder rev. i 18 Dersom lagerplass ikke er et problem, er hydrogen forbrent i oksygen det mest energirike brennstoff per vektenhet som finnes. Dette brukes i flytende form i rakettmotorer for romfart. et større prosentvis innhold av hydrogen som er meget lett og energirikt. energi pr vektenhet, men har lavere tetthet slik at lagringsvolum Øker. Dette skyldes De lettere typene er gasser under atmosfæretrykk og -temperatur. Disse inneholder mer pentan. Det er ingen tilfeldighet at de fossile brennstoffene er egnet for bruk i biler, luftfartøy lagres i enkle beholdere ved atmosfæretrykk. Dette gjelder hydrokarbonene tyngre enn og skip, de er nemlig energirike, både pr vektenhet og pr volumenhet, og de fleste kan Den mest anvendte form for transportabel energi idag er fossile brensel. Disse avgir varme når de forbrenner i en atmosfære som inneholder oksygen. De fossile brennstoffene består av hydrogen og karbon, såkalte hydrokarboner, som under forbrenning danner produktene vann og karbondioksyd. Brennstoffer krever sin del av motoreffekten for å kunne medflyttes (såkalt add-on effekt). I mobile enheten selv og brukes når det behøves. Dette er hovedspørsmålet: Hvor mye energi kan medbringes? Dette bestemmes av vekt og volum på energilageret, som også tillegg kommer betraktninger om energilageret er sikkert, dvs, om det medfører risiko for omgivelser eller personell. For mobile enheter må energien lagres på en fornuftig måte, slik at den fraktes av den 5 ENERGIKILDER OG ENERGIBEHOV

19 Metan CH4 55,9 16,8 Propan C3H8 49,9 25,3 type pr vektenhet per volumenhet [MJ/kg] [MJIIiter] Brennstoff Kjemisk formel Energi innhold Energi innhold Hydrogen H2 121,4 0,0108 *) rev. i 19 oksygen avgir varme, ca. 2,87 MJIkg og 3,73 MJ/liter. Spaltingen kan kontrolleres oksydant for vanlige brensel f.eks. i torpedomotorer. katalytisk, pga. stoffets ustabile tilstand. Hydrogenperoksyd har også vært brukt som Et selvreagerende stoff er hydrogenperoksyd H202, som ved spalting til vann og hvor salpeter avgir oksygen ved oppvarming/støt og de to siste stoffene er brensel. Sprengstoff inneholder lite energi, men kan til gjengjeld avgi hele denne på svært kort tid. Den enkleste type sprengstoff er svartkrutt, som består av kalisalpeter, kull og svovel, Det finnes selvoksyderende drivstoff, eller stoffer som spaltes og avgir varme og gass. rakettdrivstoff (fast brennstoff). hurtigreagerende drivstoff. De noe mer langsomtbrennende stoff benyttes som det om å gjøre å kontrollere hastigheten de reagerer med. Sprengstoffer er store mengder varme. Varmen forårsaker videre spaltning/reaksj on samt at gass- eller andre forbrenningsprodukter utvider seg og et arbeid kan utføres. For slike stoffer er av en blanding av to komponenter som virker ved at molekyler reagerer og frigjør Disse inneholder alt som skal til for å vedlikeholde reaksjonen. Som oftest består de Selv oksy derende eller -reagerende drivstoffer. Karlebo håndbok Kaii,on 33,9 MJIkg + (hydrogen - oksygenæ) 121,4 MJ/kg + svovel 10,4 MJIkg - vann 2,5 MJ/kg. Kilde: ) (iass med lavt kokepunkt. Kan lagres i (rykkflaske, kryogenislr (oepunt -29 U) eller i klystaligitter **) Naturgass (Liquid Nalural Gas) med energi innhold beregnet fra foibrenningsfoimel: Pr molekylvekt beholder. Oktan C8H18 47,8 36,7 Hexan C6H14 48,2 32,0 Heptan (bensin) C7H16 48,0 32,3 Tabell 3. Illustrativ sammenligning av ulike typer brennstoff.

20 Brennstoff Kjemisk formel Energi innhold Energi innhold Krvstallgitterenergi (Påsche 1994) peroksy d Hydrogen- H202 2,87 3,73 [MJIkg} *) [MJ/literl *) type per vektenhet per volumenhet rev. i 20 der Tv er det varme lagers temperatur i K, og Tk tilsvarende for det kalde lager. Med fl = Tv/(Tv-Tk) kjøleskapet, det kalde lageret) litt kaldere, og en mindre mengde vann relativt sett mye varmere (utenfor kjøleskapet, det varme lageret) ved å tilføre en viss mengde energi. Virkningsgraden for en varmepumpe regnes ut som følger: I varmepumpen gjøres en stor (ubegrenset) mengde kaldt sjøvann (tilsvarer inni tilføres ved å drive pumpenlkompressoren som driver mediet rundt i systemet. skapet inntil termisk balanse ved varmelekkasje gjennom vegger og karmer. Arbeidet baksiden av skapet) der varmen avgis til luften i værelset. Temperaturen synker inni innenfra beholderen (via evaporatoren) og via ventilen ut til kondensatoren (på en evaporator (fordampingsenhet), en strupeventil og en kondensator, suges varmen pumpe en flyktig væske som freon gjennom et kretsiøp som inneholder en kompressor, Prosessen er kjent fra et kjøleskap. En beholder er isolert fra omgivelsene. Ved å varmemaskiner er det omvendt). Carnot syklus, dvs, en varmemaskin der energi tilføres for å drive en prosess der varme tas fra et kaldt reservoar og pumpes til et varmt reservoar (i de fleste andre En varmepumpe er en termodynamisk maskin som opererer etter en såkalt reversert Varmepumpe og avgir varme. Energitettheten til lageret er 2,16 MJfkg (Hope et al 1988). Denne effekten er benyttet i det såkalte ECA-sy stemet, der en saltløsning krystalliseres til -18 C). Energibalansen opprettholdes ved at det motsatte, krystallisering, avgir den vann (kuldeblanding av smeltende snø og tørt salt, start temp. 0 C, slutt temp C Energien må tilføres fra omgivelsene når et salt skal f.eks. løses opp i en væske som For å spalte stoffet opp, må det tilføres energi. Denne energien kalles gitterenergi. samme energien tilbake til omgivelsene. forskjellige atomtyper. Den ene atomsort er således anion (negativt) og den annen kation (positivt). den elektrostatiske tiltrekning mellom ionene i saltet. lonene utgjøres av saltets De fleste saker har et såkalt ionegitter. Dette gitteret holdes fysisk sammen bl.a. av Tabell 4. Energiinnhold pr. vekt- og volumenhet av hydrogenperoksyd.

21 kjeleinntaket, som er termostatstyrt. Termoelektrisk varmepumpe overføres til et vanlig kjelebasert varmtvannbasert sentralvarmesystem før i grunnfjell eller bruk av sjøvann der bygningene er nær sjø eller vassdrag. Varmen kw i varmepumpen får en ut 6,05 kw, ideelt sett. I praksis vil virkningsgraden være Endel borettslag og industribygg har installert varmepumper, der vann sirkuleres i hull 3-5. rev. i 21 vil kunne sammenlignes med de fossile drivstoffene. utlading reverseres prosessen. Blyakkumulatoren er meget driftssikker og billig å behov i de fremtidige elektriske bilene. Det er imidlertid usannsynlig at energitettheten foregår imidlertid en storstilt forskning på bedre og lettere batterier for tiden, pga Den mest vanlige type batteri brukt idag er blyakkumulatoren, der elektrolytten er produsere, den er imidlertid tung, lite energitett og ikke særlig miljøvennlig. Det svovelsyre. Ved lading omdannes vann og blysulfat til bly, blyoksyd og syre, ved genererer en strøm, som brukes for å drive et elektrisk apparat. mellom to materialer (metall eller halviedere) som er forbundet gjennom en eiektrolytt Batterier er en annen måte å lagre kjemisk energi på, der den galvaniske spenningen Batterier kompakt. Produktet er utviklet for dykkeroppvarming av Lockheed Engineering & spenning til modulet føres varmen fra den kalde siden i varmeveksieren til den varme. Sciences Laboratory, USA. innmontert i en varmeveksier mellom den varme og kalde siden. Ved å tilføre en kondensering av væsker er eliminert og erstattet av et termoelektrisk modul, som er Ved å være såkalt solid state elimineres bevegelige deler fra varmepumpedelen, og reduseres til pumping av kaldt og varmt vann. Den vil således kunne bygges meget En annen varmepumpe er en såkalt termoelektrisk type, der fordampning og klokkevann) fås en virkningsgrad på 6,05. Dette vil i praksis si at ved å putte inn i en kald og varm temp på henholdsvis 278K og 333K (5 C sjøvann og 60 C

22 sølvklorid Bly-syre Pb -H2S0 Magnesium- Mg - AgC1 0,45 0,8 4 0,11 1,2 [MJ/kg] [MJIllter] Tabell 5. Energiinnhold pr vekt- eller volumenhet av ulike batterityper. Nikkel-kadmium Ni - Cd 0,18 1,6 per vektenhet per volumenhet c rev. i 22 vil således foregå med bruk av vann. benyttet (muligens i en forbedret utgave). Den siste transporten av varme til dykkeren I diskusjonen nedenfor er det forutsatt at varmtvanns dykkerdrakter fremdeles blir 5.2 Energiens anvendbaiiiet -vannegeneratorer umuliggjøre kommersiell bruk. isotopmateriale omdannes til elektrisitet. Slike pakker benyttes bl.a. i romsonder. Prisen og tilgjengeligheten på slike kraftpakker samt krav til sikring er ansett å Små og lette kraftpakker kan lages, der stråling og varme fra en mindre mengde og tunge, bl.a. pga de strenge kravene til strålings og lekkasjesikring. for å drive en dampturbin. Slike stasj onære eller skips kraftpakker er temmelig store Fisjonsreaktorer benyttes i kraftverk og i større militære ubåter, der damp genereres er enorm i forhold til kjemisk energi. Atomenergi (eller kjernekraft) dannes ved fisjon (spalting) av atomer av tyngre varmeenergi. Mengden av energi frigitt i forhold til vekten av det spaltbare materialet elementer til lettere typer elementlisotoper samt elementærpartilder, stråling og Atomenergi plass og kapasitet fra annet utstyr, foruten add-on TM effekt. bruken i de fleste fartøyer, unntatt kanskje ubåter, der en trenger ballast uansett. For de fleste fartøyer er også Økningen av energilagerets volum en ulempe. Dette tar Som en kan se av tabellen, er batteriet et ganske tungt energilager. Dette hindrer også - Utregnet pä grunnlag av metallets teitbet illustrasjon. (Smith 1993). elelctrolyltvelct neglisjert, saledes lconsevative tall. M kun brukes som Litiurn-luft Li -02 1,44 0,8 oksy gen Aluminium- Al ,08 2,8 type (i praksis) (anslått) *) Batten Kjemisk bet. Energi innh. Energi innh.

23 rev. Nedenfor nevnes endel metoder for å forbedre varmetransporten til dykkeren. Det er gitt en meget enkel kvalitativ vurdering av sikkerheten og anvendbarheten til metodene. Denne må kun brukes som illustrasjon. Forbrenningsmotoren Varme kan genereres ved at kjølevarmen fra motoren utnyttes ved å sirkulere vann eller andre flytende medier. Denne energien vil være gratis (se Del 1), dersom motoren likevel skal drives, f.eks. til å drive en generator eller en thruster. Varmen kan dermed like godt transporteres ned til dykkerne, den er overskuddsvarme som må dumpes uansett. Motoren kan drives på fossile og kunstige drivstoffer, inkludert gasser. Motoren må drives på overflaten, den tar oksygen fra atmosfæren. Problem/risiko: Lav, kjøring foregår på oveiflaten, en vil ha muligheter til å kjøre flere motorer som redundans. Det har vært gjennomført prosjekter der motoren modifiseres, slik at den kan kjøres under vann med en kunstig atmosfære tilsatt 20 % oksygen. Prosjektet heter dieselen. Her er atmosfærens nitrogen erstattet av argon, en edelgass som vil være upåvirket av forbrenningsprosessen. Eksosen blir her resirkulert ved å tørkes og renses for CO2, tilsettes nytt oksygen og tilbakeføres til motoren. Metoden tillater generering av mekanisk energi på stedet, men har ikke fått noen praktisk utnyttelse. argon Problem/risiko: Relativt høy, ettersom kjøring foregår under vann, medfå muligheter til å reparere eller restarte ved problemer. Systemet må ha en back-up. Fyrkjel. En oljefyrt kjele kan benyttes med god virkningsgrad dersom den er riktig konstruert og har en konstant utnyttelsesgrad. Den kan også drives på fossile og syntetiske drivstoffer, inkludert gasser. Den vil også måtte sirkulere en væske eller gass for å transportere varmen dit den trengs. Den har imidlertid samme ulempe mht. at den trenger oksygentilførsel for å forbrenne drivstoffet, og dermed kan den kun brukes på overflaten. Problem/risiko: Lav, kjøring foregår på overflaten, en vil ha muligheter til å kjøre flere kjeler som redundans. En fyrkjel som brukes under vann, er Kockums Sterlingmotor brenner. Denne benytter dieselolje og flytende oksygen som pumpes inn i et forbrenningskammer og brenner under trykk. Eksosen går ut til sjø via en varmeveksier, drevet av forbrenningstrykket. Siden det ikke er mekanisk energi det er behov for, kan selve Stirlingmotoren utelates. (Stirlingmotoren er nå i drift som undervanns fremdriftsmotor for ubåter bl.a. for det svenske og australske ubåtvåpen, og gjør det mulig å oppholde seg lang tid under vann). 1 23

24 og plass. Alternativet er å ta med energien ned i form av batterier. Dette vil kreve ekstra vekt Overnevnte brenner kan bruke hydrogenperoksyd som oksydant. Elektrisk kjele Under forutsetning av at man kan føre nok strøm ned gjennom umbilicalen, vil en el kjele med en høy virkningsgrad kunne varme opp sjøvann på eller i klokken. rev. i 24 enn nok energi tilgjengelig. Forutsatt at man kan bygge i passe størrelser, vil en kjernedrevet kraftpakke ha mer Kjernekraft aluminium). Pga. lavt kokepunkt er det antagelig lettest å lagre gassen under trykk. tilgjengelig fra overflaten. En kontrollert forbrenning gjennom katalysator kan dermed gjennomføres (Luther 1991). Det er imidlertid mulig å bruke hydrogen som pustegass, og dermed kan en ha denne Hydrogen er en gass som kan lagres flytende, under trykk og i krystallgittertank (f.eks. Katalvtisk forbrenning av hydrogen med metan og oksygen har gitt over 50 % virkningsgrad. ved lav temperatur. Dette er en metode som har en meget høy virkningsgrad. Forsøk kroppen til en organisme: Varme dannes ved at et hydrokarbon forbindes med oksygen Et relativt nytt begrep er brensel-cellen, som virker etter samme prinsipp som i Brensel-celle omdanne kjemisk energi til varme (Påsche 1994). Et varme-element som spalter hydrogenperoksyd på en kontrollert måte vil kunne Hvdrogenperoksyd varme-element. den ekstra oksy gentanken installert. En slik dieselbrenner ville kunne utnytte potensialet til de fossile brennstoffene, med

25 Termoelektrisk Antatt god Middels På klokke Fyrkjele Meget god Liten Skip maskinrom El-kjele, kabel Middels/god Middels På klokke type dnftsikkerhet forb. med bruk Varmegenerator Teknisk Relativ risiko Kommentar Forbrenningsmotor Meget god Liten Skip maskinrom rev. i 25 **) Hydrogen i gassform, normalkubikkmeter. Som Hydrelioks, med 4 % H2 tilsvarer dette normalkubikkmeter. *) En slik el-kabel vil, ved 320 kw, 900v, 3-faset, 200A gi en 3 x 95 mm 2 kabel, ylterdia ca. 36 mm. OBS: Kun som illustrasjon. Vekt/volum pä drivstoff er ikke komgert for medium virkningsgrad. 2 Diesellbrenner < 100 0, , under vann 6 Katalytisk H2 < 100 0, **) under vann 7 Kjemekraft < 100? i generator ukjent under vann 3 El-kabel/kjele < 200 n/a n/a ovenfra *) 5 Blybatteri/kjele < under vann 4 H202/varme-elem. < under vann 1 Diesellmotor < ,82 0,94 ovenfra [kg] [tonn] [m3] Nr Medium Generator Kilde vekt Kilde vol Kommentar Tabell 7. Estimat over vekt og volum for ulike varmegeneratorer og energilagre. energimengde på 10,24 MWh (megawatt-timer), eller 36,9 GJ (gigajoule), som eventuelt må medbringes. vare ett klokkeløp + 24 timer reserve = timer = 32 timer. Dette gir en Som en illustrasjon er effektbehovet fra Del i benyttet: 320 kw. Denne effekten skal varmegeneratorer og energilager for de forskjellige oppvarmingsmetodene. I tabellen nedenfor er det satt opp et enkelt estimat på vekt og volum på En enkel, estimert kvaiitativ vurdering. Mä kun brukes som illustrasjon. Kjernekraft Meget god Liten Dyr, strenge regler mht.. Katalytisk H2 Meget god/god Liten Ikke-eksplosiv Hyd.peroksyd Middels/god Middels På klokke Brensel celle Ukjent Ukjent Nytt produkt puste-mix håndtering risiko forbundet med bruk.. Tabell 6 Evaluering av ulike varmegeneratorer mht teknisk driftssikkerhet og

26 energi. I så henseende er skipsmaskinens kjølevarme en overskuddsressurs som likevel vurdert. varmtvannsdrakten, ettersom prisen for dens bruk er at den medfører en sløsing med være medbragt og genere res under vann. Dette illustrerer svakheten ved Den termoelektriske pumpen (ikke i tabell) sin fordel er at den henter varme fra skal dumpes, og løsningen ligger ved en optimalisering her. Dette anbefales videre igjen. å ferdigutvikle for noen år siden. Vi vurderer det likevel som interessant å vurdere sjøvann og tilført energibehov gjennom kabel reduseres. Konseptet var vurdert som dyrt En kan se fra overstående tabell at energilageret vil ta meget stor plass dersom det skal rev. i 26 Fremdriftsmaskineriet kan være diesel-elektrisk eller direkte drevet. Det førstnevnte overfører kraften fra maskinen via en generator, som driver propellene ved hjelp av en under fart. å utnytte motorkapasitet bedre. Dette maskineriet er i dnft vanligvis kun når båten er elektromotor. En har med et slikt system en stor grad av fleksibilitet, og det er mulig oppvarming og elektrisitet ombord. 3) flere mindre maskiner fra ) 2 x 1000 kw thrustere, kw som genererer strøm for lys, 1) 2 x 3000 kw fremdriftsmaskiner, og Et typisk maskinrom for et DP forsyningsfartøy består bla. av 3 typer maskinen: som inneholder et komplett kammersystem og en eller flere klokker. Alle slike fartøy Dykking foregår fra et Diving Support Vessel (DSV), som er et skip eller en rigg genererer kraft ved bruk av forbrenningsmotorer av forskjellig type (det er mulig at enkelte skip av militær opprinnelse drives med kjemekraft, neglisjeres her). Energikilden er derfor olje (diesel) i form av en bunkerstank som inneholder en viss mengde kjemisk energi. Maskinrpm hvordan denne bringes ned til dykkeren. Det er også sett på hvordan energien fordeles underveis, og hvor effektiv benyttelsen av denne er. Det gis også et forslag til en enkel forbedring av eksisterende system. I denne delen diskuteres det hvordan energien disponeres i dykkefartøyet pr. idag, og 5.3 Energikonto Brukt som nødaggregat som skal drive oppvarming av atmosfæren inne i klokken, vil mulighetene være tilstede for flere av metodene ovenfor, ettersom effektbehovet vil bli redusert fra 320 kw til ca. 1-5 % av dette. Energilager og volumer blir således mer håndterlige. Følgende metoder bør i så fall vurderes: Stirling-brenneren, hydrogenperoksyd (også som oksydant), og katalytisk forbrenning av hydrogen. KONKLUSJON