Duurzame installatietechniek op nieuw marineschip Zr.Ms. Den Helder

In februari van dit jaar tekenden Defensie en scheepsbouwer Damen het contract voor de bouw van het Combat Support Ship (CSS), Zr.Ms. Den Helder. Voor de realisatie van de HVAC-installaties werkt Damen samen met Heinen & Hopman. Daarbij ligt een specifieke focus op duurzaamheid. Zo wordt warmte hergebruikt, is free cooling toegepast en wordt het luchtbehandelingssysteem gestuurd op basis van CO₂, temperatuur en luchtvochtigheid.

Zr.Ms. Den Helder wordt een bevoorradingsschip dat andere marineschepen op zee moet kunnen voorzien van brandstof, voedsel en munitie. Projectleider van het CSS bij de Defensie Materieel Organisatie (DMO) Glijn van Marion: ‘Hoewel dit schip specifiek is bedoeld om te bevoorraden op zee, moet het óók bestand zijn tegen diverse gebeurtenissen die kunnen optreden in gevaarlijk gebied. Daarom zal het volgens militaire specificaties worden gebouwd.’

HVAC Zr.Ms. Den Helder

Voor de vele installaties op het schip werkt scheepsbouwer Damen met een voor hen vertrouwd portfolio van bedrijven en kennisinstellingen (de ‘Gouden Driehoek’). Met deze partners zijn al eerder afspraken gemaakt wat het proces van ontwerp tot oplevering vereenvoudigt. Zo is Heinen & Hopman een vaste partner wanneer het aankomt op de realisatie van HVAC-installaties – verwarming, ventilatie, airconditioning en koeling.

Met dit bedrijf is eind maart een overeenkomst gesloten. Eric van Dijk, Senior Marketing & Communication Specialist: ‘Wij zijn gespecialiseerd in de installatie van HVAC-systemen op alles wat vaart en drijft en al vanaf 2002 vaste onderaannemer van Damen Schelde. Onze maritieme klimaatsystemen zijn dan ook te vinden op praktisch alle bovenwaterschepen van de Koninklijke Marine.’

Uitdagingen

Ten opzichte van HVAC in de bebouwde omgeving worden er aan de installaties op specifiek een marineschip extra eisen gesteld. De schokbestendigheid moet bijvoorbeeld hoog zijn om weerstand te bieden aan de relatief hoge G-krachten die optreden wanneer het schip op de golven ‘klapt’. Verder moet het schip bij een inslag van een projectiel operationeel te blijven.

Om dit te waarborgen is onder andere het koudwatersysteem dubbel (redundant) uitgevoerd. Tevens worden specifieke eisen gesteld aan de luchtfiltersystemen die in staat moeten zijn om bestanddelen uit de lucht te filteren die vrijkomen bij nucleaire, biologische en chemische oorlogsvoering.

Michel Veltman, Sales Manager bij Heinen & Hopman: ‘Ten opzichte van HVAC in gebouwen heb je bij schepen bovendien te maken met een bewegend object. Op voorgaande schepen is gebleken dat bij specifieke snelheden in combinatie met een bepaalde windrichting, de kans bestaat dat uitlaatgassen – inclusief NOx, fijnstof en roetdeeltjes – via de luchtinlaat in het schip terecht komen. Dit probleem is deels opgelost door goede filters toe te passen, maar voorkomen is natuurlijk altijd beter.’

Hij vervolgt: ‘Om die reden worden booster-ventilatoren in de uitlaten geplaatst waardoor de uitlaatgassen hoger de lucht worden ingeblazen. Op basis van CFD-analyses hebben we in het ontwerp vervolgens luchtin- en -uitlaten op andere locaties aangebracht of zijn de openingen in een andere richting georiënteerd.’

‘Maar ook dán geven de CFD-analyses aan dat uitlaatgassen nog steeds in het schip terecht kunnen komen. Om dit te voorkomen, is een aantal luchtinlaten aan beide zijden van het schip aangebracht en voorzien van detectie. Wanneer de ene inlaat uitlaatgassen detecteert, zal het systeem automatisch overschakelen naar de andere inlaat.’

Duurzaamheid

Onder andere naar aanleiding van de Operationele Energiestrategie – zo effectief als nodig, zo duurzaam als mogelijk – die Defensie in 2015 publiceerde, wordt ook bij de HVAC-installaties ruime aandacht besteed aan duurzaamheid. In het kader van koelen en verwarmen wordt bijvoorbeeld gebruikgemaakt van de warmte die in de machinekamer door de grote Wärtislä-dieselmotoren wordt geproduceerd. Motoren die overigens in het Guinness World Book of Records erkend zijn als ‘s werelds meest efficiënte viertakt dieselmotoren. Verder is de luchtbehandeling efficiënter door toepassing van een variabel volume systeem met naverwarming waarbij wordt geregeld op temperatuur, luchtvochtigheid en CO₂-gehalte.

Veltman: ‘Tevens maken we gebruik van free cooling. Bij lage zeewatertemperaturen blijven de koudwatermakers buiten bedrijf en koelen we direct met zeewater. Het gaat dan vooral om het koelen van de E-apparatuur (datacenters). Waar wél de koelinstallatie wordt ingezet, wordt gebruikgemaakt van een koudemiddel met een laag Global Warming Potential. Bovendien zijn nieuwe technieken gebruikt om onze elektrische systemen zo energiezuinig mogelijk te laten draaien wat onder meer bij de airconditioning – één van de grootste energiegebruikers aan boord – zoden aan de dijk zet.’

Onderhoud

Tot slot wordt binnen de Marine steeds breder gebruikgemaakt van condition based maintenance of zelfs predictive maintenance. Kort gezegd wordt bij dit type onderhoud een grote hoeveelheid relevante data verzameld die – na analyse – informatie geeft over de onderhoudsbehoefte van een systeem of component.

Bij Zr.Ms. Den Helder is het mogelijk data te verzamelen die aangeven wanneer de filters verzadigd dreigen te raken of wanneer het nodig is het koel-leidingwerk te reinigen van aanslag (fouling). Door tijdig onderhoud te plegen wordt al snel energie bespaard omdat pompen, ventilatoren of compressoren dan niet onnodig hard hoeven te draaien. Het voorkomt bovendien onverwachte storingen en ongeplande stilstand.

2024

Van Dijk: ‘We zitten op dit moment volop in de ontwerpfase. Dat betekent dat we nu vooral bezig zijn om gezamenlijk eerst de grote lijnen en vervolgens de detaillering van de installaties te bepalen. Alles wordt 3D gemodelleerd, waardoor je tijdens de bouw van het schip voor veel minder verrassingen komt te staan. Daarbij is het goed dat we als installateur direct in het beginstadium al mee aan tafel zitten. Dit voorkomt dat achteraf zaken moeten worden veranderd omdat het eventueel niet past met de installaties. In 2024 moet het schip worden opgeleverd.’