1 工程概況

該廠房位于廣東省惠州市博羅縣，為多層建筑，地上4層，總建筑面積31367.47m，高度為23.854 m，火災危險性類別為丙類，主要生產(chǎn)以面粉為原料的饅頭、包子、水餃等面點制品。

該廠房已建成投產(chǎn)運行一年多。本文主要介紹生產(chǎn)工藝區(qū)，包括機制生產(chǎn)區(qū)、常溫降溫區(qū)、自動輸送區(qū)、大修間等區(qū)域空調(diào)通風設計的特點和要點，其生產(chǎn)工藝流程為:生產(chǎn)輔助區(qū)(常溫)→粗加工(25℃)→機制生產(chǎn)(25℃，成胚/成型)→醒發(fā)(常溫)→蒸柜(1.25MPa/194℃)→常溫降溫→冷藏降溫(5℃)→冷藏、冷凍包裝(10℃)→裝筐輸送(8℃)→保鮮庫(5℃)、冷藏庫(5℃)、低溫冷庫(-25℃)→發(fā)貨區(qū)(8℃)。

2 冷庫

根據(jù)工藝要求，冷庫由具備專業(yè)資質(zhì)的廠家進行設計和施工。冷庫與制冷機房、變配電室均布置在首層，分屬不同的防火分區(qū)，制冷工質(zhì)采用CO2，冷凝器布置在屋面。對于設置在首層的低溫庫(-25℃)，為防止地坪凍脹，采用機械通風，設有主風道和支風道，支風管采用?200的HDPE管，末端設置不銹鋼鋼絲網(wǎng)封管口。對于低溫冷庫，由于采用機械化生產(chǎn)，冷庫地面上涂灑耐腐蝕合金骨料、彩色耐磨干撒式地面硬化劑，用量為5kg/m，采用一次成型確保地坪能夠承受叉車荷載和行駛產(chǎn)生的摩擦，使用后不起塵。

由于工藝需要，該工程冷庫建筑面積很大，接近總建筑面積的20%，對安全性、節(jié)能性、環(huán)保性要求高，并且存在不同溫度要求的高、低溫冷庫與設備用房、輔助生產(chǎn)房間貼鄰的情況，在建筑設計中應合理優(yōu)化布局，精心布置，減少冷量的無效耗散。如低溫庫宜布置在高溫庫之間而不宜直接貼鄰設備機房和常溫輔助用房。此外，建筑設計中還應對與冷庫貼鄰的房間隔墻進行防結(jié)露驗算，尤其是冷庫和變配電房和制冷機房貼鄰時，必要時可設置雙墻或其他防結(jié)露措施。

3 空調(diào)冷熱源

在廠房一期空調(diào)設計中，設置了獨立鍋爐房，內(nèi)設1臺額定蒸發(fā)量10t/h和1臺額定蒸發(fā)量6 t/h的燃氣鍋爐，額定壓力為1.25 MPa，過熱蒸汽溫度為194℃，2臺鍋爐聯(lián)合運行為廠房內(nèi)蒸柜提供用汽及作為冬季供暖汽水換熱器的熱源。實際運行表明，一期廠房在過去的2個供暖季內(nèi)，均無需供暖即可滿足室內(nèi)生產(chǎn)溫度需求，且由于食品加工車間工藝要求門窗氣密性高，還存在冬季過熱的現(xiàn)象。因此在二期設計中不再設計冬季供暖。經(jīng)對一期蒸柜的實際耗汽量進行核算可知，在不增容的情況下，現(xiàn)有鍋爐房可以滿足一期、二期同時用汽的需求。

該工程空調(diào)區(qū)集中在3層，空調(diào)區(qū)域總面積(包括3層和其他樓層的空調(diào)區(qū)域)為2267m，經(jīng)計算夏季空調(diào)冷負荷為628kw，冷負荷指標為277W/m;冷源采用2臺(1臺為備用，定期切換運行)單臺制冷量為6259kW的螺桿式水冷冷水機組，制冷劑采用R134a，機組設置在首層制冷機房內(nèi)。

4 空調(diào)系統(tǒng)設計

4.1夏季空調(diào)室內(nèi)設計參數(shù)(見表1)

4.2 空調(diào)設計特點和要點

主要空調(diào)區(qū)域為設置在3層的機制生產(chǎn)區(qū)，根據(jù)工藝要求，夏季室內(nèi)溫度為25℃，相對濕度為70%，并無特殊之處。機制生產(chǎn)區(qū)為廠房內(nèi)人員最密集、設備最集中的地方，其主要功能是通過機制設備將面團壓胚→整型→成型→切片。

機制生產(chǎn)區(qū)有如下特點:

1)機械化生產(chǎn)為主，工作人員無重體力活動，屬于中等勞動強度。生產(chǎn)車間為濕作業(yè)，無大量粉塵散發(fā)或堆積。

2)生產(chǎn)工作人員少，該項目3層機制生產(chǎn)區(qū)面積1335㎡，作業(yè)人員數(shù)量為15人，人均面積89㎡。

3)由于采用智能化作業(yè)，電動機械設備多(電動機和機械都在室內(nèi))設備散熱量大，經(jīng)計算該項目機制生產(chǎn)區(qū)工藝散熱量為47W/m，屬于常年穩(wěn)定的連續(xù)性顯熱負荷。

4)基于防塵的要求，外窗氣密性高，生產(chǎn)時不允許開啟，相對周邊生產(chǎn)房間要保持微正壓。由于相鄰房間排風量大，為保持正壓所需的新風量遠大于滿足人員衛(wèi)生條件所需的新風量。

5)附屬于機制生產(chǎn)區(qū)的粗加工區(qū)和自動輸送區(qū)，面粉生產(chǎn)和輸送為干作業(yè)，有防爆和除塵要求，排風量大，需設置直流式崗位送風系統(tǒng)。

4.3 機制生產(chǎn)區(qū)空調(diào)設計

夏季冷負荷主要包括人員、燈光、工藝設備、圍護結(jié)構(gòu)、明裝蒸汽管道、新風負荷及打開蒸柜時溢入室內(nèi)的蒸汽潛熱負荷。在冬季，溢入室內(nèi)的蒸汽可視為等溫加濕，有利于室內(nèi)濕度的保持。

在冷負荷計算中，上述前4項有成熟的計算方法或取值，后2項則需要設計人員根據(jù)工程實際取值計算。根據(jù)GB50019-2015《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》第4.1.9條規(guī)定:工業(yè)建筑應保證每人不小于30m3/h的新風量。在夏季，按照滿足人員衛(wèi)生條件計算的新風量很小，不能滿足生產(chǎn)區(qū)正壓的要求，尚需計算外窗、室內(nèi)相鄰房間的門窗縫隙滲透量，在該工程中還考慮了保持蒸柜打開時減小蒸汽滲透量的正壓風量。

根據(jù)一期蒸柜運行時的實際情況，要想完全避免蒸汽外溢幾無可能，并且蒸汽溢出后的動力特性很復雜，難以理論計算擴散方程及外力作用下的運動方程，但觀測發(fā)現(xiàn)，宏觀特性上如同家里蒸饅頭打開鍋蓋時的場景，二期共設有22臺蒸柜，每半小時即完成一次面制品的蒸制過程，因此蒸汽外溢的潛熱負荷按照小時平均值計算，每臺蒸柜的蒸汽泄漏量取1kg/h。

新風量取值中，綜合考慮門窗縫隙滲透風量、滿足人員衛(wèi)生條件所需最小新風量和為保持蒸柜開口部位一定風速的正壓風量并取三者中最大值。需要說明的是，這里的正壓風量僅是為了形成風幕作用將外溢的蒸汽隔離在蒸柜附近，加速蒸汽消散從而防止外溢的蒸汽影響主生產(chǎn)區(qū)的技術手段，由于蒸柜和生產(chǎn)區(qū)緊鄰布置在一起，故在蒸柜和生產(chǎn)區(qū)之間布置條縫風口，機制生產(chǎn)區(qū)空調(diào)平面圖見圖1，在設計中風速取值為0.5m/s。

夏季工況機制生產(chǎn)區(qū)共設計4臺吊頂式空調(diào)箱，單臺風量15000m3/h;新風采用1臺吊頂式空調(diào)箱，風量10000m/h，送至機制生產(chǎn)區(qū)的新風量為9000m/h，換氣次數(shù)為156h(吊頂高度33 m);氣流組織為頂送頂回，送風口采用雙層百葉，風速3.0m/s，全室均布。

冬季和過渡季采用通風方式消除室內(nèi)余熱、余濕，設置1臺變頻排風機，室內(nèi)排風量為 20 000 m3/h，新風量仍為9000m/h，不足風量由2扇總面積為6.4m的可開啟外窗(帶紗窗)自然補風，補風風速為0.5m/s。機制生產(chǎn)區(qū)空調(diào)平面圖見圖1。

4.4 粗加工間、自動輸送區(qū)空調(diào)設計

粗加工間、自動輸送區(qū)為干式作業(yè)，儲存、輸送、加工面粉，有防爆和除塵需求，和鄰室相比應保持負壓，室內(nèi)溫度要求保持為25℃。根據(jù)工藝要求，粗加工間、自動輸送區(qū)的除塵排風量分別為24 000 6 000 m/h，而面積則分別只有 300、70 m，若要保證室內(nèi)溫度為25℃，采用直流式送風能耗很大，不經(jīng)濟。這2個區(qū)域設置空調(diào)的目的主要是防止工人在搬運及向自動攪拌機倒面粉時身體出汗，否則既不衛(wèi)生，又影響工作效率。經(jīng)和工藝專業(yè)溝通，為降低使用能耗，建議設置崗位送風，工藝最終采納了設計建議。

根據(jù)GBZ2.2-2007《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第2部分:物理因素》附錄B，粗加工間間斷搬運中等重物(袋裝面粉)體力勞動強度等級屬于Ⅱ(中等勞動)類;GB50019-2015《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》第413條第1款規(guī)定，工藝性空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度基數(shù)及其允許波動范圍應根據(jù)工藝需要及衛(wèi)生要求確定?；顒訁^(qū)的風速，冬季不宜大于03m/s，夏季宜采用0.2~0.5m/s;當室內(nèi)溫度高于30℃時，可大于0.5m/ s。

根據(jù)工藝特點，粗加工區(qū)不送熱風，崗位送風口的設計既要滿足人體有相對舒適的吹風感，又要保證在射流末端有一定的風速，以有效阻隔工作人員往自動攪拌機倒面粉時口鼻吸入外溢粉塵。設計中工作區(qū)高度取2m，根據(jù)吊頂高度，按照射流末端軸心風速1m/s，即相當于射流末端平均風速0.5 m/s計算，單個風口風量圓整后為600 m/h，送風口按照固定崗位設置，即在粗加工間的和面機設備人員操作位置和自動輸送機兩側(cè)的人員操作位置設置送風口，粗加工、自動輸送區(qū)空調(diào)平面圖見圖2。

送風口采用圓筒形，為方便調(diào)節(jié)，下接風管采用長度不大于2m的鋁箔軟管，可以根據(jù)生產(chǎn)需要將送風口保持一定的角度，從人員側(cè)上方向下送風。

全區(qū)設置1臺風量為10000m/h的吊頂式空調(diào)箱，采用直流方式送風。同時，設置離心式送風機彌補不足風量，保持粗加工區(qū)和自動輸送區(qū)風量平衡并維持微負壓。

4.5 其他區(qū)域

根據(jù)生產(chǎn)的重要性及工藝要求，變配電室、真空機空壓站獨立設置變制冷劑流量空調(diào)，洗衣房、辦公間、門廳等房間末端采用風機盤管，冷源和輸配系統(tǒng)與生產(chǎn)車間合用。

5通風系統(tǒng)設計

5.1 通風設計特點和要點

和空調(diào)區(qū)域不同，該工程需要設計通風的區(qū)域遠大于空調(diào)區(qū)域，除冷庫外，所有房間均需要通風，并且通風系統(tǒng)全年運行，這就對通風量的合理取值和通風方式提出了更高的要求。

該類型食品廠房通風系統(tǒng)有如下特點:

1)通風區(qū)域面積大、進深大，且由于生產(chǎn)要求，為防蟲、防風沙設置的窗多數(shù)為固定窗，無法利用自然通風。

2)變配電室、制冷機房等設備用房散熱量很大，單純依靠通風方式消除余熱不一定經(jīng)濟，應權(quán)衡考慮，必要時設置空調(diào)等降溫手段。

3)由于工藝需求，常溫降溫區(qū)需要很大通風量，在層高、管井、氣流組織、管線綜合上要充分重視。

4)應盡可能地避免將外墻上設置的防雨百葉作為通風口，否則一方面在多雨季節(jié)可能因施工不當導致雨水倒灌現(xiàn)象，另一方面可能增大飛蟲等進入室內(nèi)的概率。

5)通風機應選用低噪聲、高效率的風機，降低運行能耗。

5.2 常溫降溫區(qū)通風設計

常溫降溫區(qū)的主要功能為利用風機對蒸熟后的饅頭等面制品進行強制對流冷卻處理。冷卻方式對饅頭老化影響，本文只介紹該項目中常溫通風冷卻的設計方法。

該項目共設計2個常溫降溫區(qū)，均位于3層，面積分別為268.04、225.2m，建筑特點為吊頂上安裝不銹鋼半圓弧形罩，弧形罩的四周設有集水溝，用于收集熱蒸汽上升遇到弧形罩后產(chǎn)生的凝結(jié)水。根據(jù)一期運行情況可知，弧形罩的曲率半徑對凝結(jié)水的順利排放至關重要。曲率半徑小，凝結(jié)水會沿曲率方向自由滑移一段距離后豎直落在饅頭上，導致饅頭達不到品控要求而報廢;曲率半徑大，會導致實際可利用冷卻面積減少，對層高也有影響。濕蒸汽的發(fā)散量無法精確計算，且由于室內(nèi)通風換氣風速的影響，保證凝結(jié)水能夠順利落入弧形罩兩側(cè)的集水溝的最佳曲率半徑理論求解困難，根據(jù)一期運行經(jīng)驗，解決此問題的方法主要是通過加大通風量來解決。

根據(jù)針對一期常溫降溫區(qū)出現(xiàn)凝結(jié)水滴落進行改造后的運行數(shù)據(jù)，要保證凝結(jié)水不滴落，常溫降溫區(qū)通風量取300m/(m2·h)，每個常溫降溫區(qū)分別設置1臺排風機和1臺補風機，補風量取排風量的90%，其余10%由相鄰的機制生產(chǎn)區(qū)補入。在夏季，由于機制生產(chǎn)區(qū)設有空調(diào)系統(tǒng)，補風可適當加強冷卻速率。應指出的是，不應從空調(diào)區(qū)域補入大量冷卻后的空氣，在冷卻過程中，送風溫度對饅頭品質(zhì)是有影響的。

根據(jù)工藝要求，送、排風口分別設置在弧形罩兩側(cè)，排風口靠近蒸柜尾部，實現(xiàn)在打開蒸柜取出饅頭時對蒸汽的快速收集，減少弧形罩承擔的凝結(jié)水負荷，常溫降溫區(qū)1風口布置平面圖見圖3。

常溫降溫區(qū)排風機設置在屋面，為減少噪聲對周邊環(huán)境的影響，建筑專業(yè)適當加高女兒墻，暖通專業(yè)則在管道上合理設置消聲器。為保證室內(nèi)空氣品質(zhì)，補風機管道上設置有粗、中效兩級過濾器，電氣專業(yè)應設置補、排風機連鎖措施，防止補、排風機單獨運行時室內(nèi)產(chǎn)生過大的正壓或負壓，前者導致門打不開，后者導致負壓過大損壞內(nèi)裝修圍護結(jié)構(gòu)。

5.3 大修間通風設計

大修間主要為機制生產(chǎn)區(qū)設備等提供維修服務，有動火、用氣和廢氣產(chǎn)生，從建筑功能上來講，大修間不宜和主要生產(chǎn)廠房“一門”之隔，該工程由于種種原因無法設置緩沖間，只能采取其他措施減小其對主要生產(chǎn)區(qū)的影響。

設計中室內(nèi)排風換氣次數(shù)取15h-，補風量取排風量的90%，相對鄰室保持負壓。補風送至門上方，采用長條形風口，形成“風幕”，風速為6 m/ s，室內(nèi)設置2臺風機盤管，頂送頂回，當有重體力勞動時可采用引下的鋁箔軟管加可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向風口聯(lián)合送風，改善作業(yè)勞動環(huán)境，提高人體舒適性。

5.4生產(chǎn)流轉(zhuǎn)區(qū)通風設計

生產(chǎn)流轉(zhuǎn)區(qū)是該項目中面積最大的功能區(qū)域，它的主要功能是原料物品的臨時存放、轉(zhuǎn)運等，無溫濕度要求。設計采用機械排風，換氣次數(shù)為2 h-1，利用可開啟外窗(帶紗窗)自然補風，其他窗戶均采用固定窗。

5.5 機電設備用房通風設計

制冷機房設置平時和事故通風系統(tǒng)，制冷機房設備集中，散熱量大，按照消除余熱負荷計算所需的通風量接近事故通風量，因此按照事故通風量確定排風量，事故通風換氣次數(shù)按照12h-確定。由建筑專業(yè)設置4m的百葉窗補風，百葉窗底部距地1.2m，排風口靠近各臺壓縮機的上部，且根據(jù)平時和事故排風的特點通過電動風閥切換實現(xiàn)上部與下部排風。變配電室設置機械排風、自然補風，排風量根據(jù)電氣專業(yè)提供的資料計算，排風口設置在變壓器的側(cè)上方，當通風達不到室內(nèi)要求溫度時，開啟空調(diào)系統(tǒng)降溫。

6 結(jié)語

1)有條件時應采用全空氣系統(tǒng)，在過渡季可利用全新風或加大新風量運行，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。

2)常溫降溫區(qū)采用頂送頂排的氣流組織并不能令人滿意，無效損失大，條件允許時宜采用CFD手段模擬室內(nèi)氣流組織，更加合理地確定送、排風口的布置形式、數(shù)量、位置。

3)設計中應采取減少外墻孔洞的措施，保證廠房的嚴密性。

4)夏熱冬冷地區(qū)，當廠房密閉性較好、工藝散熱量較大時，可不設置冬季供暖。