ISO 15138:2018
(Main)Petroleum and natural gas industries — Offshore production installations — Heating, ventilation and air-conditioning
Petroleum and natural gas industries — Offshore production installations — Heating, ventilation and air-conditioning
This document specifies requirements and provides guidance for the design, testing, installation and commissioning of heating, ventilation, air-conditioning and pressurization systems, and equipment on all offshore production installations for the petroleum and natural gas industries that are new or existing, normally occupied by personnel or not normally occupied by personnel, and fixed or floating but registered as an offshore production installation. This document is normally applicable to the overall facilities. For installations that can be subject to "Class" or "IMO/MODU Codes & Resolutions", the user is referred to HVAC requirements under these rules and resolutions. When these requirements are less stringent than those being considered for a fixed installation, then it is necessary that this document, i.e. requirements for fixed installations, be utilized.
Industries du pétrole et du gaz naturel — Plates-formes de production en mer — Chauffage, ventilation et climatisation
Le présent document spécifie des exigences et fournit des lignes directrices pour la conception, les essais, l'installation et la mise en service de systèmes et d'équipements de chauffage, de ventilation, de climatisation et de pressurisation sur toutes les installations de production en mer pour les industries du pétrole et du gaz naturel qui sont: nouvelles ou existantes, normalement occupées par du personnel ou bien non normalement occupées par du personnel, fixes ou flottantes, mais enregistrées comme installation de production en mer. Le présent document est normalement applicable à l'ensemble des installations. Pour les installations pouvant être soumises aux exigences de la «Classe» ou des «Codes et résolutions IMO/MODU», l'utilisateur est renvoyé aux exigences HVAC qui relèvent de ces règles et résolutions. Si ces exigences sont moins strictes que celles prises en considération pour une installation fixe, il est alors nécessaire que ce document, c'est-à-dire les exigences pour les installations fixes, soit utilisé.
General Information
- Status
- Published
- Publication Date
- 07-Jun-2018
- Technical Committee
- ISO/TC 67/SC 6 - Processing equipment and systems
- Drafting Committee
- ISO/TC 67/SC 6 - Processing equipment and systems
- Current Stage
- 9093 - International Standard confirmed
- Start Date
- 25-Sep-2023
- Completion Date
- 07-Mar-2026
Relations
- Effective Date
- 12-Feb-2026
- Effective Date
- 03-May-2014
Overview
ISO 15138:2018 - Petroleum and natural gas industries - Offshore production installations - Heating, ventilation and air‑conditioning (HVAC) - specifies requirements and guidance for the design, testing, installation and commissioning of HVAC and pressurization systems on offshore production installations (new or existing, fixed or floating registered as production installations). The standard is applicable to normally occupied and unoccupied areas and is intended as the overall facility HVAC reference; where Class or IMO/MODU codes apply the user is directed to those rules but should apply ISO 15138 when they are less stringent.
Key technical topics and requirements
- Design basis and philosophy: development of a clear HVAC design basis, prioritizing simplicity and passive systems, robustness, diagnostics, sparing and maintainability.
- Ventilation & pressurization: guidance on natural and mechanical ventilation, pressurization systems, and air‑change considerations (AC/h) relevant to living quarters, process areas, temporary refuge and emergency spaces.
- Hazardous area interfaces: hazardous area classification and the role of HVAC in controlling vapour accumulation and maintaining safe zones; coordination with IEC 60079 series and API/IMO guidance.
- Environmental and operational conditions: consideration of offshore exposures, temperature limits, corrosion and material selection.
- Controls, margins and modelling: selection of control philosophies, design margins, and use of wind‑tunnel and computational fluid dynamics (CFD) for performance verification.
- Area‑specific designs: prescriptive guidance for process/utility areas, living quarters, temporary refuge (TR), drilling areas, gas turbines, engine rooms, battery rooms, laboratories, purge systems, rooms protected by gaseous extinguishing agents, watertight compartments, air locks, stairs and escape routes.
- Equipment, installation and commissioning: normative annexes on equipment selection, datasheets (AHUs, coils, DX systems), duct earthing and installation/commissioning checks.
- Operation & maintenance: informative annexes covering maintenance, testability and lifecycle considerations.
- Updates in 2018 edition: additions include black‑start requirements, stairways/escape route and air‑lock requirements, GWP refrigerant phase‑down/phase‑out guidance, filtration updates and fail‑safe fire‑damper criteria.
Practical applications - who uses this standard
- Offshore HVAC designers and mechanical engineers specifying systems for production platforms
- Project engineers and EPC contractors preparing design documentation, datasheets and installation work scopes
- Operators and asset owners setting performance and maintenance requirements for living quarters, control rooms and safety systems
- Classification societies, HSE and regulatory reviewers verifying compliance or equivalence with IMO/MODU/Class rules
- Manufacturers and vendors of AHUs, ductwork, filters and refrigerant systems supplying offshore equipment
Related standards and references
ISO 15138:2018 cross‑references multiple industry standards and codes (examples: IEC 60079 series for explosive atmospheres, API RP 505 for hazardous‑area classification, IMO/MODU resolutions, EN/ISO fan and AHU performance standards and ASHRAE guidance). Users should coordinate ISO 15138 requirements with project‑specific Class and IMO obligations.
Keywords: ISO 15138:2018, offshore HVAC, heating ventilation air‑conditioning, petroleum and natural gas, offshore production installations, HVAC design, pressurization, hazardous area ventilation, CFD, AHU.
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REDLINE ISO 15138:2018 - Industries du pétrole et du gaz naturel — Plates-formes de production en mer — Chauffage, ventilation et climatisation
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Frequently Asked Questions
ISO 15138:2018 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Petroleum and natural gas industries — Offshore production installations — Heating, ventilation and air-conditioning". This standard covers: This document specifies requirements and provides guidance for the design, testing, installation and commissioning of heating, ventilation, air-conditioning and pressurization systems, and equipment on all offshore production installations for the petroleum and natural gas industries that are new or existing, normally occupied by personnel or not normally occupied by personnel, and fixed or floating but registered as an offshore production installation. This document is normally applicable to the overall facilities. For installations that can be subject to "Class" or "IMO/MODU Codes & Resolutions", the user is referred to HVAC requirements under these rules and resolutions. When these requirements are less stringent than those being considered for a fixed installation, then it is necessary that this document, i.e. requirements for fixed installations, be utilized.
This document specifies requirements and provides guidance for the design, testing, installation and commissioning of heating, ventilation, air-conditioning and pressurization systems, and equipment on all offshore production installations for the petroleum and natural gas industries that are new or existing, normally occupied by personnel or not normally occupied by personnel, and fixed or floating but registered as an offshore production installation. This document is normally applicable to the overall facilities. For installations that can be subject to "Class" or "IMO/MODU Codes & Resolutions", the user is referred to HVAC requirements under these rules and resolutions. When these requirements are less stringent than those being considered for a fixed installation, then it is necessary that this document, i.e. requirements for fixed installations, be utilized.
ISO 15138:2018 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 75.180.10 - Exploratory, drilling and extraction equipment. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 15138:2018 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to EN ISO 15138:2018, ISO 15138:2007. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15138
Third edition
2018-06
Petroleum and natural gas
industries — Offshore production
installations — Heating, ventilation
and air-conditioning
Industries du pétrole et du gaz naturel — Plates-formes de production
en mer — Chauffage, ventilation et climatisation
Reference number
©
ISO 2018
© ISO 2018
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
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CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Abbreviated terms . 3
5 Design . 4
5.1 General . 4
5.2 Development of design basis . 6
5.2.1 Orientation and layout . 6
5.2.2 Hazardous area classification and the role of HVAC. 8
5.2.3 Environmental conditions . 9
5.2.4 Natural/mechanical ventilation .12
5.2.5 Selection of controls philosophy .14
5.2.6 Operating and maintenance philosophy .17
5.2.7 Materials and corrosion .19
5.2.8 Design margins and calculations .20
5.2.9 Wind-tunnel and computational fluid dynamics modelling .21
5.2.10 Performance standards .26
5.3 System design — General .27
5.3.1 Natural ventilation .27
5.3.2 Mechanical ventilation .28
5.3.3 Secondary ventilation systems .30
5.3.4 Black start .31
5.4 Area-specific system design .31
5.4.1 Process and utility areas .31
5.4.2 Living quarters .32
5.4.3 Temporary refuge.35
5.4.4 Drilling and drilling utility areas .35
5.4.5 Gas turbine .37
5.4.6 Emergency plant ventilation .38
5.4.7 Battery and charger rooms .39
5.4.8 Laboratories .39
5.4.9 Purge air systems .40
5.4.10 Rooms protected by gaseous extinguishing agents .40
5.4.11 Engine-room ventilation .40
5.4.12 Watertight compartments .41
5.4.13 Air locks .41
5.4.14 Stairs and escape routes .41
5.5 Equipment and bulk selection .42
5.6 Installation and commissioning .42
5.7 Operation and maintenance .42
Annex A (normative) Equipment and bulk selection .43
Annex B (normative) Installation and commissioning .64
Annex C (informative) Operation and maintenance .69
Annex D (informative) Datasheets .72
Annex E (normative) Standard data for flanges.136
Bibliography .139
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www .iso .org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore
structures for petroleum, petrochemical and natural gas industries, SC 6, Processing equipment and
systems.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 15138:2007), which has been technically
revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— minimum and maximum temperatures have been added to 5.2.3.3.4 below Table 2 for clarification;
— a requirement for black start has been added to 5.3;
— requirements for the specific areas stairways/escape routes and air locks have been added to 5.4;
— phase-down and phase-out of high and medium global warming potential (GWP) refrigerants are
addressed in 5.4;
— a reference to new filtration standard and note for chemical filtration have been added to Table A.1;
— fail safe criteria for fire damper for safety critical areas have been added to Clause A.9;
— requirements for duct earthing have been added to B.1.1;
— the datasheet for DX cooling coil has been updated with electronic expansion valve;
— the datasheet for heating coils has been updated with data for self-generated noise.
iv © ISO 2018 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 15138:2018(E)
Petroleum and natural gas industries — Offshore
production installations — Heating, ventilation and air-
conditioning
1 Scope
This document specifies requirements and provides guidance for the design, testing, installation and
commissioning of heating, ventilation, air-conditioning and pressurization systems, and equipment on
all offshore production installations for the petroleum and natural gas industries that are
— new or existing,
— normally occupied by personnel or not normally occupied by personnel, and
— fixed or floating but registered as an offshore production installation.
This document is normally applicable to the overall facilities. For installations that can be subject to
“Class” or “IMO/MODU Codes & Resolutions”, the user is referred to HVAC requirements under these
rules and resolutions. When these requirements are less stringent than those being considered for a
fixed installation, then it is necessary that this document, i.e. requirements for fixed installations, be
utilized.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 7235, Acoustics — Laboratory measurement procedures for ducted silencers and air-terminal units —
Insertion loss, flow noise and total pressure loss
ISO 8861, Shipbuilding — Engine-room ventilation in diesel-engined ships — Design requirements and basis
of calculations
ISO 12241, Thermal insulation for building equipment and industrial installations — Calculation rules
ISO 12499, Industrial fans — Mechanical safety of fans — Guarding
ISO 14694:2003, Industrial fans — Specifications for balance quality and vibration levels
ISO 21789, Gas turbine applications — Safety
IEC 60079-0, Electrical apparatus for explosive gas atmospheres — Part 0: General requirements
IEC 60079-10, Electrical apparatus for explosive gas atmospheres — Part 10: Classification of
hazardous areas
IEC 60079-13, Electrical apparatus for explosive gas atmospheres — Part 13: Construction and use of
rooms or buildings protected by pressurization
IEC 61892-7, Mobile and fixed offshore units — Electrical installations — Part 7: Hazardous Areas
EN 1751, Ventilation for buildings — Air terminal devices — Aerodynamic testing of dampers and valves
EN 1886, Ventilation for buildings — Air handling units — Mechanical performance
EN 50272-2, Safety requirements for secondary batteries and battery installations — Part 2: Stationary
batteries
API RP 505, Recommended Practice for Classification of Locations for Electrical Installations at Petroleum
Facilities Classified as Class 1, Zone 0, Zone 1 and Zone 2
IMO Resolution MSC 61(67): Annex 1, Part 5 — Test for Surface Flammability
IMO Resolution MSC 61(67): Annex 1, Part 2 — Smoke and Toxicity Test
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at https: //www .electropedia .org/
3.1
active system
system that relies on energized components
3.2
air-displacement unit
supply device to achieve movement of air within a space in piston- or plug-type motion
Note 1 to entry: No mixing of room air occurs in ideal displacement flow, which is desirable for removing
pollutants generated within a space.
3.3
fugitive emission
continuous emission on a molecular scale from all potential leak sources in a plant under normal
operating conditions
Note 1 to entry: As a practical interpretation, a fugitive emission is one which cannot be detected by sight,
hearing or touch but can be detected using bubble-test techniques or tests of a similar sensitivity.
3.4
open area
area in an open-air situation where vapours are readily dispersed by wind
Note 1 to entry: Typical air velocities in such areas are rarely less than 0,5 m/s and frequently above 2 m/s.
3.5
passive system
system that does not rely on energized components
3.6
temporary refuge
TR
place where personnel can take refuge for a predetermined period while investigations, emergency
response and evacuation pre-planning are undertaken
3.7
stagnant area
area where the ventilation rate is less than adequate
2 © ISO 2018 – All rights reserved
4 Abbreviated terms
AC/h air changes per hour
AHU air-handling unit
AMCA Air Movement and Control Association Inc.
API American Petroleum Institute
ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers
BS British Standard
CCR central control room
CFD computational fluid dynamics
CIBSE Chartered Institution of Building Services Engineers
CVU constant-volume unit
D&ID duct and instrumentation diagram
DX direct expansion
EN European Standard
ESD emergency shutdown
F&G fire and gas
GWP global warming potential
HSE health, safety and environment
HVAC heating, ventilation and air conditioning
HVCA Heating and Ventilating Contractors' Association
IACS International Association of Classification Societies
IEC International Electrotechnical Commission
IMO International Maritime Organization
IP Institute of Petroleum
LQ living quarters
MODU mobile offshore drilling unit
NFPA National Fire Protection Association
NS Norsk Standard (Norwegian Standard)
TR temporary refuge
5 Design
5.1 General
This clause provides requirements on all aspects of the design of heating, ventilation and air-
conditioning (HVAC) systems for offshore installations for the petroleum and natural gas industries.
For requirements and guidance on air change rates and pressurization requirements, reference is made
to classification codes for the specific project.
The HVAC systems form part of the safety services of the installation. The key functional requirements
for HVAC systems applicable to all areas of the installation are as follows:
a) sufficient ventilation, heating and cooling capacity in all adverse weather conditions;
b) acceptable air quality in all adverse weather conditions;
c) reliable performance through concept selection, the design having the following features in
decreasing order of importance:
1) simplicity, with a preference for passive systems;
2) inherent robustness by providing design margins for systems and equipment;
3) fault/status indication and self diagnostics;
4) sparing of systems and equipment;
5) maintainability through testability, inspectability and ease of access.
The following additional requirements apply to specific areas in the installation to ensure their safety
goals are met:
— maintain survivability in the TR by preventing ingress of potentially flammable gas-air mixtures
through appropriate siting, isolation, pressurization, provision of multiple air-intake locations,
sufficient number of air changes, gas detection and emergency power supply;
— prevent the formation of potentially hazardous concentrations of flammable gaseous mixtures
in hazardous areas by the provision of sufficient ventilation and air distribution for the dilution,
dispersion and removal of such mixtures, and contain such mixtures, once formed, through
maintaining relative pressures, avoiding cross-contamination and providing dedicated systems for
hazardous areas;
— prevent, through pressurization, the ingress of potentially flammable gas-air mixtures into all
designated non-hazardous areas;
— maintain ventilation to all equipment and areas/rooms that are required to be operational during
an emergency when the main source of power is unavailable;
— provide a humidity- and temperature-controlled environment as required in which personnel, plant
and systems can operate effectively, free from odours, dust and contaminants, including smoke
control.
These high-level goals are supported by the lower-level functional requirements that are stated later in
the appropriate subclauses of this document.
Functional requirements for the development of a design basis for either a new project or major
modification to an existing installation are the focus of 5.2. These requirements are related to the
following:
— platform orientation and layout (5.2.1);
4 © ISO 2018 – All rights reserved
— hazard identification and hazardous-area classification (5.2.2);
— environmental conditions (5.2.3);
— choice of natural or mechanical ventilation systems (5.2.4);
— development of the controls philosophy (5.2.5);
— operating and maintenance philosophy (5.2.6);
— materials selection (5.2.7);
— design margins and calculations (5.2.8);
— design development and validation using wind-tunnel testing or computational fluid dynamics
(CFD) (5.2.9).
Ventilation may be natural (i.e. the wind) or mechanical or a combination of both. Throughout this
document, the use of the term “ventilation” should be taken to include either natural or mechanical
ventilation, as appropriate.
Natural ventilation is preferred over mechanical ventilation, where practical, since it is available
throughout gas emergencies, does not rely on active equipment and reduces effort required for HVAC
maintenance.
For new designs, the development of a design basis shall be progressed using the practices that
are identified in this document, though it should be recognized that the design involves a process
of iteration as it matures and does not happen as a sequential series of steps as is presented in this
document for simplicity. The processes outlined here are equally applicable to major redevelopments
of existing installations, but it can be necessary to make some compromise as a result of historical
decisions regarding layout, equipment selection and the prevailing level of knowledge at the time. The
challenge of providing cost-effective solutions in redevelopment can be significantly greater than for a
new design.
The finalized basis of design may be recorded on datasheets such as those provided in Annex D.
The completed design shall be subject to hazard-assessment review. The hazard and operability
(HAZOP) study technique may be used for this.
In 5.2, objectives are identified which establish the goals. Detailed requirements that enable the
objectives to be achieved are outlined.
In 5.3, the fundamental choice in system design, i.e. between natural and mechanical methods of
ventilation, is addressed.
In 5.4, the functional requirements associated with the design of HVAC systems for different areas of a
typical offshore installation that require particular technical considerations due to their location and/
or their function are given.
Figure 1 is intended to illustrate the processes undertaken at various stages of the installation life cycle
and to identify reference documents and the appropriate subclauses of this document that provide the
necessary requirements.
Figure 1 — Application of this document to a project life cycle
5.2 Development of design basis
5.2.1 Orientation and layout
5.2.1.1 Objective
The objective is to provide input into the early stages of design development so that areas and equipment
that can have a requirement for HVAC, or be affected by its provision, are sited in an optimum location,
so far as is reasonably practicable.
5.2.1.2 Functional requirements
Installation layout requires a great deal of coordination between the engineers involved during design
and the operation, maintenance and safety specialists. Attention shall also be paid to the minimization
of construction, offshore hook-up and commissioning. It is not the intention of this document to detail
a platform-layout philosophy, but to identify areas where considerations of the role of HVAC, and
requirements for it, can have an impact in the decision making surrounding installation orientation
and layout.
Installations can have a temporary refuge (TR). The TR is in almost all cases the living quarters (LQ),
where they are provided. The survivability of the TR, which is directly related to the air leakage rate,
6 © ISO 2018 – All rights reserved
can introduce consideration of active HVAC systems for pressurization of the TR or enclosed escape
and evacuation routes. Active systems require detailed risk-assessment exercises to be undertaken as
part of the design verification, and passive systems are generally preferred since they do not rely on
equipment functioning under conditions of emergency.
Hazardous areas, particularly those containing pressurized hydrocarbon systems, should be located as
far as practicable from the TR, so that any gas leaks are naturally dispersed.
The layout shall include correct positioning of ventilation inlets and outlets, engine inlets and exhausts,
vents and flares to allow for safe operation, particularly of the TR. Hot exhausts shall not interfere
with crane, helicopter, production or drilling operations or the LQ, and shall be directed so as not to be
drawn into gas-turbine air intakes.
Air intakes to hazardous and non-hazardous areas shall be located as far as is reasonably practicable
from the perimeter of a hazardous envelope and not less than the minimum distance specified in the
prevailing area classification code. The location of the air inlet shall also be evaluated for availability in
emergency situations.
5.2.1.3 Detailed requirements
Results of wind-tunnel model tests or CFD calculations on the installations shall be used as a basis for
determining the external zone(s) of wind pressure in which to locate the intake(s) and outlet(s) for the
HVAC system(s). Particular care shall be taken in locating air intakes and discharges with regard to the
location's coefficient of pressure and its subsequent effect on fan-motor power.
The underside of a platform can be a convenient location for HVAC inlets and outlets because a large
proportion of the below-platform zone can be classified as non-hazardous and have stable wind
conditions. However, consideration shall be given to the effects of the wind and waves and the location
of items such as dry-powder dump chutes and cooling-water discharges when locating the outdoor air
intakes and extract discharges below the platform. The air inlets/outlets shall be protected against the
dynamic wind pressure.
Air intake and discharge from the same system on conventional installations shall, where reasonably
practical, be located on the same face of the installation or in external zones of equal wind pressure.
Particular care shall be taken in orienting air intakes and discharges on systems serving adjacent
hazardous and non-hazardous areas, such that while the wind can affect the absolute values of
pressurization in each area, the differential pressure requirements between them does not vary to a
significant degree. For floating production systems (FPS), however, the downwind area can provide an
appropriate intake location but it shall be positioned to avoid ingestion of smoke or contaminants and
capable of operation in adverse weather (reference is also made to 5.3.2).
Air intakes shall be located to avoid cross-contamination from
— exhausts from fuel-burning equipment,
— lubricating oil vents, drain vents and process reliefs,
— dust discharge from drilling dry powders,
— helicopter engine exhaust,
— flares,
— other ventilation systems, and
— supply and support vessels.
The positioning of the air intake and exhaust of gas turbines and generators requires careful consideration.
They shall be located in a non-hazardous area and with consideration of the following points.
a) The air intake shall be located at the maximum possible distance from hazardous areas and as high
above sea level as possible to avoid water ingress (an absolute minimum of at least 3 m above the
100 year storm wave level). If enclosed, the intakes shall be located such that powder and dust are
not ingested. Since most particulate matter in the air is generated on the platform from drilling
operations and grit blasting, the preferred arrangement is for air intakes to be located above the
upper-deck level.
b) Recirculation from the exhaust back to the inlet shall be avoided and may be demonstrated by wind-
tunnel tests or CFD. These tests shall also show that exhaust flue gas emissions do not interfere
with helicopter, production, drilling and crane operations.
The party that initiates the project shall establish a maximum allowable air temperature rise above the
surface of the helideck for helicopter operation.
Computer models are available to simulate hot- and cold-plume dispersion patterns and may be used to
establish outlet positions.
5.2.2 Hazardous area classification and the role of HVAC
5.2.2.1 Objective
The objective is to adopt in the design and operation processes a consistent philosophy for the
separation of hazardous and non-hazardous areas and the performance of ventilation in those areas.
5.2.2.2 Functional requirements
IEC 60079-10 shall be used for classification of a hazardous area. The choice of hazardous-area code
determines the choice of equipment for use in particular areas of the installation and also provides
input to the performance standards for HVAC systems in those areas.
5.2.2.3 Detailed requirements
The application of a recognized hazard identification and assessment process can identify a requirement
for the separation and segregation of inventories on an installation. Area classification codes specify
separation distances between hazardous and non-hazardous areas in order to avoid ignition of those
releases that inevitably occur from time to time in the operation of facilities handling flammable liquids
and vapours.
All area classification codes should be interpreted in a practical manner. They offer only best guidance
and often the particular circumstances require a safety and consequence review and the subsequent
application of the “as safe as is reasonably practicable” approach to the location of classified area
boundaries and potential ignition sources nearby. In order to correctly and consistently establish area
zoning, historical data from similar plant operating conditions may be used as a basis for assessment.
Ventilation impacts upon hazardous-area classification and provides a vital safety function on offshore
installations by
— diluting local airborne concentrations of flammable gas due to fugitive emissions;
— reducing the risk of ignition following a leak by quickly removing accumulations of flammable gas.
The quantity of ventilation air to maintain a non-flammable condition in areas with fugitive emissions
[14]
may be calculated from data in API 4589, using the methodology given in API RP 505.
Areas shall be classified using the general guidance of IEC 60079-10. Specific guidance for classifying
[33]
petroleum facilities can be found in documents such as EI 15 (2015) 4th version and API RP 505.
It shall be recognized that a level of ventilation higher than the default lower limit of acceptable
ventilation given in the hazardous area codes can be required to
— provide a suitable atmosphere for personnel and equipment,
8 © ISO 2018 – All rights reserved
— remove excess heat, and
— provide an enhanced rate of ventilation to mitigate against the creation of a potentially explosive
atmosphere.
5.2.3 Environmental conditions
5.2.3.1 Objective
The objective is to determine an environmental basis for the design of HVAC systems in order to meet
the objectives for HVAC.
5.2.3.2 Functional requirements
External and internal environmental bases suitable for the location of the installation shall be
established for the design.
5.2.3.3 Detailed requirements
5.2.3.3.1 External meteorological conditions
The requirement for shelter shall be evaluated, which can reveal a subsequent need for an HVAC system.
The design of the HVAC systems shall take design codes into consideration. Conservative selection of
criteria can carry a cost, mass and power penalty.
Seasonal extremes of temperature, humidity and wind speed vary widely throughout the world, and
local regulations governing working conditions can also dictate the allowable extremes in occupied or
unoccupied spaces. Local environmental information shall be specified in the basis of a design. This
should not require the installation of additional capacity to accommodate the small proportion of the
time during which meteorological extremes are encountered.
Sub-local effects on the external environmental conditions shall be considered for design purposes in
case they have any influence on the design, such as heating of the air before the air reaches the intakes,
intake contamination, shading of solar radiation, reflection of solar radiation from the sea surface,
changes in wind speed and direction and, consequently, wind pressure.
Effective temperatures, resulting from wind chill or heat loading, shall be determined to establish
the effects on personnel operating efficiency (where personnel are required to work in thermally
uncontrolled areas) and equipment, and, consequently, the extent of any required protection. In
determining operating efficiency, consideration shall be given to the nature of the work (sedentary or
physical) being undertaken.
The selected data source shall be acceptable to the party that initiates the project.
The following provides typical data that may be used to establish an environmental basis of design in
an area where microclimate is not an important factor and variations in any month follow a normal
distribution:
— maximum temperature: 2 % probability of being exceeded;
— minimum temperature: 98 % probability of being exceeded;
— design wind speed: 1/12th year — 1 h mean velocity at a reference height of 10 m;
— maximum wind speed: maximum 1/12th year — average 3 s gusts at the height of equipment.
NOTE The 1/12th year mean condition is that which, on average, is exceeded 12 times a year.
Wind velocity data are usually reported at a standard 10 m height, but can be recorded at a different
height on an installation. The correction factors in Table 1 shall be applied to the commonly reported
1 h mean wind velocities.
Table 1 — Wind correction factors
Height above mean
Duration of gust Sustained mean wind duration
sea level
m 3 s 15 s 1 min 10 min 1 h
10 1,33 1,26 1,18 1,08 1,00
20 1,43 1,36 1,28 1,17 1,09
30 1,49 1,42 1,34 1,23 1,15
50 1,57 1,50 1,42 1,31 1,22
60 1,59 1,52 1,44 1,34 1,25
80 1,64 1,57 1,49 1,39 1,30
100 1,67 1,60 1,52 1,42 1,33
120 1,70 1,63 1,55 1,46 1,36
150 1,73 1,66 1,58 1,49 1,40
Exponent (n) 0,100 0,100 0,113 0,120 0,125
EXAMPLE 1 Given a 1 h mean wind velocity of 24 m/s at 10 m height, the maximum 1 min sustained wind
velocity at a height of 50 m is estimated to be 24 m/s × 1,42 = 34 m/s.
The wind-velocity factor, v , at another height, h, expressed in metres above sea level, can be obtained
h
from the reference value at 10 m using the power law profile as given in Formula (1):
n
h
vv=× (1)
h 10 ()
where
v is the velocity at height h above sea level;
h
n is the power law exponent (see Table 1).
EXAMPLE 2 The velocity, v , at the 10 m base of a wind with an average velocity of 7 m/s (1 h mean velocity)
at a deck level 50 m above mean sea level can be calculated as
v = 7 m/s × (100/122) = 5,378 m/s
In areas where there are high seasonal fluctuations from an average, such as in monsoon, typhoon and
tropical regions, consideration may be given to setting design criteria based on the number of days or
hours of exceedance if data are available for analysis in this form.
Where there is a significant microclimate, data may be analysed under additional criteria for which the
following guidance is appropriate.
5.2.3.3.2 Maximum sea temperature
The maximum sea temperature is the maximum monthly average water temperature during the
warmest month at the depth of abstraction, which may be extrapolated from surface temperature
measurements.
5.2.3.3.3 Direct and diffuse solar radiation intensities
For detailed design calculation, hourly radiation data for a period of clear days in the warmest month
is necessary. The period is considered to coincide with a period in which the maximum temperature
10 © ISO 2018 – All rights reserved
occurs, taking into account the associated relative humidity. The traditional method of designing
structures assumes that the maximum room-cooling loads and the maximum refrigeration load for air-
conditioning occur simultaneously, but it is noted that maxima of room-cooling loads can actually occur
in a period which is not coincident with maximum outside temperature.
In the absence of solar radiation data for the location, data may be taken from a similar locality at the
[15]
same latitude. In the absence of collected data, calculated values may be applied from ASHRAE or a
similar reference.
The reflection from the sea surface may be taken as 20 % of the total radiation intensity.
Radiation heat gains from flare stacks shall also be considered.
5.2.3.3.4 Internal environmental conditions
Two approaches may be used for the specification of internal environmental conditions. The traditional
approach relies on the specification of absolute values established by experience or local regulations.
[5]
An alternative approach based on a measurement of population acceptance is given in ISO 7730 . The
ISO 7730 method applies only to manned areas. Table 2 gives guidance that may be used if the approach
outlined in ISO 7730 is not adopted.
Table 2 — Recommended indoor environmental conditions
Description Examples Minimum Maximum HVAC Comments
temperature temperature noise
(winter) (summer) limit
°C °C dBA
Manned areas — Control room 19 24 40
sedentary work Radio room
Living quarter Recreation areas 19 24 40
areas Cabins
Dining room 19 24 50
Corridors/toilets 16 25 50
Laundry
Stores/galley
Switch room 10 35 65
Plant room 10 35 65 Noise level up to 85 dBA can
be acceptable, if measures are
taken to avoid unacceptable
noise levels in adjacent areas.
Offices 19 24 40
Dry store 16 24 50
Gymnasium
Sick bay 21 25 40 A room controller should
allow adjustment of room
temperature to a maximum
of 25 °C when outside min./
max. design temperature are
prevalent.
Light manual Laboratories 18 24 50
work Stores 16 24 60
Workshops
Unmanned Utilities module 5 35 80
without electrical
equipment
Table 2 (continued)
Description Examples Minimum Maximum HVAC Comments
temperature temperature noise
(winter) (summer) limit
°C °C dBA
Unmanned with Switch rooms 5 35 70 As an option to cooling, heat
electrical may be provided to limit hu-
equipment midity to 80 %.
Equipment Battery rooms 15 25 70 35 °C maximum may be
rooms with accepted for certain types of
temperature- batteries.
critical
instruments
Unmanned Production mod- 5 35 80
ules
The HVAC plant shall as minimum have the following capacity:
a) heating to achieve the minimum temperature during winter conditions;
b) cooling to achieve the maximum temperature during summer conditions.
It is also recommended that the relative humidity be kept between 30 % and 70 %. These limits are set
in order to decrease the risk of unpleasant wet or dry skin, eye irritation, static electricity, microbial
growth and respiratory diseases.
Sound attenuators shall be located at points in the HVAC systems where they can control both break-out
and break-in of noise. Typical positions are at plant-room walls prior to the ductwork leaving the room,
and at duct entry into control rooms and other areas requiring low noise levels. Care shall be taken
when designing the HVAC systems to allow for the poor sound absorption characteristics of many of the
areas served. As all spaces except the cabins and public areas are acoustically “live”, little attenuation of
HVAC noise by the space is likely to occur.
Consideration shall be given to reducing the noise levels at source in the first instance.
Outdoor air inlets and outlets shall be attenuated to a value where they do not exceed the local predicted
background level by 5 dB or exceed 80 dBA (or national standards) at a distance of 3 m from the outlet,
whichever is the more stringent.
Permissible noise limits shall not be exceeded as a result of sound power generated by, or transmitted
through, the HVAC systems. See also guidance given in Table 2. An analysis shall be performed to
demonstrate the noise and vibration contribution from the HVAC system.
Where sound attenuators are required in the LQ and laundry extract systems, they shall be suitably
designed to reduce the risk of lint accumulation and subsequent fire hazards.
Sound attenuators are not permitted in galley extract systems, unless sufficient measures are taken to
eliminate grease.
Sound attenuators are not recommended in the shale shaker or mud tank extract systems, where
excessive airborne dirt would nullify their effectiveness.
5.2.4 Natural/mechanical ventilation
5.2.4.1 Objective
The objective is to select a means of providing ventilation to any hazardous or non-hazardous area of an
installation.
12 © ISO 2018 – All rights reserved
5.2.4.2 Functional requirements
Provide ventilation to any area that requires it, giving consideration to the following:
a) meteorological conditions, particularly prevailing wind and its strength, external temperature,
and precipitation;
b) risk-driven segregation of hazardous areas;
c) heating and cooling design loads;
d) life cycle costs of the purchase and maintenance of mechanical HVAC and associated emergency
shutdown (ESD) systems;
e) environmental considerations, such as personnel comfort, particulate control, and noise;
f) weather integrity of instrumentation and controls;
g) need for structural integrity;
h) control and recovery from hydrocarbon loss of containment;
i) process heat conservation.
5.2.4.3 Detailed requirements
The major consideration in installation layout and ventilation philosophy is likely to be risk, whether
it is measured in terms of potential harm to the individual, asset or the environment. Quantitative risk
analysis (QRA) may be undertaken to evaluate the risk benefits of alternative layout arrangements
during the option-selection phase, and HVAC engineers can be expected to contribute to the modelling
of smoke and gas releases as part of the decision-making process.
The requirements for heat-tracing, insulation, corrosion protection and maintenance cost shall also be
considered when evaluating natural ventilation versus enclosed mechanically ventilated areas.
Production areas generally shall be ventilated by natural means, where possible, as this is the least
complex and most reliable method. However, effective temperatures, result
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15138
Third edition
2018-06
Petroleum and natural gas
industries — Offshore production
installations — Heating, ventilation
and air-conditioning
Industries du pétrole et du gaz naturel — Plates-formes de production
en mer — Chauffage, ventilation et climatisation
Reference number
©
ISO 2018
© ISO 2018
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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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Phone: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Abbreviated terms . 3
5 Design . 4
5.1 General . 4
5.2 Development of design basis . 6
5.2.1 Orientation and layout . 6
5.2.2 Hazardous area classification and the role of HVAC. 8
5.2.3 Environmental conditions . 9
5.2.4 Natural/mechanical ventilation .12
5.2.5 Selection of controls philosophy .14
5.2.6 Operating and maintenance philosophy .17
5.2.7 Materials and corrosion .19
5.2.8 Design margins and calculations .20
5.2.9 Wind-tunnel and computational fluid dynamics modelling .21
5.2.10 Performance standards .26
5.3 System design — General .27
5.3.1 Natural ventilation .27
5.3.2 Mechanical ventilation .28
5.3.3 Secondary ventilation systems .30
5.3.4 Black start .31
5.4 Area-specific system design .31
5.4.1 Process and utility areas .31
5.4.2 Living quarters .32
5.4.3 Temporary refuge.35
5.4.4 Drilling and drilling utility areas .35
5.4.5 Gas turbine .37
5.4.6 Emergency plant ventilation .38
5.4.7 Battery and charger rooms .39
5.4.8 Laboratories .39
5.4.9 Purge air systems .40
5.4.10 Rooms protected by gaseous extinguishing agents .40
5.4.11 Engine-room ventilation .40
5.4.12 Watertight compartments .41
5.4.13 Air locks .41
5.4.14 Stairs and escape routes .41
5.5 Equipment and bulk selection .42
5.6 Installation and commissioning .42
5.7 Operation and maintenance .42
Annex A (normative) Equipment and bulk selection .43
Annex B (normative) Installation and commissioning .64
Annex C (informative) Operation and maintenance .69
Annex D (informative) Datasheets .72
Annex E (normative) Standard data for flanges.136
Bibliography .139
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www .iso .org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore
structures for petroleum, petrochemical and natural gas industries, SC 6, Processing equipment and
systems.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 15138:2007), which has been technically
revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— minimum and maximum temperatures have been added to 5.2.3.3.4 below Table 2 for clarification;
— a requirement for black start has been added to 5.3;
— requirements for the specific areas stairways/escape routes and air locks have been added to 5.4;
— phase-down and phase-out of high and medium global warming potential (GWP) refrigerants are
addressed in 5.4;
— a reference to new filtration standard and note for chemical filtration have been added to Table A.1;
— fail safe criteria for fire damper for safety critical areas have been added to Clause A.9;
— requirements for duct earthing have been added to B.1.1;
— the datasheet for DX cooling coil has been updated with electronic expansion valve;
— the datasheet for heating coils has been updated with data for self-generated noise.
iv © ISO 2018 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 15138:2018(E)
Petroleum and natural gas industries — Offshore
production installations — Heating, ventilation and air-
conditioning
1 Scope
This document specifies requirements and provides guidance for the design, testing, installation and
commissioning of heating, ventilation, air-conditioning and pressurization systems, and equipment on
all offshore production installations for the petroleum and natural gas industries that are
— new or existing,
— normally occupied by personnel or not normally occupied by personnel, and
— fixed or floating but registered as an offshore production installation.
This document is normally applicable to the overall facilities. For installations that can be subject to
“Class” or “IMO/MODU Codes & Resolutions”, the user is referred to HVAC requirements under these
rules and resolutions. When these requirements are less stringent than those being considered for a
fixed installation, then it is necessary that this document, i.e. requirements for fixed installations, be
utilized.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 7235, Acoustics — Laboratory measurement procedures for ducted silencers and air-terminal units —
Insertion loss, flow noise and total pressure loss
ISO 8861, Shipbuilding — Engine-room ventilation in diesel-engined ships — Design requirements and basis
of calculations
ISO 12241, Thermal insulation for building equipment and industrial installations — Calculation rules
ISO 12499, Industrial fans — Mechanical safety of fans — Guarding
ISO 14694:2003, Industrial fans — Specifications for balance quality and vibration levels
ISO 21789, Gas turbine applications — Safety
IEC 60079-0, Electrical apparatus for explosive gas atmospheres — Part 0: General requirements
IEC 60079-10, Electrical apparatus for explosive gas atmospheres — Part 10: Classification of
hazardous areas
IEC 60079-13, Electrical apparatus for explosive gas atmospheres — Part 13: Construction and use of
rooms or buildings protected by pressurization
IEC 61892-7, Mobile and fixed offshore units — Electrical installations — Part 7: Hazardous Areas
EN 1751, Ventilation for buildings — Air terminal devices — Aerodynamic testing of dampers and valves
EN 1886, Ventilation for buildings — Air handling units — Mechanical performance
EN 50272-2, Safety requirements for secondary batteries and battery installations — Part 2: Stationary
batteries
API RP 505, Recommended Practice for Classification of Locations for Electrical Installations at Petroleum
Facilities Classified as Class 1, Zone 0, Zone 1 and Zone 2
IMO Resolution MSC 61(67): Annex 1, Part 5 — Test for Surface Flammability
IMO Resolution MSC 61(67): Annex 1, Part 2 — Smoke and Toxicity Test
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at https: //www .electropedia .org/
3.1
active system
system that relies on energized components
3.2
air-displacement unit
supply device to achieve movement of air within a space in piston- or plug-type motion
Note 1 to entry: No mixing of room air occurs in ideal displacement flow, which is desirable for removing
pollutants generated within a space.
3.3
fugitive emission
continuous emission on a molecular scale from all potential leak sources in a plant under normal
operating conditions
Note 1 to entry: As a practical interpretation, a fugitive emission is one which cannot be detected by sight,
hearing or touch but can be detected using bubble-test techniques or tests of a similar sensitivity.
3.4
open area
area in an open-air situation where vapours are readily dispersed by wind
Note 1 to entry: Typical air velocities in such areas are rarely less than 0,5 m/s and frequently above 2 m/s.
3.5
passive system
system that does not rely on energized components
3.6
temporary refuge
TR
place where personnel can take refuge for a predetermined period while investigations, emergency
response and evacuation pre-planning are undertaken
3.7
stagnant area
area where the ventilation rate is less than adequate
2 © ISO 2018 – All rights reserved
4 Abbreviated terms
AC/h air changes per hour
AHU air-handling unit
AMCA Air Movement and Control Association Inc.
API American Petroleum Institute
ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers
BS British Standard
CCR central control room
CFD computational fluid dynamics
CIBSE Chartered Institution of Building Services Engineers
CVU constant-volume unit
D&ID duct and instrumentation diagram
DX direct expansion
EN European Standard
ESD emergency shutdown
F&G fire and gas
GWP global warming potential
HSE health, safety and environment
HVAC heating, ventilation and air conditioning
HVCA Heating and Ventilating Contractors' Association
IACS International Association of Classification Societies
IEC International Electrotechnical Commission
IMO International Maritime Organization
IP Institute of Petroleum
LQ living quarters
MODU mobile offshore drilling unit
NFPA National Fire Protection Association
NS Norsk Standard (Norwegian Standard)
TR temporary refuge
5 Design
5.1 General
This clause provides requirements on all aspects of the design of heating, ventilation and air-
conditioning (HVAC) systems for offshore installations for the petroleum and natural gas industries.
For requirements and guidance on air change rates and pressurization requirements, reference is made
to classification codes for the specific project.
The HVAC systems form part of the safety services of the installation. The key functional requirements
for HVAC systems applicable to all areas of the installation are as follows:
a) sufficient ventilation, heating and cooling capacity in all adverse weather conditions;
b) acceptable air quality in all adverse weather conditions;
c) reliable performance through concept selection, the design having the following features in
decreasing order of importance:
1) simplicity, with a preference for passive systems;
2) inherent robustness by providing design margins for systems and equipment;
3) fault/status indication and self diagnostics;
4) sparing of systems and equipment;
5) maintainability through testability, inspectability and ease of access.
The following additional requirements apply to specific areas in the installation to ensure their safety
goals are met:
— maintain survivability in the TR by preventing ingress of potentially flammable gas-air mixtures
through appropriate siting, isolation, pressurization, provision of multiple air-intake locations,
sufficient number of air changes, gas detection and emergency power supply;
— prevent the formation of potentially hazardous concentrations of flammable gaseous mixtures
in hazardous areas by the provision of sufficient ventilation and air distribution for the dilution,
dispersion and removal of such mixtures, and contain such mixtures, once formed, through
maintaining relative pressures, avoiding cross-contamination and providing dedicated systems for
hazardous areas;
— prevent, through pressurization, the ingress of potentially flammable gas-air mixtures into all
designated non-hazardous areas;
— maintain ventilation to all equipment and areas/rooms that are required to be operational during
an emergency when the main source of power is unavailable;
— provide a humidity- and temperature-controlled environment as required in which personnel, plant
and systems can operate effectively, free from odours, dust and contaminants, including smoke
control.
These high-level goals are supported by the lower-level functional requirements that are stated later in
the appropriate subclauses of this document.
Functional requirements for the development of a design basis for either a new project or major
modification to an existing installation are the focus of 5.2. These requirements are related to the
following:
— platform orientation and layout (5.2.1);
4 © ISO 2018 – All rights reserved
— hazard identification and hazardous-area classification (5.2.2);
— environmental conditions (5.2.3);
— choice of natural or mechanical ventilation systems (5.2.4);
— development of the controls philosophy (5.2.5);
— operating and maintenance philosophy (5.2.6);
— materials selection (5.2.7);
— design margins and calculations (5.2.8);
— design development and validation using wind-tunnel testing or computational fluid dynamics
(CFD) (5.2.9).
Ventilation may be natural (i.e. the wind) or mechanical or a combination of both. Throughout this
document, the use of the term “ventilation” should be taken to include either natural or mechanical
ventilation, as appropriate.
Natural ventilation is preferred over mechanical ventilation, where practical, since it is available
throughout gas emergencies, does not rely on active equipment and reduces effort required for HVAC
maintenance.
For new designs, the development of a design basis shall be progressed using the practices that
are identified in this document, though it should be recognized that the design involves a process
of iteration as it matures and does not happen as a sequential series of steps as is presented in this
document for simplicity. The processes outlined here are equally applicable to major redevelopments
of existing installations, but it can be necessary to make some compromise as a result of historical
decisions regarding layout, equipment selection and the prevailing level of knowledge at the time. The
challenge of providing cost-effective solutions in redevelopment can be significantly greater than for a
new design.
The finalized basis of design may be recorded on datasheets such as those provided in Annex D.
The completed design shall be subject to hazard-assessment review. The hazard and operability
(HAZOP) study technique may be used for this.
In 5.2, objectives are identified which establish the goals. Detailed requirements that enable the
objectives to be achieved are outlined.
In 5.3, the fundamental choice in system design, i.e. between natural and mechanical methods of
ventilation, is addressed.
In 5.4, the functional requirements associated with the design of HVAC systems for different areas of a
typical offshore installation that require particular technical considerations due to their location and/
or their function are given.
Figure 1 is intended to illustrate the processes undertaken at various stages of the installation life cycle
and to identify reference documents and the appropriate subclauses of this document that provide the
necessary requirements.
Figure 1 — Application of this document to a project life cycle
5.2 Development of design basis
5.2.1 Orientation and layout
5.2.1.1 Objective
The objective is to provide input into the early stages of design development so that areas and equipment
that can have a requirement for HVAC, or be affected by its provision, are sited in an optimum location,
so far as is reasonably practicable.
5.2.1.2 Functional requirements
Installation layout requires a great deal of coordination between the engineers involved during design
and the operation, maintenance and safety specialists. Attention shall also be paid to the minimization
of construction, offshore hook-up and commissioning. It is not the intention of this document to detail
a platform-layout philosophy, but to identify areas where considerations of the role of HVAC, and
requirements for it, can have an impact in the decision making surrounding installation orientation
and layout.
Installations can have a temporary refuge (TR). The TR is in almost all cases the living quarters (LQ),
where they are provided. The survivability of the TR, which is directly related to the air leakage rate,
6 © ISO 2018 – All rights reserved
can introduce consideration of active HVAC systems for pressurization of the TR or enclosed escape
and evacuation routes. Active systems require detailed risk-assessment exercises to be undertaken as
part of the design verification, and passive systems are generally preferred since they do not rely on
equipment functioning under conditions of emergency.
Hazardous areas, particularly those containing pressurized hydrocarbon systems, should be located as
far as practicable from the TR, so that any gas leaks are naturally dispersed.
The layout shall include correct positioning of ventilation inlets and outlets, engine inlets and exhausts,
vents and flares to allow for safe operation, particularly of the TR. Hot exhausts shall not interfere
with crane, helicopter, production or drilling operations or the LQ, and shall be directed so as not to be
drawn into gas-turbine air intakes.
Air intakes to hazardous and non-hazardous areas shall be located as far as is reasonably practicable
from the perimeter of a hazardous envelope and not less than the minimum distance specified in the
prevailing area classification code. The location of the air inlet shall also be evaluated for availability in
emergency situations.
5.2.1.3 Detailed requirements
Results of wind-tunnel model tests or CFD calculations on the installations shall be used as a basis for
determining the external zone(s) of wind pressure in which to locate the intake(s) and outlet(s) for the
HVAC system(s). Particular care shall be taken in locating air intakes and discharges with regard to the
location's coefficient of pressure and its subsequent effect on fan-motor power.
The underside of a platform can be a convenient location for HVAC inlets and outlets because a large
proportion of the below-platform zone can be classified as non-hazardous and have stable wind
conditions. However, consideration shall be given to the effects of the wind and waves and the location
of items such as dry-powder dump chutes and cooling-water discharges when locating the outdoor air
intakes and extract discharges below the platform. The air inlets/outlets shall be protected against the
dynamic wind pressure.
Air intake and discharge from the same system on conventional installations shall, where reasonably
practical, be located on the same face of the installation or in external zones of equal wind pressure.
Particular care shall be taken in orienting air intakes and discharges on systems serving adjacent
hazardous and non-hazardous areas, such that while the wind can affect the absolute values of
pressurization in each area, the differential pressure requirements between them does not vary to a
significant degree. For floating production systems (FPS), however, the downwind area can provide an
appropriate intake location but it shall be positioned to avoid ingestion of smoke or contaminants and
capable of operation in adverse weather (reference is also made to 5.3.2).
Air intakes shall be located to avoid cross-contamination from
— exhausts from fuel-burning equipment,
— lubricating oil vents, drain vents and process reliefs,
— dust discharge from drilling dry powders,
— helicopter engine exhaust,
— flares,
— other ventilation systems, and
— supply and support vessels.
The positioning of the air intake and exhaust of gas turbines and generators requires careful consideration.
They shall be located in a non-hazardous area and with consideration of the following points.
a) The air intake shall be located at the maximum possible distance from hazardous areas and as high
above sea level as possible to avoid water ingress (an absolute minimum of at least 3 m above the
100 year storm wave level). If enclosed, the intakes shall be located such that powder and dust are
not ingested. Since most particulate matter in the air is generated on the platform from drilling
operations and grit blasting, the preferred arrangement is for air intakes to be located above the
upper-deck level.
b) Recirculation from the exhaust back to the inlet shall be avoided and may be demonstrated by wind-
tunnel tests or CFD. These tests shall also show that exhaust flue gas emissions do not interfere
with helicopter, production, drilling and crane operations.
The party that initiates the project shall establish a maximum allowable air temperature rise above the
surface of the helideck for helicopter operation.
Computer models are available to simulate hot- and cold-plume dispersion patterns and may be used to
establish outlet positions.
5.2.2 Hazardous area classification and the role of HVAC
5.2.2.1 Objective
The objective is to adopt in the design and operation processes a consistent philosophy for the
separation of hazardous and non-hazardous areas and the performance of ventilation in those areas.
5.2.2.2 Functional requirements
IEC 60079-10 shall be used for classification of a hazardous area. The choice of hazardous-area code
determines the choice of equipment for use in particular areas of the installation and also provides
input to the performance standards for HVAC systems in those areas.
5.2.2.3 Detailed requirements
The application of a recognized hazard identification and assessment process can identify a requirement
for the separation and segregation of inventories on an installation. Area classification codes specify
separation distances between hazardous and non-hazardous areas in order to avoid ignition of those
releases that inevitably occur from time to time in the operation of facilities handling flammable liquids
and vapours.
All area classification codes should be interpreted in a practical manner. They offer only best guidance
and often the particular circumstances require a safety and consequence review and the subsequent
application of the “as safe as is reasonably practicable” approach to the location of classified area
boundaries and potential ignition sources nearby. In order to correctly and consistently establish area
zoning, historical data from similar plant operating conditions may be used as a basis for assessment.
Ventilation impacts upon hazardous-area classification and provides a vital safety function on offshore
installations by
— diluting local airborne concentrations of flammable gas due to fugitive emissions;
— reducing the risk of ignition following a leak by quickly removing accumulations of flammable gas.
The quantity of ventilation air to maintain a non-flammable condition in areas with fugitive emissions
[14]
may be calculated from data in API 4589, using the methodology given in API RP 505.
Areas shall be classified using the general guidance of IEC 60079-10. Specific guidance for classifying
[33]
petroleum facilities can be found in documents such as EI 15 (2015) 4th version and API RP 505.
It shall be recognized that a level of ventilation higher than the default lower limit of acceptable
ventilation given in the hazardous area codes can be required to
— provide a suitable atmosphere for personnel and equipment,
8 © ISO 2018 – All rights reserved
— remove excess heat, and
— provide an enhanced rate of ventilation to mitigate against the creation of a potentially explosive
atmosphere.
5.2.3 Environmental conditions
5.2.3.1 Objective
The objective is to determine an environmental basis for the design of HVAC systems in order to meet
the objectives for HVAC.
5.2.3.2 Functional requirements
External and internal environmental bases suitable for the location of the installation shall be
established for the design.
5.2.3.3 Detailed requirements
5.2.3.3.1 External meteorological conditions
The requirement for shelter shall be evaluated, which can reveal a subsequent need for an HVAC system.
The design of the HVAC systems shall take design codes into consideration. Conservative selection of
criteria can carry a cost, mass and power penalty.
Seasonal extremes of temperature, humidity and wind speed vary widely throughout the world, and
local regulations governing working conditions can also dictate the allowable extremes in occupied or
unoccupied spaces. Local environmental information shall be specified in the basis of a design. This
should not require the installation of additional capacity to accommodate the small proportion of the
time during which meteorological extremes are encountered.
Sub-local effects on the external environmental conditions shall be considered for design purposes in
case they have any influence on the design, such as heating of the air before the air reaches the intakes,
intake contamination, shading of solar radiation, reflection of solar radiation from the sea surface,
changes in wind speed and direction and, consequently, wind pressure.
Effective temperatures, resulting from wind chill or heat loading, shall be determined to establish
the effects on personnel operating efficiency (where personnel are required to work in thermally
uncontrolled areas) and equipment, and, consequently, the extent of any required protection. In
determining operating efficiency, consideration shall be given to the nature of the work (sedentary or
physical) being undertaken.
The selected data source shall be acceptable to the party that initiates the project.
The following provides typical data that may be used to establish an environmental basis of design in
an area where microclimate is not an important factor and variations in any month follow a normal
distribution:
— maximum temperature: 2 % probability of being exceeded;
— minimum temperature: 98 % probability of being exceeded;
— design wind speed: 1/12th year — 1 h mean velocity at a reference height of 10 m;
— maximum wind speed: maximum 1/12th year — average 3 s gusts at the height of equipment.
NOTE The 1/12th year mean condition is that which, on average, is exceeded 12 times a year.
Wind velocity data are usually reported at a standard 10 m height, but can be recorded at a different
height on an installation. The correction factors in Table 1 shall be applied to the commonly reported
1 h mean wind velocities.
Table 1 — Wind correction factors
Height above mean
Duration of gust Sustained mean wind duration
sea level
m 3 s 15 s 1 min 10 min 1 h
10 1,33 1,26 1,18 1,08 1,00
20 1,43 1,36 1,28 1,17 1,09
30 1,49 1,42 1,34 1,23 1,15
50 1,57 1,50 1,42 1,31 1,22
60 1,59 1,52 1,44 1,34 1,25
80 1,64 1,57 1,49 1,39 1,30
100 1,67 1,60 1,52 1,42 1,33
120 1,70 1,63 1,55 1,46 1,36
150 1,73 1,66 1,58 1,49 1,40
Exponent (n) 0,100 0,100 0,113 0,120 0,125
EXAMPLE 1 Given a 1 h mean wind velocity of 24 m/s at 10 m height, the maximum 1 min sustained wind
velocity at a height of 50 m is estimated to be 24 m/s × 1,42 = 34 m/s.
The wind-velocity factor, v , at another height, h, expressed in metres above sea level, can be obtained
h
from the reference value at 10 m using the power law profile as given in Formula (1):
n
h
vv=× (1)
h 10 ()
where
v is the velocity at height h above sea level;
h
n is the power law exponent (see Table 1).
EXAMPLE 2 The velocity, v , at the 10 m base of a wind with an average velocity of 7 m/s (1 h mean velocity)
at a deck level 50 m above mean sea level can be calculated as
v = 7 m/s × (100/122) = 5,378 m/s
In areas where there are high seasonal fluctuations from an average, such as in monsoon, typhoon and
tropical regions, consideration may be given to setting design criteria based on the number of days or
hours of exceedance if data are available for analysis in this form.
Where there is a significant microclimate, data may be analysed under additional criteria for which the
following guidance is appropriate.
5.2.3.3.2 Maximum sea temperature
The maximum sea temperature is the maximum monthly average water temperature during the
warmest month at the depth of abstraction, which may be extrapolated from surface temperature
measurements.
5.2.3.3.3 Direct and diffuse solar radiation intensities
For detailed design calculation, hourly radiation data for a period of clear days in the warmest month
is necessary. The period is considered to coincide with a period in which the maximum temperature
10 © ISO 2018 – All rights reserved
occurs, taking into account the associated relative humidity. The traditional method of designing
structures assumes that the maximum room-cooling loads and the maximum refrigeration load for air-
conditioning occur simultaneously, but it is noted that maxima of room-cooling loads can actually occur
in a period which is not coincident with maximum outside temperature.
In the absence of solar radiation data for the location, data may be taken from a similar locality at the
[15]
same latitude. In the absence of collected data, calculated values may be applied from ASHRAE or a
similar reference.
The reflection from the sea surface may be taken as 20 % of the total radiation intensity.
Radiation heat gains from flare stacks shall also be considered.
5.2.3.3.4 Internal environmental conditions
Two approaches may be used for the specification of internal environmental conditions. The traditional
approach relies on the specification of absolute values established by experience or local regulations.
[5]
An alternative approach based on a measurement of population acceptance is given in ISO 7730 . The
ISO 7730 method applies only to manned areas. Table 2 gives guidance that may be used if the approach
outlined in ISO 7730 is not adopted.
Table 2 — Recommended indoor environmental conditions
Description Examples Minimum Maximum HVAC Comments
temperature temperature noise
(winter) (summer) limit
°C °C dBA
Manned areas — Control room 19 24 40
sedentary work Radio room
Living quarter Recreation areas 19 24 40
areas Cabins
Dining room 19 24 50
Corridors/toilets 16 25 50
Laundry
Stores/galley
Switch room 10 35 65
Plant room 10 35 65 Noise level up to 85 dBA can
be acceptable, if measures are
taken to avoid unacceptable
noise levels in adjacent areas.
Offices 19 24 40
Dry store 16 24 50
Gymnasium
Sick bay 21 25 40 A room controller should
allow adjustment of room
temperature to a maximum
of 25 °C when outside min./
max. design temperature are
prevalent.
Light manual Laboratories 18 24 50
work Stores 16 24 60
Workshops
Unmanned Utilities module 5 35 80
without electrical
equipment
Table 2 (continued)
Description Examples Minimum Maximum HVAC Comments
temperature temperature noise
(winter) (summer) limit
°C °C dBA
Unmanned with Switch rooms 5 35 70 As an option to cooling, heat
electrical may be provided to limit hu-
equipment midity to 80 %.
Equipment Battery rooms 15 25 70 35 °C maximum may be
rooms with accepted for certain types of
temperature- batteries.
critical
instruments
Unmanned Production mod- 5 35 80
ules
The HVAC plant shall as minimum have the following capacity:
a) heating to achieve the minimum temperature during winter conditions;
b) cooling to achieve the maximum temperature during summer conditions.
It is also recommended that the relative humidity be kept between 30 % and 70 %. These limits are set
in order to decrease the risk of unpleasant wet or dry skin, eye irritation, static electricity, microbial
growth and respiratory diseases.
Sound attenuators shall be located at points in the HVAC systems where they can control both break-out
and break-in of noise. Typical positions are at plant-room walls prior to the ductwork leaving the room,
and at duct entry into control rooms and other areas requiring low noise levels. Care shall be taken
when designing the HVAC systems to allow for the poor sound absorption characteristics of many of the
areas served. As all spaces except the cabins and public areas are acoustically “live”, little attenuation of
HVAC noise by the space is likely to occur.
Consideration shall be given to reducing the noise levels at source in the first instance.
Outdoor air inlets and outlets shall be attenuated to a value where they do not exceed the local predicted
background level by 5 dB or exceed 80 dBA (or national standards) at a distance of 3 m from the outlet,
whichever is the more stringent.
Permissible noise limits shall not be exceeded as a result of sound power generated by, or transmitted
through, the HVAC systems. See also guidance given in Table 2. An analysis shall be performed to
demonstrate the noise and vibration contribution from the HVAC system.
Where sound attenuators are required in the LQ and laundry extract systems, they shall be suitably
designed to reduce the risk of lint accumulation and subsequent fire hazards.
Sound attenuators are not permitted in galley extract systems, unless sufficient measures are taken to
eliminate grease.
Sound attenuators are not recommended in the shale shaker or mud tank extract systems, where
excessive airborne dirt would nullify their effectiveness.
5.2.4 Natural/mechanical ventilation
5.2.4.1 Objective
The objective is to select a means of providing ventilation to any hazardous or non-hazardous area of an
installation.
12 © ISO 2018 – All rights reserved
5.2.4.2 Functional requirements
Provide ventilation to any area that requires it, giving consideration to the following:
a) meteorological conditions, particularly prevailing wind and its strength, external temperature,
and precipitation;
b) risk-driven segregation of hazardous areas;
c) heating and cooling design loads;
d) life cycle costs of the purchase and maintenance of mechanical HVAC and associated emergency
shutdown (ESD) systems;
e) environmental considerations, such as personnel comfort, particulate control, and noise;
f) weather integrity of instrumentation and controls;
g) need for structural integrity;
h) control and recovery from hydrocarbon loss of containment;
i) process heat conservation.
5.2.4.3 Detailed requirements
The major consideration in installation layout and ventilation philosophy is likely to be risk, whether
it is measured in terms of potential harm to the individual, asset or the environment. Quantitative risk
analysis (QRA) may be undertaken to evaluate the risk benefits of alternative layout arrangements
during the option-selection phase, and HVAC engineers can be expected to contribute to the modelling
of smoke and gas releases as part of the decision-making process.
The requirements for heat-tracing, insulation, corrosion protection and maintenance cost shall also be
considered when evaluating natural ventilation versus enclosed mechanically ventilated areas.
Production areas generally shall be ventilated by natural means, where possible, as this is the least
complex and most reliable method. However, effective temperatures, result
...
Norme
internationale
ISO 15138
Troisième édition
Industries du pétrole et du gaz
2018-06
naturel — Plates-formes de
production en mer — Chauffage,
ventilation et climatisation
Petroleum and natural gas industries — Offshore production
installations — Heating, ventilation and air-conditioning
Numéro de référence
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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Abréviations . 3
5 Conception . 4
5.1 Généralités .4
5.2 Développement d'une base de conception .6
5.2.1 Orientation et agencement .6
5.2.2 Classification des zones dangereuses et rôles de l'HVAC .8
5.2.3 Conditions environnementales .9
5.2.4 Ventilation naturelle/mécanique. 13
5.2.5 Sélection d'une philosophie de contrôle/commande . 15
5.2.6 Philosophie de fonctionnement et de maintenance .18
5.2.7 Matériaux et corrosion . . 20
5.2.8 Marges de conception et calculs .21
5.2.9 Modélisation en soufflerie et simulation numérique en mécanique des fluides . 23
5.2.10 Standards de performance .27
5.3 Conception de système — Généralités . 29
5.3.1 Ventilation naturelle . 29
5.3.2 Ventilation mécanique . 30
5.3.3 Systèmes de ventilation secondaire . 33
5.3.4 Démarrage à froid . 33
5.4 Conception de système spécifique à une zone. 34
5.4.1 Zones industrielles et de services . 34
5.4.2 Locaux d’habitation . 35
5.4.3 Refuge temporaire .37
5.4.4 Zones de forage et de services au forage . 38
5.4.5 Turbine à gaz . 40
5.4.6 Ventilation d'installation d'urgence .41
5.4.7 Salles des batteries et chargeur .42
5.4.8 Laboratoires .42
5.4.9 Systèmes de purge par air .43
5.4.10 Salles protégées par des agents d'extinction gazeux .43
5.4.11 Ventilation de salle des machines.43
5.4.12 Compartiments étanches à l'eau . 44
5.4.13 Sas . 44
5.4.14 Escaliers et issues de secours . 44
5.5 Sélection de matériels et équipements .45
5.6 Installation et mise en service . .45
5.7 Exploitation et maintenance .45
Annexe A (normative) Sélection de matériels et équipements .46
Annexe B (normative) Installation et mise en service .69
Annexe C (informative) Operation and maintenance .75
Annexe D (informative) Datasheets .78
Annexe E (normative) Données standard pour les brides .142
Bibliographie .145
iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l'élaboration du
document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par l'ISO
(voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 67, Matériel, équipement et structures en
mer pour les industries pétrolière, pétrochimique et du gaz naturel, SC 6, Systèmes et équipements de traitement.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 15138:2007), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
Les principales modifications par rapport à l'édition précédente sont les suivantes:
— les températures minimales et maximales ont été ajoutées au 5.2.3.3.4 sous le Tableau 2 à des fins de
clarification;
— une exigence a été ajoutée au 5.3 pour le démarrage à froid;
— des exigences ont été ajoutées au 5.4 pour les escaliers/issues de secours et sas dans des zones spécifiques;
— la réduction progressive et l'élimination progressive des fluides frigorigènes à fort et moyen potentiel de
réchauffement planétaire (GWP) sont décrites au 5.4;
— une référence à une nouvelle norme de filtration et une note relative à la filtration chimique ont été
ajoutées dans le Tableau A.1;
— les critères de mise en sûreté positive des clapets coupe-feu dans les zones critiques pour la sécurité ont
été ajoutés à l'Article A.9;
— les exigences relatives à la mise à la terre des conduits aérauliques ont été ajoutées au B.1.1;
— la fiche de données de l'échangeur de refroidissement DX a été mise à jour avec la vanne de dilatation
électronique;
— la fiche technique relative des échangeurs de réchauffage a été mise à jour avec les données relatives à la
résurgence de bruit.
iv
Norme internationale ISO 15138:2018(fr)
Industries du pétrole et du gaz naturel — Plates-formes de
production en mer — Chauffage, ventilation et climatisation
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie des exigences et fournit des lignes directrices pour la conception, les essais,
l'installation et la mise en service de systèmes et d'équipements de chauffage, de ventilation, de climatisation
et de pressurisation sur toutes les installations de production en mer pour les industries du pétrole et du gaz
naturel qui sont:
— nouvelles ou existantes,
— normalement occupées par du personnel ou bien non normalement occupées par du personnel,
— fixes ou flottantes, mais enregistrées comme installation de production en mer.
Le présent document est normalement applicable à l'ensemble des installations. Pour les installations
pouvant être soumises aux exigences de la «Classe» ou des «Codes et résolutions IMO/MODU», l'utilisateur
est renvoyé aux exigences HVAC qui relèvent de ces règles et résolutions. Si ces exigences sont moins strictes
que celles prises en considération pour une installation fixe, il est alors nécessaire que ce document, c'est-à-
dire les exigences pour les installations fixes, soit utilisé.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu'ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 7235, Acoustique — Modes opératoires de mesure en laboratoire pour silencieux en conduit et unités
terminales — Perte d'insertion, bruit d'écoulement et perte de pression totale
ISO 8861, Construction navale — Ventilation du compartiment machines des navires à moteurs diesels —
Exigences de conception et bases de calcul
ISO 12241, Isolation thermique des équipements de bâtiments et des installations industrielles — Méthodes de
calcul
ISO 12499, Ventilateurs industriels — Sécurité mécanique des ventilateurs — Protecteurs
ISO 14694:2003, Ventilateurs industriels — Spécifications pour l'équilibrage et les niveaux de vibration
ISO 21789, Applications des turbines à gaz — Sécurité
IEC 60079-0, Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses — Partie 0: Exigences générales
IEC 60079-10, Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses — Partie 10: Classement des
emplacements dangereux
IEC 60079-13, Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses — Partie 13: Construction et
exploitation de salles ou bâtiments protégés par surpression interne
IEC 61892-7, Unités mobiles et fixes en mer — Installations électriques — Partie 7: Zones dangereuses
EN 1751, Ventilation des bâtiments — Bouches d’air — Essais aérodynamiques des registres et clapets
EN 1886, Ventilation des bâtiments — Caissons de traitement d’air — Performances mécaniques
EN 50272-2, Règles de sécurité pour les batteries et les installations de batteries — Partie 2: Batteries
stationnaires
API RP 505, Recommended Practice for Classification of Locations for Electrical Installations at Petroleum
Facilities Classified as Class 1, Zone 0, Zone 1 and Zone 2
Résolution OMI MSC 61(67): Annexe 1, Partie 5: Essai d'inflammabilité des surfaces
Résolution OMI MSC 61(67): Annexe 1, Partie 2: Essai portant sur la fumée et la toxicité
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques pour l'utilisation en normalisation
disponibles aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse https://www.electropedia.org/
3.1
système actif
système qui repose sur des composants alimentés en énergie
3.2
unité de déplacement d'air
dispositif d'alimentation permettant d'obtenir un mouvement d'air dans un espace, de type mouvement de
piston ou de bouchon
Note 1 à l'article: Aucun brassage de l'air de la pièce ne se produit dans un flux idéal d'air par déplacement, ce qui est
souhaitable pour extraire les polluants générés dans un espace.
3.3
émission fugace
émission continue à l'échelle moléculaire à partir de toutes les sources de fuite potentielle dans une usine,
dans des conditions d'exploitation normales
Note 1 à l'article: Comme interprétation pratique, une émission fugace est une émission qui ne peut pas être détectée
par la vue, l'ouïe ou le toucher mais qui peut être détectée par des techniques d'essai à la bulle ou par des tests d'une
sensibilité similaire.
3.4
zone ouverte
zone à l'air libre où des vapeurs sont facilement dispersées par le vent
Note 1 à l'article: Les vitesses du vent habituelles dans ces zones sont rarement inférieures à 0,5 m/s et fréquemment
supérieures à 2 m/s.
3.5
système passif
système qui ne repose pas sur des composants alimentés en énergie
3.6
refuge temporaire
TR (temporary refuge)
lieu où le personnel peut se réfugier pendant une période prédéterminée lorsque des investigations, des
réunions de crise et de préparation à l'abandon sont entreprises
3.7
zone stagnante
zone où le taux de ventilation est inférieur au débit d'une ventilation adéquate
4 Abréviations
AC/h renouvellements d'air par heure [air changes per hour]
AHU centrale de traitement d'air [air-handling unit]
AMCA Air Movement and Control Association Inc.
API American Petroleum Institute [Institut américain du pétrole]
ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers
BS Norme britannique [British Standard]
CCR salle centrale de contrôle
CFD dynamique des fluides numérique [computational fluid dynamics]
CIBSE Chartered Institution of Building Services Engineers
CVU unité à volume constant [constant-volume unit]
D&ID diagramme de conduites et d'instrumentation [duct and instrumentation diagram]
DX détente directe [direct expansion]
EN Norme européenne
ESD arrêt d'urgence [emergency shutdown]
F&G feux et gaz [ fire and gas]
GWP potentiel de réchauffement planétaire [global warming potential]
HSE hygiène, sécurité et environnement [health, safety and environment]
HVAC chauffage, ventilation et climatisation
HVCA Heating and Ventilating Contractors' Association
IACS Association internationale des sociétés de classification
IEC Commission électrotechnique internationale
OMI Organisation Maritime Internationale
IP Institut du pétrole [Institute of Petroleum]
LQ locaux d'habitation [living quarters]
MODU unité mobile de forage en mer [mobile offshore drilling unit]
NFPA National Fire Protection Association
NS Norme norvégienne [Norsk Standard]
TR refuge temporaire
5 Conception
5.1 Généralités
Le présent article définit les exigences sur tous les aspects de conception des systèmes de chauffage,
ventilation et conditionnement d'air (HVAC) pour les installations en mer pour les industries du pétrole et
du gaz naturel.
En ce qui concerne les exigences et les lignes directrices relatives au taux de renouvellement d'air et les
exigences de pressurisation, il est fait référence aux codes de classification pour le projet concerné.
Les systèmes HVAC font partie des services de sécurité de l'installation. Les exigences fonctionnelles clés
pour les systèmes HVAC, applicables à toutes les zones de l'installation sont les suivantes:
a) capacité de ventilation, de chauffage et de refroidissement suffisante dans toutes les conditions
météorologiques défavorables;
b) qualité d'air acceptable dans toutes les conditions météorologiques défavorables;
c) performance fiable du fait du concept, la conception ayant les caractéristiques suivantes, par ordre
d'importance décroissant:
1) simplicité, avec une préférence pour les systèmes passifs;
2) robustesse intrinsèque en prévoyant des marges de conception pour les systèmes et équipements;
3) indication de défaut/état et autodiagnostic;
4) disponibilité des pièces de remplacement pour les systèmes et équipement;
5) maintenabilité du fait d'une aptitude aux essais, aux inspections et de facilité d'accès.
Les exigences supplémentaires suivantes s'appliquent à des zones spécifiques de l'installation pour s'assurer
que leurs objectifs de sécurité sont atteints:
— maintenir la capacité de survie dans le TR en évitant la pénétration de mélanges gaz-air potentiellement
inflammables grâce à une implantation, une isolation, une pressurisation appropriées, la fourniture de
multiples entrées d'air, un nombre de renouvellements d'air suffisant, une détection de gaz appropriée et
une alimentation électrique d'urgence;
— éviter la formation de concentrations potentiellement dangereuses de mélanges gazeux inflammables
dans des zones dangereuses en prévoyant une ventilation et une distribution d'air suffisantes pour la
dilution, une dispersion et une extraction suffisantes de ces mélanges et contenir ces mélanges, une fois
formés, en maintenant des pressions relatives, en évitant une contamination croisée et en fournissant
des systèmes dédiés pour les zones dangereuses;
— prévenir, par la pressurisation, la pénétration de mélanges gaz-air potentiellement inflammables dans
toutes les zones classées non dangereuses;
— maintenir une ventilation vers tous les équipements et zones/salles devant être opérationnelles en cas
d'urgence lorsque la source principale d'alimentation n'est pas disponible;
— fournir un environnement à humidité et température contrôlées conformément aux exigences, dans
lequel le personnel, l'usine et les systèmes puissent fonctionner efficacement, sans odeur, poussière et
contaminant, incluant un contrôle des fumées.
Ces objectifs, de niveau élevé, sont soutenus par les exigences fonctionnelles de plus bas niveau mentionnées
plus loin dans les paragraphes du présent document.
Les exigences fonctionnelles lors du développement d'une base de conception pour un nouveau projet ou
une modification majeure d'une installation existante sont l'objet du 5.2. Ces exigences se rapportent aux
éléments suivants:
— orientation et agencement de plate-forme (5.2.1);
— identification des dangers et classification des zones dangereuses (5.2.2);
— conditions environnementales (5.2.3);
— choix de systèmes de ventilation naturelle ou mécanique (5.2.4);
— développement d'une philosophie de contrôle/commande (5.2.5);
— philosophie d'exploitation et de maintenance (5.2.6);
— sélection des matériaux (5.2.7);
— marges de conception et calculs (5.2.8);
— développement et validation de conception en ayant recours à des essais en soufflerie ou à la simulation
numérique en mécanique des fluides (CFD) (5.2.9).
La ventilation peut être naturelle (c'est-à-dire le vent) ou mécanique, ou être une combinaison des deux. Tout
au long du présent document, il convient que l'utilisation du terme «ventilation» soit interprétée comme
étant une ventilation naturelle ou mécanique, selon le cas.
Une ventilation naturelle est préférée à une ventilation mécanique, lorsque cela est réalisable dans la
pratique, car elle est disponible pendant toute la durée des situations d'urgence gaz, elle ne repose pas sur
un équipement actif et elle réduit les efforts requis pour la maintenance HVAC.
Pour les nouvelles conceptions, le développement d'une base de conception doit être lancé en utilisant
les pratiques identifiées dans le présent document, bien qu'il convienne de reconnaître que la conception
implique un processus d'itération à mesure qu'elle mûrit et que cela ne se déroule pas en suivant la série
séquentielle d'étapes décrites dans le présent document pour des raisons de simplicité. Les processus décrits
ici peuvent également être appliqués à de nouveaux aménagements majeurs d'installations existantes, mais
il peut être nécessaire de faire certains compromis, du fait de décisions anciennes concernant l'agencement,
la sélection d'équipements et le niveau de connaissance prévalant à ce moment. Le défi que représente la
fourniture de solutions économiques pour un nouvel aménagement peut être significativement supérieur à
celui d'une nouvelle conception.
La base de conception finalisée peut être enregistrée sur des feuilles de données comme celles fournies en
Annexe D.
La conception terminée doit être soumise à une revue de l'évaluation des dangers. La technique d'analyse de
dangers et d'opérabilité (HAZOP) peut être utilisée pour cela.
En 5.2, des objectifs établissant les buts sont identifiés. Les exigences détaillées, permettant d'atteindre les
objectifs, sont décrites.
En 5.3, le choix fondamental pour la conception du système, c'est-à-dire entre des méthodes de ventilation
naturelles ou mécaniques, est abordé.
Les exigences fonctionnelles, associées à la conception des systèmes HVAC pour les différentes zones d'une
installation en mer typique, qui nécessitent des considérations techniques particulières eu égard à leur
emplacement et/ou à leur fonction, sont données en 5.4
La Figure 1 est destinée à illustrer les processus entrepris aux diverses étapes du cycle de vie de l'installation
et à identifier les documents de référence et les paragraphes appropriés du présent document qui donnent
les exigences nécessaires.
Figure 1 — Application du présent document à un cycle de vie de projet
5.2 Développement d'une base de conception
5.2.1 Orientation et agencement
5.2.1.1 Objectif
L'objectif est de fournir des données d'entrée aux premières étapes du développement de la conception, de
façon à ce que les zones et équipements pouvant avoir un besoin en HVAC, ou pouvant être concernés par sa
fourniture, soient placés à un emplacement optimal, autant que cela est raisonnablement possible.
5.2.1.2 Exigences fonctionnelles
L'agencement de l'installation nécessite beaucoup de coordination entre les ingénieurs impliqués pendant la
conception et les spécialistes de l'exploitation, de la maintenance et de la sécurité. Il faut également prêter
attention à la minimisation de la construction, aux raccordements et à la mise en service en mer. L'intention
du présent document n'est pas de détailler une philosophie d'agencement de plate-forme, mais d'identifier
les zones où la prise en compte du rôle de l'HVAC, et des exigences qui la concernent, peuvent avoir un impact
sur la prise de décisions concernant l'orientation et l'agencement des installations.
Les installations peuvent comporter un refuge temporaire (TR). Le TR est presque dans tous les cas constitué
par les locaux d'habitation (LQ), lorsqu'ils sont prévus. La capacité de survie du TR, qui est liée directement
au taux de fuite d'air, peut amener à envisager des systèmes actifs d'HVAC pour la pressurisation du TR ou
des chemins de secours et d'évacuation enclos. Les systèmes actifs nécessitent d'entreprendre des exercices
d'évaluation des dangers détaillés dans le cadre de la vérification de conception et les systèmes passifs
sont généralement préférés, car ils ne reposent pas sur des équipements fonctionnant dans des conditions
d'urgence.
Il convient que les zones dangereuses, particulièrement celles contenant des systèmes à hydrocarbures
mis sous pression, soient placées aussi loin que possible du TR, de façon à ce que les fuites de gaz soient
dispersées naturellement.
L'agencement doit inclure un positionnement correct des entrées et sorties de ventilation, des admissions et
échappements de moteurs, des évents et des torches pour permettre une exploitation sûre, particulièrement
du TR. Les rejets de gaz chauds ne doivent pas interférer avec les opérations de grutage, d'hélicoptère,
de production ou de forage ou avec les LQ, et doivent être dirigés de façon à ne pas être attirés dans les
admissions des turbines à gaz.
Les entrées d'air dans les zones dangereuses et non dangereuses doivent être placées aussi loin que
raisonnablement possible du périmètre d'une enveloppe dangereuse et à une distance qui ne soit pas
inférieure à la distance minimale spécifiée dans le code de classification de zone en vigueur. L'emplacement
de l'entrée d'air doit également être évalué quant à sa disponibilité dans des situations d'urgence.
5.2.1.3 Exigences détaillées
Les résultats des essais de modèle en soufflerie ou des calculs CFD menés sur les installations doivent
être utilisés comme base pour déterminer la ou les zones extérieures soumises à la pression du vent dans
lesquelles placer les entrée(s) et sortie(s) du ou des systèmes HVAC. Un soin particulier doit être apporté à
l'emplacement des admissions et des rejets d'air vis-à-vis de la pression dynamique du vent et à son effet
consécutif sur la puissance des moteurs de ventilateurs.
La face inférieure d'une plateforme peut être un emplacement convenable pour des entrées et sorties d'air
HVAC car une grande partie de la zone sous la plate-forme peut être classée comme non dangereuse et
avoir des conditions venteuses stables. Cependant, il faut prendre en considération les effets du vent et des
vagues et l'emplacement des éléments comme les goulottes de rejet de poudre sèche et les rejets d'eau de
refroidissement lors du placement des entrées d'air extérieur et des rejets d'extraction sous la plate-forme.
Les entrées/sorties d'air doivent être protégées contre la pression dynamique du vent.
Sur une installation classique, une entrée et une évacuation d'air pour le même système doivent, lorsque
cela est raisonnablement possible, être situées sur la même face de l'installation ou dans des zones externes
exposées à des pressions de vent identiques. Un soin particulier doit être apporté à l'orientation des entrées
et rejets d'air sur les systèmes desservant des zones dangereuses et non dangereuses adjacentes, de façon à
ce que, bien que le vent puisse affecter les valeurs absolues de pressurisation dans chaque zone, les exigences
de pression différentielle entre elles ne varient pas de façon significative. Cependant, pour les systèmes de
production flottants (FPS), la zone sous le vent peut être un emplacement d'entrée d'air approprié, mais
elle doit être positionnée de façon à éviter l'aspiration de fumées ou de contaminants et être capable de
fonctionner dans des conditions météorologiques défavorables (il est également fait référence au 5.3.2).
Les entrées d'air doivent être placées de façon à éviter une contamination croisée avec:
— les évacuations des équipements brûlant du combustible,
— les évents d'huiles de lubrification, les évents de purge et les décharges des installations de production,
— les rejets de poussières de poudres sèches de forage,
— l'échappement de moteur d'hélicoptère,
— les torches,
— les autres systèmes de ventilation, et
— les navires d'approvisionnement et de soutien.
Le positionnement de l'entrée d'air et des échappements des générateurs et turbines à gaz nécessite un soin
particulier. Ils doivent être placés dans une zone non dangereuse, en prenant en considération les points
suivants.
a) L'entrée d'air doit être placée à la distance la plus éloignée possible des zones dangereuses et aussi
haut au-dessus du niveau de la mer que possible, afin d'éviter une pénétration d'eau (un minimum
absolu serait d'au moins 3 m au-dessus du niveau des vagues de la tempête centenaire). Si elles sont
encloisonnées, les entrées d'air doivent être placées de façon à ce que la poudre et la poussière ne soient
pas aspirées. Comme la plus grande partie des particules dans l'air est générée sur la plate-forme par les
opérations de forage et de grenaillage, l'arrangement préférable est de placer les entrées d'air au-dessus
du niveau du pont supérieur.
b) La recirculation des gaz rejetés, vers l'entrée d'air doit être évitée et cela peut être démontré par des
essais en soufflerie ou par la CFD. Ces essais doivent également montrer que les dispersions de gaz de
combustion n'interfèrent pas avec les opérations d'hélicoptères, de production, de forage et de grutage.
La maîtrise d'ouvrage du projet doit établir une augmentation maximale admissible de température d'air au-
dessus de la surface du pont hélicoptère pour la manœuvre d'un hélicoptère.
Des modèles informatiques sont disponibles pour simuler des dispersions de panaches chauds et froids et ils
peuvent être utilisés pour établir des positions de sorties d'air.
5.2.2 Classification des zones dangereuses et rôles de l'HVAC
5.2.2.1 Objectif
L'objectif est d'adopter, dans les processus de conception et d'exploitation, une philosophie cohérente pour
la séparation des zones dangereuses et non dangereuses et la performance de la ventilation dans ces zones.
5.2.2.2 Exigences fonctionnelles
L'IEC 60079-10 doit être utilisée pour la classification d'une zone dangereuse. Le choix du code de zone
dangereuse détermine le choix des équipements à utiliser dans les zones particulières de l'installation et
fournit également des données d'entrée vers les standards de performances des systèmes HVAC dans ces
zones.
5.2.2.3 Exigences détaillées
L'application d'un processus reconnu d'identification et d'estimation des dangers peut identifier une
exigence quant à la séparation et la ségrégation des stocks sur une installation. Les codes de classification
de zones spécifient des distances de séparation entre les zones dangereuses et non dangereuses afin d'éviter
l'inflammation des dégagements qui se produisent inévitablement de temps en temps lors de l'exploitation
des installations véhiculant des liquides et vapeurs inflammables.
Il convient d'interpréter d'une manière pratique tous les codes de classification de zone. Ils n'offrent que
les meilleurs conseils et souvent les circonstances particulières requièrent un examen de la sécurité et
des conséquences ainsi que de manière consécutive, l'application d'une approche du type «aussi sûr que
raisonnablement possible» de la position des limites d'une zone classée et des sources d'inflammation
potentielles à proximité. Afin d'établir correctement et de façon cohérente un zonage, les données historiques
des conditions d'exploitation d'une usine similaire peuvent être utilisées comme base d'estimation.
La ventilation a un impact sur la classification des zones dangereuses et apporte une fonction de sécurité
vitale sur les installations en mer en:
— diluant les concentrations locales dans l'air des gaz inflammables dues à des émissions fugaces,
— réduisant le risque d'inflammation suite à une fuite en éliminant rapidement les accumulations de gaz
inflammables.
La quantité d'air de ventilation pour conserver un état de non-inflammabilité dans des zones présentant
[14]
des émissions fugaces peut être calculée à partir des données de l'API 4589 , en utilisant la méthodologie
donnée dans l'API RP 505.
Les zones doivent être classées en utilisant les recommandations générales de l'IEC 60079-10. Des
recommandations spécifiques pour classer les installations pétrolières sont disponibles dans des documents
[33]
comme l'EI 15 (2015) 4e version et l'API RP 505.
Il faut reconnaître qu'un niveau de ventilation supérieur à la limite inférieure par défaut d'une ventilation
acceptable prescrite dans les codes relatifs aux zones dangereuses peut être requis pour:
— fournir une atmosphère adaptée pour le personnel et l'équipement,
— extraire l'excès de chaleur, et
— fournir un taux de ventilation amélioré pour atténuer la création d'une atmosphère potentiellement
explosive.
5.2.3 Conditions environnementales
5.2.3.1 Objectif
L'objectif est de déterminer une base environnementale pour la conception de systèmes HVAC afin de
répondre aux objectifs de l'HVAC.
5.2.3.2 Exigences fonctionnelles
Les données de bases environnementales extérieures et intérieures adaptées à l'emplacement de l'installation
doivent être établies pour la conception.
5.2.3.3 Exigences détaillées
5.2.3.3.1 Conditions météorologiques extérieures
La nécessité d'un abri doit être évaluée, laquelle peut engendrer le besoin d'un système HVAC.
La conception des systèmes HVAC doit prendre en compte les codes de conception. La sélection conservative
de critères peut conduire à pénaliser le coût, la masse et la puissance.
Les valeurs extrêmes saisonnières de température, d'humidité et de vitesse du vent varient grandement
dans le monde, et les réglementations locales régissant les conditions de travail peuvent également dicter les
valeurs extrêmes admissibles dans des espaces occupés ou non occupés. Les informations environnementales
locales doivent être spécifiées dans les éléments de base d'une conception. Il convient que cela ne conduise
pas à exiger l'installation d'une capacité supplémentaire pour prendre en compte la faible proportion du
temps pendant laquelle les conditions météorologiques extrêmes sont rencontrées.
Les effets très locaux sur les conditions environnementales extérieures doivent être pris en compte à des fins
de conception s'ils exercent une influence quelconque sur la conception, comme le réchauffage de l'air avant
que l'air n'atteigne les entrées d'air, la contamination de l'air entrant, le masquage du rayonnement solaire, la
réflexion du rayonnement solaire de la surface de la mer, les changements de vitesse et de direction du vent,
et, par conséquent, pression du vent.
Les températures ressenties, résultant du refroidissement dû au vent ou d'une charge thermique, doivent
être déterminées pour établir les effets sur la productivité du personnel (lorsque le personnel doit
travailler dans des zones à température non contrôlée) et sur l'équipement, et, par conséquent, l'ajout de
toute protection nécessaire. Pour déterminer la productivité, il faut prendre en compte la nature du travail
(sédentaire ou physique) entrepris.
La source de données sélectionnée doit être acceptable pour l'entité qui lance le projet.
Les informations suivantes sont les données caractéristiques qui peuvent être utilisées pour établir une
base environnementale de conception dans une zone où un microclimat n'est pas un facteur important et où
les variations mensuelles suivent une distribution normale:
— température maximale: probabilité de dépassement de 2 %;
— température minimale: probabilité de dépassement de 98 %;
— vitesse du vent pour la vitesse moyenne sur 1 h sur 1/12e de l'année à une hauteur de référence
conception: de 10 m;
— vitesse maximale du vent: moyenne du maximum sur 1/12e de l'année de rafales de 3 s à la hauteur
de l'équipement.
NOTE La condition moyenne sur 1/12e de l'année est celle qui, en moyenne, est dépassée 12 fois par an.
Les données de vitesse du vent sont habituellement signalées pour une hauteur moyenne de 10 m, mais
elles peuvent être enregistrées à une hauteur différente sur une installation. Les facteurs de correction du
Tableau 1 doivent être appliqués aux vitesses moyennes du vent sur 1 h communément signalées.
Tableau 1 — Facteurs de correction du vent
Hauteur au-dessus du
niveau moyen de la Durée de rafale Durée moyenne de vent prolongé
mer
m 3 s 15 s 1 min 10 min 1 h
10 1,33 1,26 1,18 1,08 1,00
20 1,43 1,36 1,28 1,17 1,09
30 1,49 1,42 1,34 1,23 1,15
50 1,57 1,50 1,42 1,31 1,22
60 1,59 1,52 1,44 1,34 1,25
80 1,64 1,57 1,49 1,39 1,30
100 1,67 1,60 1,52 1,42 1,33
120 1,70 1,63 1,55 1,46 1,36
150 1,73 1,66 1,58 1,49 1,40
Exposant (n) 0,100 0,100 0,113 0,120 0,125
EXEMPLE 1 Étant donné une vitesse moyenne de vent sur 1 h de 24 m/s à une hauteur de 10 m, la vitesse maximale
de vent subi pendant 1 min à une hauteur de 50 m est estimée à 24 m/s × 1,42 × 34 m/s.
Le facteur de vitesse du vent, v , à une autre hauteur, h, exprimé en mètres au-dessus du niveau de la mer,
h
peut être obtenu à partir de la valeur de référence à 10 m en utilisant le profil à loi exponentielle donné dans
la Formule (1):
n
h
vv (1)
h 10
où
v est la vitesse à la hauteur h au-dessus du niveau de la mer;
h
n est l'exposant de loi exponentielle (voir Tableau 1).
EXEMPLE 2 La vitesse v , à la base de 10 m d'un vent avec une vitesse moyenne de 7 m/s (vitesse moyenne sur 1 h)
à un niveau de pont de 50 m au-dessus du niveau moyen de la mer peut être calculée comme
v = 7 m/s × (100/122) = 5,378 m/s
Dans des zones où il y a des fluctuations saisonnières importantes par rapport à une moyenne, comme dans
les régions subissant la mousson, des typhons et les régions tropicales, il faut prendre en considération, dans
l'établissement des critères de conception, le nombre de jours ou d'heures de dépassement si des données
sont disponibles pour une analyse sous cette forme.
Lorsqu'il y a un microclimat significatif, les données peuvent être analysées vis-à-vis de critères
supplémentaires, pour lesquels les lignes directrices suivantes sont appropriées.
5.2.3.3.2 Température maximale de la mer
La température maximale de la mer est la température moyenne mensuelle maximale de l'eau pendant le
mois le plus chaud à la profondeur d'extraction, qui peut être extrapolée à partir des mesures de température
de surface.
5.2.3.3.3 Intensités du rayonnement solaire direct et diffus
Pour un calcul de conception détaillé, les données horaires de rayonnement pour une période de jours
clairs dans le mois le plus chaud sont nécessaires. La période est considérée comme coïncidant avec une
période pendant laquelle la température maximale est rencontrée, en prenant en compte l'humidité relative
associée. La méthode traditionnelle de conception des structures suppose que les charges maximales de
refroidissement des salles et la charge de réfrigération maximale pour la climatisation se produisent
simultanément, mais il est noté que les maxima des charges de refroidissement de salles peuvent
habituellement être rencontrés dans une période qui ne coïncide pas avec la température extérieure
maximale.
En l'absence de données sur le rayonnement solaire pour le site, des données peuvent être tirées d'une
localité similaire
...
ISO /TC 67/SC 6
Date : 2018-06
Troisième édition
2018-06
ISO TC 67/SC 6/WG 11
Secrétariat : AFNOR
Date: 2026-02-12
Industries du pétrole et du gaz naturel — Plates-formes de
production en mer — Chauffage, ventilation et climatisation
Petroleum and natural gas industries — Offshore production installations — Heating, ventilation and air-
conditioning
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en oeuvre, aucune partie de
cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique
ou mécanique, y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable.
Une autorisation peut être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du
demandeur.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: + 41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire
Avant-propos . iv
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Abréviations . 3
5 Conception . 4
5.1 Généralités . 4
5.2 Développement d'une base de conception . 8
5.3 Conception de système — Généralités . 33
5.4 Conception de système spécifique à une zone . 38
5.5 Sélection de matériels et équipements . 50
5.6 Installation et mise en service . 50
5.7 Exploitation et maintenance . 50
Annexe A (normative) Sélection de matériels et équipements . 51
Annexe B (normative) Installation et mise en service. 76
Annexe C (informative) Operation and maintenance . 82
Annexe D (informative) Datasheets . 85
Annexe E (normative) Données standard pour les brides . 158
Bibliographie . 162
iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont décrites
dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents critères
d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été rédigé
conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de droits
de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir
identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les références aux droits
de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l'élaboration du document sont
indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par l'ISO
(voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions spécifiques
de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de l'ISO aux
principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 67, Matériel, équipement et structures en
mer pour les industries pétrolière, pétrochimique et du gaz naturel, SC 6, Systèmes et équipements de traitement.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 15138:2007), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
Les principales modifications par rapport à l'édition précédente sont les suivantes:
— — les températures minimales et maximales ont été ajoutées au 5.2.3.3.45.2.3.3.4 sous le
Tableau 2Tableau 2 à des fins de clarification;
— — une exigence a été ajoutée au 5.35.3 pour le démarrage à froid;
— — des exigences ont été ajoutées au 5.45.4 pour les escaliers/issues de secours et sas dans des zones
spécifiques;
— — la réduction progressive et l'élimination progressive des fluides frigorigènes à fort et moyen potentiel
de réchauffement planétaire (GWP) sont décrites au 5.45.4 ;;
— — une référence à une nouvelle norme de filtration et une note relative à la filtration chimique ont été
ajoutées dans le Tableau A.1Tableau A.1 ;;
— — les critères de mise en sûreté positive des clapets coupe-feu dans les zones critiques pour la sécurité
ont été ajoutés à l'Article A.9l'Article A.9 ;;
iv
— — les exigences relatives à la mise à la terre des conduits aérauliques ont été ajoutées au B.1.1B.1.1 ;;
— — la fiche de données de l'échangeur de refroidissement DX a été mise à jour avec la vanne de dilatation
électronique;
— — la fiche technique relative des échangeurs de réchauffage a été mise à jour avec les données relatives
à la résurgence de bruit.
v
Industries du pétrole et du gaz naturel — Plates-formes de production
en mer — Chauffage, ventilation et climatisation
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie des exigences et fournit des lignes directrices pour la conception, les essais,
l'installation et la mise en service de systèmes et d'équipements de chauffage, de ventilation, de climatisation
et de pressurisation sur toutes les installations de production en mer pour les industries du pétrole et du gaz
naturel qui sont:
— — nouvelles ou existantes,
— — normalement occupées par du personnel ou bien non normalement occupées par du personnel,
— — fixes ou flottantes, mais enregistrées comme installation de production en mer.
Le présent document est normalement applicable à l'ensemble des installations. Pour les installations pouvant
être soumises aux exigences de la «Classe» ou des «Codes et résolutions IMO/MODU», l'utilisateur est renvoyé
aux exigences HVAC qui relèvent de ces règles et résolutions. Si ces exigences sont moins strictes que celles
prises en considération pour une installation fixe, il est alors nécessaire que ce document, c'est-à-dire les
exigences pour les installations fixes, soit utilisé.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu'ils constituent, pour tout ou partie de leur contenu,
des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 7235, Acoustique — Modes opératoires de mesure en laboratoire pour silencieux en conduit et unités
terminales — Perte d'insertion, bruit d'écoulement et perte de pression totale
ISO 8861, Construction navale — Ventilation du compartiment machines des navires à moteurs diesels —
Exigences de conception et bases de calcul
ISO 12241, Isolation thermique des équipements de bâtiments et des installations industrielles — Méthodes de
calcul
ISO 12499, Ventilateurs industriels — Sécurité mécanique des ventilateurs — Protecteurs
ISO 14694:2003, Ventilateurs industriels — Spécifications pour l'équilibrage et les niveaux de vibration
ISO 21789, Applications des turbines à gaz — Sécurité
IEC 60079--0, Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses — Partie 0: Exigences générales
IEC 60079--10, Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses — Partie 10: Classement des
emplacements dangereux
IEC 60079--13, Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses — Partie 13: Construction et
exploitation de salles ou bâtiments protégés par surpression interne
IEC 61892--7, Unités mobiles et fixes en mer — Installations électriques — Partie 7: Zones dangereuses
EN 1751, Ventilation des bâtiments — Bouches d'aird’air — Essais aérodynamiques des registres et clapets
EN 1886, Ventilation des bâtiments — Caissons de traitement d'aird’air — Performances mécaniques
EN 50272--2, Règles de sécurité pour les batteries et les installations de batteries — Partie 2: Batteries
stationnaires
API RP 505, Recommended Practice for Classification of Locations for Electrical Installations at Petroleum
Facilities Classified as Class 1, Zone 0, Zone 1 and Zone 2
Résolution OMI MSC 61(67) :): Annexe 1, Partie 5: Essai d'inflammabilité des surfaces
Résolution OMI MSC 61(67) :): Annexe 1, Partie 2: Essai portant sur la fumée et la toxicité
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques pour l'utilisation en normalisation
disponibles aux adresses suivantes:
— — ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https://www.iso.org/obp
— — IEC Electropedia: disponible à l'adresse https://www.electropedia.org/
3.1 3.1
système actif
système qui repose sur des composants alimentés en énergie
3.2 3.2
unité de déplacement d'air
dispositif d'alimentation permettant d'obtenir un mouvement d'air dans un espace, de type mouvement de
piston ou de bouchon
Note 1 à l'article : : Aucun brassage de l'air de la pièce ne se produit dans un flux idéal d'air par déplacement, ce qui est
souhaitable pour extraire les polluants générés dans un espace.
3.3 3.3
émission fugace
émission continue à l'échelle moléculaire à partir de toutes les sources de fuite potentielle dans une usine,
dans des conditions d'exploitation normales
Note 1 à l'article : : Comme interprétation pratique, une émission fugace est une émission qui ne peut pas être détectée
par la vue, l'ouïe ou le toucher mais qui peut être détectée par des techniques d'essai à la bulle ou par des tests d'une
sensibilité similaire.
3.4 3.4
zone ouverte
zone à l'air libre où des vapeurs sont facilement dispersées par le vent
Note 1 à l'article : : Les vitesses du vent habituelles dans ces zones sont rarement inférieures à 0,5 m/s et fréquemment
supérieures à 2 m/s.
3.5 3.5
système passif
système qui ne repose pas sur des composants alimentés en énergie
3.6 3.6
refuge temporaire
TR (temporary refuge)
lieu où le personnel peut se réfugier pendant une période prédéterminée lorsque des investigations, des
réunions de crise et de préparation à l'abandon sont entreprises
3.7 3.7
zone stagnante
zone où le taux de ventilation est inférieur au débit d'une ventilation adéquate
4 Abréviations
AC/h renouvellements d'air par heure [air changes per hour]
AHU centrale de traitement d'air [air-handling unit]
AMCA Air Movement and Control Association Inc.
API American Petroleum Institute [Institut américain du pétrole]
ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers
BS Norme britannique [British Standard]
CCR salle centrale de contrôle
CFD dynamique des fluides numérique [computational fluid dynamics]
CIBSE Chartered Institution of Building Services Engineers
CVU unité à volume constant [constant-volume unit]
D&ID diagramme de conduites et d'instrumentation [duct and instrumentation diagram]
DX détente directe [direct expansion]
EN Norme européenne
ESD arrêt d'urgence [emergency shutdown]
F&G feux et gaz [fire and gas]
GWP potentiel de réchauffement planétaire [global warming potential]
HSE hygiène, sécurité et environnement [health, safety and environment]
HVAC chauffage, ventilation et climatisation
HVCA Heating and Ventilating Contractors' Association
IACS Association internationale des sociétés de classification
IEC Commission électrotechnique internationale
OMI Organisation Maritime Internationale
IP Institut du pétrole [Institute of Petroleum]
LQ locaux d'habitation [living quarters]
MODU unité mobile de forage en mer [mobile offshore drilling unit]
NFPA National Fire Protection Association
NS Norme norvégienne [Norsk Standard]
TR refuge temporaire
5 Conception
5.1 Généralités
Le présent article définit les exigences sur tous les aspects de conception des systèmes de chauffage,
ventilation et conditionnement d'air (HVAC) pour les installations en mer pour les industries du pétrole et du
gaz naturel.
En ce qui concerne les exigences et les lignes directrices relatives au taux de renouvellement d'air et les
exigences de pressurisation, il est fait référence aux codes de classification pour le projet concerné.
Les systèmes HVAC font partie des services de sécurité de l'installation. Les exigences fonctionnelles clés pour
les systèmes HVAC, applicables à toutes les zones de l'installation sont les suivantes:
a) a) capacité de ventilation, de chauffage et de refroidissement suffisante dans toutes les conditions
météorologiques défavorables;
b) b) qualité d'air acceptable dans toutes les conditions météorologiques défavorables;
c) c) performance fiable du fait du concept, la conception ayant les caractéristiques suivantes, par
ordre d'importance décroissant:
1) 1) simplicité, avec une préférence pour les systèmes passifs;
2) 2) robustesse intrinsèque en prévoyant des marges de conception pour les systèmes et
équipements;
3) 3) indication de défaut/état et autodiagnostic;
4) 4) disponibilité des pièces de remplacement pour les systèmes et équipement;
5) 5) maintenabilité du fait d'une aptitude aux essais, aux inspections et de facilité d'accès.
Les exigences supplémentaires suivantes s'appliquent à des zones spécifiques de l'installation pour s'assurer
que leurs objectifs de sécurité sont atteints:
— — maintenir la capacité de survie dans le TR en évitant la pénétration de mélanges gaz-air
potentiellement inflammables grâce à une implantation, une isolation, une pressurisation appropriées, la
fourniture de multiples entrées d'air, un nombre de renouvellements d'air suffisant, une détection de gaz
appropriée et une alimentation électrique d'urgence;
— — éviter la formation de concentrations potentiellement dangereuses de mélanges gazeux inflammables
dans des zones dangereuses en prévoyant une ventilation et une distribution d'air suffisantes pour la
dilution, une dispersion et une extraction suffisantes de ces mélanges et contenir ces mélanges, une fois
formés, en maintenant des pressions relatives, en évitant une contamination croisée et en fournissant des
systèmes dédiés pour les zones dangereuses;
— — prévenir, par la pressurisation, la pénétration de mélanges gaz-air potentiellement inflammables dans
toutes les zones classées non dangereuses;
— — maintenir une ventilation vers tous les équipements et zones/salles devant être opérationnelles en cas
d'urgence lorsque la source principale d'alimentation n'est pas disponible;
— — fournir un environnement à humidité et température contrôlées conformément aux exigences, dans
lequel le personnel, l'usine et les systèmes puissent fonctionner efficacement, sans odeur, poussière et
contaminant, incluant un contrôle des fumées.
Ces objectifs, de niveau élevé, sont soutenus par les exigences fonctionnelles de plus bas niveau mentionnées
plus loin dans les paragraphes du présent document.
Les exigences fonctionnelles lors du développement d'une base de conception pour un nouveau projet ou une
modification majeure d'une installation existante sont l'objet du 5.25.2. Ces exigences se rapportent aux
éléments suivants:
— — orientation et agencement de plate-forme (5.2.1(5.2.1) ;);
— — identification des dangers et classification des zones dangereuses (5.2.2(5.2.2) ;);
— — conditions environnementales (5.2.3(5.2.3) ;);
— — choix de systèmes de ventilation naturelle ou mécanique (5.2.4(5.2.4) ;);
— — développement d'une philosophie de contrôle/commande (5.2.5(5.2.5) ;);
— — philosophie d'exploitation et de maintenance (5.2.6(5.2.6) ;);
— — sélection des matériaux (5.2.7(5.2.7) ;);
— — marges de conception et calculs (5.2.8(5.2.8) ;);
— — développement et validation de conception en ayant recours à des essais en soufflerie ou à la
simulation numérique en mécanique des fluides (CFD) (5.2.9(5.2.9).).
La ventilation peut être naturelle (c'est-à-dire le vent) ou mécanique, ou être une combinaison des deux. Tout
au long du présent document, il convient que l'utilisation du terme «ventilation» soit interprétée comme étant
une ventilation naturelle ou mécanique, selon le cas.
Une ventilation naturelle est préférée à une ventilation mécanique, lorsque cela est réalisable dans la pratique,
car elle est disponible pendant toute la durée des situations d'urgence gaz, elle ne repose pas sur un
équipement actif et elle réduit les efforts requis pour la maintenance HVAC.
Pour les nouvelles conceptions, le développement d'une base de conception doit être lancé en utilisant les
pratiques identifiées dans le présent document, bien qu'il convienne de reconnaître que la conception
implique un processus d'itération à mesure qu'elle mûrit et que cela ne se déroule pas en suivant la série
séquentielle d'étapes décrites dans le présent document pour des raisons de simplicité. Les processus décrits
ici peuvent également être appliqués à de nouveaux aménagements majeurs d'installations existantes, mais il
peut être nécessaire de faire certains compromis, du fait de décisions anciennes concernant l'agencement, la
sélection d'équipements et le niveau de connaissance prévalant à ce moment. Le défi que représente la
fourniture de solutions économiques pour un nouvel aménagement peut être significativement supérieur à
celui d'une nouvelle conception.
La base de conception finalisée peut être enregistrée sur des feuilles de données comme celles fournies en
Annexe DAnnexe D.
La conception terminée doit être soumise à une revue de l'évaluation des dangers. La technique d'analyse de
dangers et d'opérabilité (HAZOP) peut être utilisée pour cela.
En 5.25.2,, des objectifs établissant les buts sont identifiés. Les exigences détaillées, permettant d'atteindre les
objectifs, sont décrites.
En 5.35.3,, le choix fondamental pour la conception du système, c'est-à-dire entre des méthodes de ventilation
naturelles ou mécaniques, est abordé.
Les exigences fonctionnelles, associées à la conception des systèmes HVAC pour les différentes zones d'une
installation en mer typique, qui nécessitent des considérations techniques particulières eu égard à leur
emplacement et/ou à leur fonction, sont données en 5.45.4
La Figure 1Figure 1 est destinée à illustrer les processus entrepris aux diverses étapes du cycle de vie de
l'installation et à identifier les documents de référence et les paragraphes appropriés du présent document
qui donnent les exigences nécessaires.
Figure 1 — Application du présent document à un cycle de vie de projet
5.2 Développement d'une base de conception
5.2.1 Orientation et agencement
5.2.1.1 Objectif
L'objectif est de fournir des données d'entrée aux premières étapes du développement de la conception, de
façon à ce que les zones et équipements pouvant avoir un besoin en HVAC, ou pouvant être concernés par sa
fourniture, soient placés à un emplacement optimal, autant que cela est raisonnablement possible.
5.2.1.2 Exigences fonctionnelles
L'agencement de l'installation nécessite beaucoup de coordination entre les ingénieurs impliqués pendant la
conception et les spécialistes de l'exploitation, de la maintenance et de la sécurité. Il faut également prêter
attention à la minimisation de la construction, aux raccordements et à la mise en service en mer. L'intention
du présent document n'est pas de détailler une philosophie d'agencement de plate-forme, mais d'identifier les
zones où la prise en compte du rôle de l'HVAC, et des exigences qui la concernent, peuvent avoir un impact sur
la prise de décisions concernant l'orientation et l'agencement des installations.
Les installations peuvent comporter un refuge temporaire (TR). Le TR est presque dans tous les cas constitué
par les locaux d'habitation (LQ), lorsqu'ils sont prévus. La capacité de survie du TR, qui est liée directement
au taux de fuite d'air, peut amener à envisager des systèmes actifs d'HVAC pour la pressurisation du TR ou des
chemins de secours et d'évacuation enclos. Les systèmes actifs nécessitent d'entreprendre des exercices
d'évaluation des dangers détaillés dans le cadre de la vérification de conception et les systèmes passifs sont
généralement préférés, car ils ne reposent pas sur des équipements fonctionnant dans des conditions
d'urgence.
Il convient que les zones dangereuses, particulièrement celles contenant des systèmes à hydrocarbures mis
sous pression, soient placées aussi loin que possible du TR, de façon à ce que les fuites de gaz soient dispersées
naturellement.
L'agencement doit inclure un positionnement correct des entrées et sorties de ventilation, des admissions et
échappements de moteurs, des évents et des torches pour permettre une exploitation sûre, particulièrement
du TR. Les rejets de gaz chauds ne doivent pas interférer avec les opérations de grutage, d'hélicoptère, de
production ou de forage ou avec les LQ, et doivent être dirigés de façon à ne pas être attirés dans les admissions
des turbines à gaz.
Les entrées d'air dans les zones dangereuses et non dangereuses doivent être placées aussi loin que
raisonnablement possible du périmètre d'une enveloppe dangereuse et à une distance qui ne soit pas
inférieure à la distance minimale spécifiée dans le code de classification de zone en vigueur. L'emplacement
de l'entrée d'air doit également être évalué quant à sa disponibilité dans des situations d'urgence.
5.2.1.3 Exigences détaillées
Les résultats des essais de modèle en soufflerie ou des calculs CFD menés sur les installations doivent être
utilisés comme base pour déterminer la ou les zones extérieures soumises à la pression du vent dans lesquelles
placer les entrée(s) et sortie(s) du ou des systèmes HVAC. Un soin particulier doit être apporté à
l'emplacement des admissions et des rejets d'air vis-à-vis de la pression dynamique du vent et à son effet
consécutif sur la puissance des moteurs de ventilateurs.
La face inférieure d'une plateforme peut être un emplacement convenable pour des entrées et sorties d'air
HVAC car une grande partie de la zone sous la plate-forme peut être classée comme non dangereuse et avoir
des conditions venteuses stables. Cependant, il faut prendre en considération les effets du vent et des vagues
et l'emplacement des éléments comme les goulottes de rejet de poudre sèche et les rejets d'eau de
refroidissement lors du placement des entrées d'air extérieur et des rejets d'extraction sous la plate-forme.
Les entrées/sorties d'air doivent être protégées contre la pression dynamique du vent.
Sur une installation classique, une entrée et une évacuation d'air pour le même système doivent, lorsque cela
est raisonnablement possible, être situées sur la même face de l'installation ou dans des zones externes
exposées à des pressions de vent identiques. Un soin particulier doit être apporté à l'orientation des entrées
et rejets d'air sur les systèmes desservant des zones dangereuses et non dangereuses adjacentes, de façon à
ce que, bien que le vent puisse affecter les valeurs absolues de pressurisation dans chaque zone, les exigences
de pression différentielle entre elles ne varient pas de façon significative. Cependant, pour les systèmes de
production flottants (FPS), la zone sous le vent peut être un emplacement d'entrée d'air approprié, mais elle
doit être positionnée de façon à éviter l'aspiration de fumées ou de contaminants et être capable de
fonctionner dans des conditions météorologiques défavorables (il est également fait référence au 5.3.25.3.2).).
Les entrées d'air doivent être placées de façon à éviter une contamination croisée avec:
— — les évacuations des équipements brûlant du combustible,
— — les évents d'huiles de lubrification, les évents de purge et les décharges des installations de production,
— — les rejets de poussières de poudres sèches de forage,
— — l'échappement de moteur d'hélicoptère,
— — les torches,
— — les autres systèmes de ventilation, et
— — les navires d'approvisionnement et de soutien.
Le positionnement de l'entrée d'air et des échappements des générateurs et turbines à gaz nécessite un soin
particulier. Ils doivent être placés dans une zone non dangereuse, en prenant en considération les points
suivants.
L'entrée d'air doit être placée à la distance la plus éloignée possible des zones dangereuses et
a) a)
aussi haut au-dessus du niveau de la mer que possible, afin d'éviter une pénétration d'eau (un minimum
absolu serait d'au moins 3 m au-dessus du niveau des vagues de la tempête centenaire). Si elles sont
encloisonnées, les entrées d'air doivent être placées de façon à ce que la poudre et la poussière ne soient
pas aspirées. Comme la plus grande partie des particules dans l'air est générée sur la plate-forme par les
opérations de forage et de grenaillage, l'arrangement préférable est de placer les entrées d'air au-dessus
du niveau du pont supérieur.
b) b) La recirculation des gaz rejetés, vers l'entrée d'air doit être évitée et cela peut être démontré
par des essais en soufflerie ou par la CFD. Ces essais doivent également montrer que les dispersions de
gaz de combustion n'interfèrent pas avec les opérations d'hélicoptères, de production, de forage et de
grutage.
La maîtrise d'ouvrage du projet doit établir une augmentation maximale admissible de température d'air au-
dessus de la surface du pont hélicoptère pour la manœuvre d'un hélicoptère.
Des modèles informatiques sont disponibles pour simuler des dispersions de panaches chauds et froids et ils
peuvent être utilisés pour établir des positions de sorties d'air.
5.2.2 Classification des zones dangereuses et rôles de l'HVAC
5.2.2.1 Objectif
L'objectif est d'adopter, dans les processus de conception et d'exploitation, une philosophie cohérente pour la
séparation des zones dangereuses et non dangereuses et la performance de la ventilation dans ces zones.
5.2.2.2 Exigences fonctionnelles
L'IEC 60079--10 doit être utilisée pour la classification d'une zone dangereuse. Le choix du code de zone
dangereuse détermine le choix des équipements à utiliser dans les zones particulières de l'installation et
fournit également des données d'entrée vers les standards de performances des systèmes HVAC dans ces
zones.
5.2.2.3 Exigences détaillées
L'application d'un processus reconnu d'identification et d'estimation des dangers peut identifier une exigence
quant à la séparation et la ségrégation des stocks sur une installation. Les codes de classification de zones
spécifient des distances de séparation entre les zones dangereuses et non dangereuses afin d'éviter
l'inflammation des dégagements qui se produisent inévitablement de temps en temps lors de l'exploitation
des installations véhiculant des liquides et vapeurs inflammables.
Il convient d'interpréter d'une manière pratique tous les codes de classification de zone. Ils n'offrent que les
meilleurs conseils et souvent les circonstances particulières requièrent un examen de la sécurité et des
conséquences ainsi que de manière consécutive, l'application d'une approche du type «aussi sûr que
raisonnablement possible» de la position des limites d'une zone classée et des sources d'inflammation
potentielles à proximité. Afin d'établir correctement et de façon cohérente un zonage, les données historiques
des conditions d'exploitation d'une usine similaire peuvent être utilisées comme base d'estimation.
La ventilation a un impact sur la classification des zones dangereuses et apporte une fonction de sécurité vitale
sur les installations en mer en:
— — diluant les concentrations locales dans l'air des gaz inflammables dues à des émissions fugaces,
— — réduisant le risque d'inflammation suite à une fuite en éliminant rapidement les accumulations de gaz
inflammables.
La quantité d'air de ventilation pour conserver un état de non-inflammabilité dans des zones présentant des
[14] [14]
émissions fugaces peut être calculée à partir des données de l'API 4589 , , en utilisant la méthodologie
donnée dans l'API RP 505.
Les zones doivent être classées en utilisant les recommandations générales de l'IEC 60079--10. Des
recommandations spécifiques pour classer les installations pétrolières sont disponibles dans des documents
[33][33]
comme l'EI 15 (2015) 4e version et l'API RP 505.
Il faut reconnaître qu'un niveau de ventilation supérieur à la limite inférieure par défaut d'une ventilation
acceptable prescrite dans les codes relatifs aux zones dangereuses peut être requis pour:
— — fournir une atmosphère adaptée pour le personnel et l'équipement,
— — extraire l'excès de chaleur, et
— — fournir un taux de ventilation amélioré pour atténuer la création d'une atmosphère potentiellement
explosive.
5.2.3 Conditions environnementales
5.2.3.1 Objectif
L'objectif est de déterminer une base environnementale pour la conception de systèmes HVAC afin de
répondre aux objectifs de l'HVAC.
5.2.3.2 Exigences fonctionnelles
Les données de bases environnementales extérieures et intérieures adaptées à l'emplacement de l'installation
doivent être établies pour la conception.
5.2.3.3 Exigences détaillées
5.2.3.3.1 Conditions météorologiques extérieures
La nécessité d'un abri doit être évaluée, laquelle peut engendrer le besoin d'un système HVAC.
La conception des systèmes HVAC doit prendre en compte les codes de conception. La sélection conservative
de critères peut conduire à pénaliser le coût, la masse et la puissance.
Les valeurs extrêmes saisonnières de température, d'humidité et de vitesse du vent varient grandement dans
le monde, et les réglementations locales régissant les conditions de travail peuvent également dicter les
valeurs extrêmes admissibles dans des espaces occupés ou non occupés. Les informations environnementales
locales doivent être spécifiées dans les éléments de base d'une conception. Il convient que cela ne conduise
pas à exiger l'installation d'une capacité supplémentaire pour prendre en compte la faible proportion du
temps pendant laquelle les conditions météorologiques extrêmes sont rencontrées.
Les effets très locaux sur les conditions environnementales extérieures doivent être pris en compte à des fins
de conception s'ils exercent une influence quelconque sur la conception, comme le réchauffage de l'air avant
que l'air n'atteigne les entrées d'air, la contamination de l'air entrant, le masquage du rayonnement solaire, la
réflexion du rayonnement solaire de la surface de la mer, les changements de vitesse et de direction du vent,
et, par conséquent, pression du vent.
Les températures ressenties, résultant du refroidissement dû au vent ou d'une charge thermique, doivent être
déterminées pour établir les effets sur la productivité du personnel (lorsque le personnel doit travailler dans
des zones à température non contrôlée) et sur l'équipement, et, par conséquent, l'ajout de toute protection
nécessaire. Pour déterminer la productivité, il faut prendre en compte la nature du travail (sédentaire ou
physique) entrepris.
La source de données sélectionnée doit être acceptable pour l'entité qui lance le projet.
Les informations suivantes sont les données caractéristiques qui peuvent être utilisées pour établir une base
environnementale de conception dans une zone où un microclimat n'est pas un facteur important et où les
variations mensuelles suivent une distribution normale:
— température maximale: probabilité de dépassement de 2 % ;%;
— température minimale: probabilité de dépassement de 98 % ;%;
— vitesse du vent pour la vitesse moyenne sur 1 h sur 1/12e de l'année à une hauteur de référence
conception: de 10 m;
— vitesse maximale du vent: moyenne du maximum sur 1/12e de l'année de rafales de 3 s à la hauteur
de l'équipement.
NOTE La condition moyenne sur 1/12e de l'année est celle qui, en moyenne, est dépassée 12 fois par an.
Les données de vitesse du vent sont habituellement signalées pour une hauteur moyenne de 10 m, mais elles
peuvent être enregistrées à une hauteur différente sur une installation. Les facteurs de correction du
Tableau 1Tableau 1 doivent être appliqués aux vitesses moyennes du vent sur 1 h communément signalées.
Tableau 1 — Facteurs de correction du vent
Hauteur au-dessus du
niveau moyen de la Durée de rafale Durée moyenne de vent prolongé
mer
m 3 s 15 s 1 min 10 min 1 h
10 1,33 1,26 1,18 1,08 1,00
20 1,43 1,36 1,28 1,17 1,09
30 1,49 1,42 1,34 1,23 1,15
50 1,57 1,50 1,42 1,31 1,22
60 1,59 1,52 1,44 1,34 1,25
80 1,64 1,57 1,49 1,39 1,30
100 1,67 1,60 1,52 1,42 1,33
120 1,70 1,63 1,55 1,46 1,36
150 1,73 1,66 1,58 1,49 1,40
Exposant (n) 0,100 0,100 0,113 0,120 0,125
EXEMPLE 1 Étant donné une vitesse moyenne de vent sur 1 h de 24 m/s à une hauteur de 10 m, la vitesse maximale
de vent subi pendant 1 min à une hauteur de 50 m est estimée à 24 m/s × 1,42 × 34 m/s.
Le facteur de vitesse du vent, vh, à une autre hauteur, h, exprimé en mètres au-dessus du niveau de la mer, peut
être obtenu à partir de la valeur de référence à 10 m en utilisant le profil à loi exponentielle donné dans la
Formule (1)Formule (1) ::
ℎ 𝑛𝑛
𝑣𝑣 =𝑣𝑣 ×(� ) (1)
ℎ 10
où
v est la vitesse à la hauteur h au-dessus du niveau de la mer;
h
n est l'exposant de loi exponentielle (voir Tableau 1
v est la vitesse à la hauteur h au-dessus du niveau de la mer ;
h
n est l'exposant de loi exponentielle (voir Tableau 1).
).
EXEMPLE 2 La vitesse v10, à la base de 10 m d'un vent avec une vitesse moyenne de 7 m/s (vitesse moyenne sur 1 h)
à un niveau de pont de 50 m au-dessus du niveau moyen de la mer peut être calculée comme
v = 7 m/s × (100/122) = 5,378 m/s
v = 7 m/s × (100/122) = 5,378 m/s
Dans des zones où il y a des fluctuations saisonnières importantes par rapport à une moyenne, comme dans
les régions subissant la mousson, des typhons et les régions tropicales, il faut prendre en considération, dans
l'établissement des critères de conception, le nombre de jours ou d'heures de dépassement si des données
sont disponibles pour une analyse sous cette forme.
Lorsqu'il y a un microclimat significatif, les données peuvent être analysées vis-à-vis de critères
supplémentaires, pour lesquels les lignes directrices suivantes sont appropriées.
5.2.3.3.2 Température maximale de la mer
La température maximale de la mer est la température moyenne mensuelle maximale de l'eau pendant le mois
le plus chaud à la profondeur d'extraction, qui peut être extrapolée à partir des mesures de température de
surface.
5.2.3.3.3 Intensités du rayonnement solaire direct et diffus
Pour un calcul de conception détaillé, les données horaires de rayonnement pour une période de jours clairs
dans le mois le plus chaud sont nécessaires. La période est considérée comme coïncidant avec une période
pendant laquelle la température maximale est rencontrée, en prenant en compte l'humidité relative associée.
La méthode traditionnelle de conception des structures suppose que les charges maximales de
refroidissement des salles et la charge de réfrigération maximale pour la climatisation se produisent
simultanément, mais il est noté que les maxima des charges de refroidissement de salles peuvent
habituellement être rencontrés dans une période qui ne coïncide pas avec la température extérieure
maximale.
En l'absence de données sur le rayonnement solaire pour le site, des données peuvent être tirées d'une localité
similaire à la même latitude. En l'absence de données recueillies, des données calculées peuvent être
[15][15]
appliquées à partir de l'ASHRAE ou d'une référence similaire.
La réflexion de la surface de la mer peut être prise comme étant égale à 20 % de l'intensité de rayonnement
total.
Les gains de rayonnement thermique des torchères doivent également être pris en compte.
5.2.3.3.4 Conditions environnementales internes
Deux approches peuvent être utilisées pour la spécification de conditions environnementales internes.
L'approche traditionnelle repose sur la spécification de valeurs absolues établies par l'expérience ou des
réglementations locales. Une autre approche basée sur une mesure de l'acceptation par la population est
[5] [5]
donnée dans l'ISO 7730 . La méthode de l'ISO 7730 ne s'applique qu'aux zones occupées par du personnel.
Le Tableau 2Tableau 2 donne des lignes directrices pouvant être utilisées si l'approche d'écrite dans
l'ISO 7730 n'est pas adoptée.
Tableau 2 — Conditions environnementales intérieures recommandées
Description Exemples Températur Température Limite Commentaires
eminimale maximale de
Températur (été) bruit
e minimale HVAC
(hiver)
°C °C dBA
Zones occupées par Salle de 19 24 40
du personnel — commande
travail sédentaire Local radio
Zones des locaux Zones de 19 24 40
d'habitation loisir Cabines
Salle à 19 24 50
manger
Description Exemples Températur Température Limite Commentaires
eminimale maximale de
Températur (été) bruit
e minimale HVAC
(hiver)
°C °C dBA
Couloirs/toil 16 25 50
ettes
Blanchisserie
Magasins/cui
sine
Local de 10 35 65
distribution
de puissance
électrique
Local 10 35 65 Un niveau de bruit jusqu'à
technique 85 dBA peut être acceptable si
des mesures sont prises pour
éviter des niveaux de bruit
inacceptables dans les zones
adjacentes.
Bureaux 19 24 40
Stockage de 16 24 50
produits secs
Gymnase
Infirmerie 21 25 40 Il convient qu'un régulateur
permettre le réglage de la
température de la pièce jusqu'à
un maximum de 25 °C dans la
limite des températures
extérieures min./max.
retenues.
Travail manuel Laboratoires 18 24 50
léger Magasins 16 24 60
Ateliers
Non occupé par du Module 5 35 80
personnel sans d'utilités
équipement
électrique
Non occupé par du Local de 5 35 70 Comme option au
personnel avec distribution refroidissement, le chauffage
équipement de puissance peut être utilisé pour limiter
électrique électrique l'humidité à 80 %.
Salles d'équipements Salle 15 25 70 35 °C au maximum peuvent
avec des instruments batteries être acceptés pour certains
dont le types de batteries.
fonctionnement
dépend de la
température
Non occupé par du Salles 5 35 80
personnel techniques
Description Exemples Températur Température Limite Commentaires
eminimale maximale de
Températur (été) bruit
e minimale HVAC
(hiver)
°C °C dBA
dédiées à la
production
L'installation HVAC doit au minimum avoir la capacité suivante:
a) a) chauffage pour atteindre la température minimale pendant les conditions hivernales;
b) b) refroidissement pour atteindre la température maximale pendant les conditions estivales.
Il est également recommandé que l'humidité relative soit maintenue entre 30 % et 70 %. Ces limites sont
établies afin de réduire les risques de peau humide ou sèche désagréable, d'irritations oculaires, d'électricité
statique, de prolifération microbienne et de maladies respiratoires.
Des atténuateurs sonores doivent être placés à des endroits des systèmes HVAC où ils peuvent agir sur
l'émission et la réception du bruit. Les positions typiques sont sur les parois du local technique traversées par
le réseau de conduits quittant le local et à l'entrée des conduits dans les salles de contrôle et autres zones
nécessitant des niveaux de bruit bas. Il faut prendre soin, lors de la conception des systèmes HVAC, de prévoir
des marges pour prendre en compte les mauvaises caractéristiques d'absorption acoustique de beaucoup de
zones desservies. Comme tous les espaces, à l'exception des cabines et des zones publiques, sont
acoustiquement «actives», une faible atténuation du bruit HVAC par l'espace est susceptible de se produire.
Il faut également prendre en considération en premier lieu la réduction des niveaux de bruit à la source.
Les entrées et sorties d'air à l'extérieur doivent être ramenées à une valeur où elles ne dépassent
...
















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