1、工程概況

該廠房位于上海市松江區(qū)，為多層建筑，地上４層，總建筑面積31367.47㎡，高度為23.854ｍ，火災(zāi)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(diǎn)制品。

該廠房已建成投產(chǎn)運(yùn)行一年多。本文主要介紹生產(chǎn)工藝區(qū)，包括機(jī)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(fēng)設(shè)計的特點(diǎn)和要點(diǎn)，其生產(chǎn)工藝流程為：生產(chǎn)輔助區(qū)（常溫）→粗加工（25℃）→機(jī)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(jìn)行設(shè)計和施工。冷庫與制冷機(jī)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(shè)置在首層的低溫庫（－25℃），為防止地坪凍脹，采用機(jī)械通風(fēng)，設(shè)有主風(fēng)道和支風(fēng)道，支風(fēng)管采用200的ＨＤＰＥ管，末端設(shè)置不銹鋼鋼絲網(wǎng)封管口。對于低溫冷庫，由于采用機(jī)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／㎡，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(shè)備用房、輔助生產(chǎn)房間貼鄰的情況，在建筑設(shè)計中應(yīng)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(shè)備機(jī)房和常溫輔助用房。此外，建筑設(shè)計中還應(yīng)對與冷庫貼鄰的房間隔墻進(jìn)行防結(jié)露驗(yàn)算，尤其是冷庫和變配電房和制冷機(jī)房貼鄰時，必要時可設(shè)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(shè)計中，設(shè)置了獨(dú)立鍋爐房，內(nèi)設(shè)1臺額定蒸發(fā)量10t/h和1臺額定蒸發(fā)量6t/h的燃?xì)忮仩t，額定壓力為1.25ＭＰａ，過熱蒸汽溫度為194℃，2臺鍋爐聯(lián)合運(yùn)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(shí)際運(yùn)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(shè)計中不再設(shè)計冬季供暖。經(jīng)對一期蒸柜的實(shí)際耗汽量進(jìn)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2267㎡，經(jīng)計算夏季空調(diào)冷負(fù)荷為628ｋＷ，冷負(fù)荷指標(biāo)為277Ｗ／㎡；冷源采用２臺（１臺為備用，定期切換運(yùn)行）單臺制冷量為625.9ｋＷ的螺桿式水冷冷水機(jī)組，制冷劑采用Ｒ134ａ，機(jī)組設(shè)置在首層制冷機(jī)房內(nèi)。

4、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

4.1夏季空調(diào)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)（見表１）

4.2空調(diào)設(shè)計特點(diǎn)和要點(diǎn)

主要空調(diào)區(qū)域?yàn)樵O(shè)置在3層的機(jī)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(jī)制生產(chǎn)區(qū)為廠房內(nèi)人員最密集、設(shè)備最集中的地方，其主要功能是通過機(jī)制設(shè)備將面團(tuán)壓胚→整型→成型→切片。

機(jī)制生產(chǎn)區(qū)有如下特點(diǎn)：

1）機(jī)械化生產(chǎn)為主，工作人員無重體力活動，屬于中等勞動強(qiáng)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(xiàng)目３層機(jī)制生產(chǎn)區(qū)面積1355㎡，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(jī)械設(shè)備多（電動機(jī)和機(jī)械都在室內(nèi)），設(shè)備散熱量大，經(jīng)計算該項(xiàng)目機(jī)制生產(chǎn)區(qū)工藝散熱量為４７Ｗ／㎡，屬于常年穩(wěn)定的連續(xù)性顯熱負(fù)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(fēng)量大，為保持正壓所需的新風(fēng)量遠(yuǎn)大于滿足人員衛(wèi)生條件所需的新風(fēng)量。

5）附屬于機(jī)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(fēng)量大，需設(shè)置直流式崗位送風(fēng)系統(tǒng)。

4.3機(jī)制生產(chǎn)區(qū)空調(diào)設(shè)計

夏季冷負(fù)荷主要包括人員、燈光、工藝設(shè)備、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、明裝蒸汽管道、新風(fēng)負(fù)荷及打開蒸柜時溢入室內(nèi)的蒸汽潛熱負(fù)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(fù)荷計算中，上述前４項(xiàng)有成熟的計算方法或取值，后２項(xiàng)則需要設(shè)計人員根據(jù)工程實(shí)際取值計算。根據(jù)ＧＢ50019—2015《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》第4.1.9條規(guī)定：工業(yè)建筑應(yīng)保證每人不小于３０m3/h的新風(fēng)量。在夏季，按照滿足人員衛(wèi)生條件計算的新風(fēng)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(fēng)量。

根據(jù)一期蒸柜運(yùn)行時的實(shí)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(fù)雜，難以理論計算擴(kuò)散方程及外力作用下的運(yùn)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(shè)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(fù)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(fēng)量取值中，綜合考慮門窗縫隙滲透風(fēng)量、滿足人員衛(wèi)生條件所需最小新風(fēng)量和為保持蒸柜開口部位一定風(fēng)速的正壓風(fēng)量并取三者中最大值。需要說明的是，這里的正壓風(fēng)量僅是為了形成風(fēng)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(shù)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(fēng)口，機(jī)制生產(chǎn)區(qū)空調(diào)平面圖見圖1，在設(shè)計中風(fēng)速取值為0.5m/s。

夏季工況機(jī)制生產(chǎn)區(qū)共設(shè)計４臺吊頂式空調(diào)箱，單臺風(fēng)量15000m3/h；新風(fēng)采用１臺吊頂式空調(diào)箱，風(fēng)量10000m3/h，送至機(jī)制生產(chǎn)區(qū)的新風(fēng)量為9000m3/h，換氣次數(shù)為15.6ｈ－１（吊頂高度3.3ｍ）；氣流組織為頂送頂回，送風(fēng)口采用雙層百葉，風(fēng)速3.0m/s，全室均布。

冬季和過渡季采用通風(fēng)方式消除室內(nèi)余熱、余濕，設(shè)置１臺變頻排風(fēng)機(jī)，室內(nèi)排風(fēng)量為20000m3/h，新風(fēng)量仍為9000m3/h，不足風(fēng)量由２扇總面積為6.4㎡的可開啟外窗（帶紗窗）自然補(bǔ)風(fēng)，補(bǔ)風(fēng)風(fēng)速為0.5m/s。機(jī)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(shè)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(yīng)保持負(fù)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(fēng)量分別為24000、6000m3/h，而面積則分別只有300、70㎡，若要保證室內(nèi)溫度為25℃，采用直流式送風(fēng)能耗很大，不經(jīng)濟(jì)。這2個區(qū)域設(shè)置空調(diào)的目的主要是防止工人在搬運(yùn)及向自動攪拌機(jī)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(shè)置崗位送風(fēng)，工藝最終采納了設(shè)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(yùn)中等重物（袋裝面粉）體力勞動強(qiáng)度等級屬于Ⅱ（中等勞動）類；ＧＢ　50019—2015《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》第4.1.3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(yīng)根據(jù)工藝需要及衛(wèi)生要求確定?；顒訁^(qū)的風(fēng)速，冬季不宜大于0.3m/s，夏季宜采用0.2～0.5m/s；當(dāng)室內(nèi)溫度高于30℃時，可大于0.5m/s。

根據(jù)工藝特點(diǎn)，粗加工區(qū)不送熱風(fēng)，崗位送風(fēng)口的設(shè)計既要滿足人體有相對舒適的吹風(fēng)感，又要保證在射流末端有一定的風(fēng)速，以有效阻隔工作人員往自動攪拌機(jī)倒面粉時口鼻吸入外溢粉塵。設(shè)計中工作區(qū)高度?。玻恚鶕?jù)吊頂高度，按照射流末端軸心風(fēng)速１m/s，即相當(dāng)于射流末端平均風(fēng)速0.5m/s計算，單個風(fēng)口風(fēng)量圓整后為６００m3/h，送風(fēng)口按照固定崗位設(shè)置，即在粗加工間的和面機(jī)設(shè)備人員操作位置和自動輸送機(jī)兩側(cè)的人員操作位置設(shè)置送風(fēng)口，粗加工、自動輸送區(qū)空調(diào)平面圖見圖２。

送風(fēng)口采用圓筒形，為方便調(diào)節(jié)，下接風(fēng)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(fēng)口保持一定的角度，從人員側(cè)上方向下送風(fēng)。

全區(qū)設(shè)置１臺風(fēng)量為10000m3/h的吊頂式空調(diào)箱，采用直流方式送風(fēng)。同時，設(shè)置離心式送風(fēng)機(jī)彌補(bǔ)不足風(fēng)量，保持粗加工區(qū)和自動輸送區(qū)風(fēng)量平衡并維持微負(fù)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(jī)空壓站獨(dú)立設(shè)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(fēng)機(jī)盤管，冷源和輸配系統(tǒng)與生產(chǎn)車間合用。

5、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

5.1通風(fēng)設(shè)計特點(diǎn)和要點(diǎn)

和空調(diào)區(qū)域不同，該工程需要設(shè)計通風(fēng)的區(qū)域遠(yuǎn)大于空調(diào)區(qū)域，除冷庫外，所有房間均需要通風(fēng)，并且通風(fēng)系統(tǒng)全年運(yùn)行，這就對通風(fēng)量的合理取值和通風(fēng)方式提出了更高的要求。該類型食品廠房通風(fēng)系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：

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

2）變配電室、制冷機(jī)房等設(shè)備用房散熱量很大，單純依靠通風(fēng)方式消除余熱不一定經(jīng)濟(jì)，應(yīng)權(quán)衡考慮，必要時設(shè)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(fēng)量，在層高、管井、氣流組織、管線綜合上要充分重視。

4）應(yīng)盡可能地避免將外墻上設(shè)置的防雨百葉作為通風(fēng)口，否則一方面在多雨季節(jié)可能因施工不當(dāng)導(dǎo)致雨水倒灌現(xiàn)象，另一方面可能增大飛蟲等進(jìn)入室內(nèi)的概率。

5）通風(fēng)機(jī)應(yīng)選用低噪聲、高效率的風(fēng)機(jī)，降低運(yùn)行能耗。

5.2常溫降溫區(qū)通風(fēng)設(shè)計

常溫降溫區(qū)的主要功能為利用風(fēng)機(jī)對蒸熟后的饅頭等面制品進(jìn)行強(qiáng)制對流冷卻處理。本文只介紹該項(xiàng)目中常溫通風(fēng)冷卻的設(shè)計方法。

該項(xiàng)目共設(shè)計2個常溫降溫區(qū)，均位于3層，面積分別為268.04、225.2㎡，建筑特點(diǎn)為吊頂上安裝不銹鋼半圓弧形罩，弧形罩的四周設(shè)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(yùn)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(guān)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(dǎo)致饅頭達(dá)不到品控要求而報廢；曲率半徑大，會導(dǎo)致實(shí)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(fēng)換氣風(fēng)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，解決此問題的方法主要是通過加大通風(fēng)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(jìn)行改造后的運(yùn)行數(shù)據(jù)，要保證凝結(jié)水不滴落，常溫降溫區(qū)通風(fēng)量取300ｍ^３／（㎡·ｈ），每個常溫降溫區(qū)分別設(shè)置１臺排風(fēng)機(jī)和１臺補(bǔ)風(fēng)機(jī)，補(bǔ)風(fēng)量取排風(fēng)量的90％，其余10％由相鄰的機(jī)制生產(chǎn)區(qū)補(bǔ)入。

在夏季，由于機(jī)制生產(chǎn)區(qū)設(shè)有空調(diào)系統(tǒng)，補(bǔ)風(fēng)可適當(dāng)加強(qiáng)冷卻速率。應(yīng)指出的是，不應(yīng)從空調(diào)區(qū)域補(bǔ)入大量冷卻后的空氣，在冷卻過程中，送風(fēng)溫度對饅頭品質(zhì)是有影響的。

根據(jù)工藝要求，送、排風(fēng)口分別設(shè)置在弧形罩兩側(cè)，排風(fēng)口靠近蒸柜尾部，實(shí)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(dān)的凝結(jié)水負(fù)荷，常溫降溫區(qū)1風(fēng)口布置平面圖見圖3。

常溫降溫區(qū)排風(fēng)機(jī)設(shè)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(dāng)加高女兒墻，暖通專業(yè)則在管道上合理設(shè)置消聲器。為保證室內(nèi)空氣品質(zhì)，補(bǔ)風(fēng)機(jī)管道上設(shè)置有粗、中效兩級過濾器，電氣專業(yè)應(yīng)設(shè)置補(bǔ)、排風(fēng)機(jī)連鎖措施，防止補(bǔ)、排風(fēng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)行時室內(nèi)產(chǎn)生過大的正壓或負(fù)壓，前者導(dǎo)致門打不開，后者導(dǎo)致負(fù)壓過大損壞內(nèi)裝修圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

5.3大修間通風(fēng)設(shè)計

大修間主要為機(jī)制生產(chǎn)區(qū)設(shè)備等提供維修服務(wù)，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(shè)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(shè)計中室內(nèi)排風(fēng)換氣次數(shù)取15ｈ^－１，補(bǔ)風(fēng)量取排風(fēng)量的90％，相對鄰室保持負(fù)壓。補(bǔ)風(fēng)送至門上方，采用長條形風(fēng)口，形成“風(fēng)幕”，風(fēng)速為6m/s，室內(nèi)設(shè)置2臺風(fēng)機(jī)盤管，頂送頂回，當(dāng)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(fēng)口聯(lián)合送風(fēng)，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(fēng)設(shè)計

生產(chǎn)流轉(zhuǎn)區(qū)是該項(xiàng)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(yùn)等，無溫濕度要求。設(shè)計采用機(jī)械排風(fēng)，換氣次數(shù)為２ｈ^－１，利用可開啟外窗（帶紗窗）自然補(bǔ)風(fēng)，其他窗戶均采用固定窗。

5.5機(jī)電設(shè)備用房通風(fēng)設(shè)計

制冷機(jī)房設(shè)置平時和事故通風(fēng)系統(tǒng)，制冷機(jī)房設(shè)備集中，散熱量大，按照消除余熱負(fù)荷計算所需的通風(fēng)量接近事故通風(fēng)量，因此按照事故通風(fēng)量確定排風(fēng)量，事故通風(fēng)換氣次數(shù)按照12ｈ^－１確定。由建筑專業(yè)設(shè)置４㎡的百葉窗補(bǔ)風(fēng)，百葉窗底部距地1.2ｍ，排風(fēng)口靠近各臺壓縮機(jī)的上部，且根據(jù)平時和事故排風(fēng)的特點(diǎn)通過電動風(fēng)閥切換實(shí)現(xiàn)上部與下部排風(fēng)。

變配電室設(shè)置機(jī)械排風(fēng)、自然補(bǔ)風(fēng)，排風(fēng)量根據(jù)電氣專業(yè)提供的資料計算，排風(fēng)口設(shè)置在變壓器的側(cè)上方，當(dāng)通風(fēng)達(dá)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(yīng)采用全空氣系統(tǒng)，在過渡季可利用全新風(fēng)或加大新風(fēng)量運(yùn)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(fēng)口的布置形式、數(shù)量、位置。

3）設(shè)計中應(yīng)采取減少外墻孔洞的措施，保證廠房的嚴(yán)密性。

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