暖通空調在吸塑車間產能升級改造的應用

許俊峰

隨著人們生活水平的提高，對于食品安全的渴望也越來越強烈。2013 年12 月23 日至24 日中央農村工作會議在北京舉行，習近平總書記在會上發表重要講話。會議強調，能不能在食品安全上給老百姓一個滿意的交代，是對執政能力的重大考驗。食品(食物)的種植、養殖、加工、包裝、儲藏、運輸、銷售、消費等活動符合國家強制標準和要求，不存在可能損害或威脅人體健康的有毒有害物質以導致消費者病亡或者危及消費者及其后代的隱患。因此對于食品生產及食品生產配套企業的要求也越來越嚴格，國家的規范也越來越完善，一些舊的不符合新規范的企業必須借著產能升級進行改造。本文以下簡單介紹一個食品配套企業升級改造的案例供大家參考。

一、工程概況簡介

本工程為廈門億樂天車間升級改造工程。該廠座落于廈門翔安區，主要生產直接接觸食品類的一次性餐盒和托盤，由于此次某些產品升級，需要重新進行SC 認證，原本簡陋的生產車間已經達不到規范要求，此次改造需要改造成人流、物流分流清晰，功能房間具體的現代化生產車間。

二、根據需求確定改造要點

根據業主及SC 認證需求提出的改造要點，我們在這就不對裝修及生產流程進行深入分析，僅對暖通類相關的配套項目進行詳細分解，裝修方面及生產流程直接給出相對應的結果。即人流進入方向：更鞋 —更衣—洗手消毒—風淋-潔凈車間（或吸塑車間）；人流出來方向：車間—洗手消毒間—更衣—更鞋。物流流向：原材料—緩沖間—吸塑車間—流水線—潔凈車間—成品消毒—緩沖—成品倉庫，配套一間實驗室。本次改造SC 認證機構提出包裝車間應為十萬級無塵車間，夏季溫度要求25±2℃,相對濕度55%±15%，冬季溫度要求21±2℃,相對濕度45%±15%，其他房間無特別要求。業主方面提出吸塑車間由于高發熱，之前的工作環境不如意，現場的工作人員意見比較多，因此希望此次改造能有所改善。針對上述問題我們可以明確的定出此次改造的兩條主線：（1）滿足認證需求的潔凈室改造；（2）滿足吸塑車間工人工作環境的改善需求。

三、根據改造要點計算出具體數據

第二段我們已經明確了本次改造的大方向，因此我們先大體分析先整個項目的相關信息，再依次針對提出滿足改造需求的條件。本項目兩個房間，潔凈車間（外包車間）258 ㎡層高2.6m，吸塑車間600 ㎡層高4.5m，為兩間相鄰的房間，兩間房間由六條流水線相連，流水線開孔為600mm*450mm（h）。吸塑車間發熱量較大，每條流水線上的機器耗電功率為48KW，自帶一臺排風機，排風量3000m3/h,現場測量其排風溫度達到了52℃。流水線上凈化車間內每條配套4 個工作人員，而吸塑車間每條流水線配套1 名工作人員。

大體了解兩個房間的狀況后，我們先從凈化車間著手。對于凈化車間來說主要有以下三點：（1）室內負荷；（2）氣流流型和送風量；（3）新風量和新風冷負荷。

（1）根據陸耀慶《 實用供熱空調設計手冊》第二版中我們可知道空調區的得熱量主要由下列各項構成：①通過圍護結構傳入的熱量；②通過透明圍護結構進入的太陽輻射熱量；③人體散熱量；④照明散熱量；⑤設備、器具、管道及其他內部熱源的散熱量；⑥食品或物料的散熱量；⑦滲透空氣帶入的熱量；⑧伴隨各種散濕過程產生的潛熱量。由于空調區域的冷負荷計算過程相對繁瑣，為了避免太長篇幅，本文只選取其中的第3 項人體散熱形成的冷負荷計算（凈化工作區人員6 條線，每條4 人共計24 人）。由公式一人體顯熱散熱形成的冷負荷，W；q s——不同室溫和勞動性質成年男子顯熱散熱量，W；n——室內全部人數；φ——群集系數；CLQ——人體顯熱散熱冷負荷系數。根據《工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB50019-2015 要求24h 連續生產時候，生產工藝設備散熱量、人體散熱量、照明燈具散熱量可按照穩態傳熱法計算。本項目生產車間24h連續生產，因此我們根據規范按照穩態法來計算。查詢陸耀慶《實用供熱空調設計手冊》中的取值，得出25 度時中等勞動強度下的參數取值：qs取83，φ取0.90，CLQ取0.84。將上述表格選取的數值帶人公式一中得出=1506W。其余1 到8 項參照3 的計算方法，把選取的相關系數和計算得到的各類數值帶入各自的公式，我們匯總得到總的冷負荷為Q=41796W,每個小時需要除去的余濕量為W=1.56g/s。

（2）根據《潔凈廠房設計規范》GB50037-2013 要求潔凈室送風量應取以下三項中的最大值：①滿足空氣潔凈度等級要求的送風量；②如根據熱濕負荷計算確定送風量；③按照規范的要求向潔凈室內供給的新鮮空氣量的最大值。第一項，《潔凈廠房設計規范》要求可按發塵量或者按照規范中要求的數據進行計算。規范中要求：8，9級的空氣潔凈度換氣次數10～15 次/h，進行計算，我們選擇后者，查表得出氣流流型和送風量，我們本次凈化車間屬于8 級，氣流流型為非單向流，換氣次數10～15 次/h,此要求還特別注明① 換氣次數適用于層高小于4.0m的潔凈室。② 室內人數少、熱源小時，宜采用下限值。③ 大于100000 級的潔凈室換氣次數不小于12 次。為了便于后面進行送風量比較，我們選取上限15 次，根據公式二L(送風量m3/h)=N（換氣次數）V（體積），帶入相應數據得出L=15*258*2.6=10062m3/h。根據上文我們計算的結果，得出熱濕比為熱濕比ε=Q（余熱）/W（余濕）=41796/1.56=26792 KJ/Kg;我們通過室內狀態點N為25 ℃,55%, 焓值hn=52.88 KJ/Kg,dn=10.89g/kg, 假定輔助狀態點M,令hm=45KJ/Kg，將上述相應數據帶入dm= dn+1000（hm-hn）/ε, dm=10.596g/kg，根據dm=10.596 g/kg，hm=45KJ/Kg，確定輔 助 點M,M 與N 相連繪制出的線即為本次需要的熱濕比線，本熱濕比線在焓濕圖上于相對濕度95%線相交的點即為我們的送風狀態點，本點參數為14.8℃，95%焓值hs=40.11KJ/Kg，含濕量ds=10.58g/kg，考慮到實際運行風機還有1度的溫升，因此本次實際的送風狀態點溫度為15.8℃，根據規范要求工藝性空氣調節送風溫差表8.4.9，在±1度以外允許的送風溫差≤15℃，本次的送風溫差25-15.8=9.2℃，負荷規范要求外根據送風狀態點參數，和室內狀態點參數，帶入公式二 Q=0.33*L(送風量)*△h（焓差）[此公式來自戴路玲《空調系統設計實例》]，得出回風送風量L(回)=9919 m3/h，由第二項確定的回風送風量+新風量即為總的送風量。對于第三項，由于本次是新回風混合后經過處理再送入房間內，因此為非全新風量送風的方式，可以直接排除第三項計算。綜上我們得出的計算結果，第二項由負荷計算出的回風送風量都接近于第一項參考換氣次數的送風量，本次我們確定的送風量第二項最大，應按照第二項來確定。

（3）潔凈室內的新風量，《潔凈廠房設計規范》中要求：①保證供給潔凈室內的新鮮空氣量不小于40m3/(h-人)；②補償室內排風和保持室內正壓所需新風量之和。二者取大值。根據第一項要求我們可快速得出L1=24*40=960m3/h。本次項目的潔凈室無排風，因此只需核算維持正壓的風量。在《潔凈廠房設計規范》中要求潔凈區與室外的壓差應大于或等于10Pa，本次選取10Pa。在陸耀慶 《實用供熱空調設計手冊》中注明：正壓滲透風量L(滲)可按房間換氣次數2～6 次取值，本次選取3 次。帶入公式三得出L(滲)=3*258*2.6=2012 m3/h。通過計算結果我們得出結果，本次新風量為2012 m3/h。本次總的送風量L(總)= L(回)+ L(滲)=9919+2012=11931m3/h。在戴路玲《空調系統設計實例》中提到,空調系統的新風量不應小于總風量的10%，我們本次新風占比為16.86%符合要求。通過廈門室外空調設計參數干球溫度33.5℃,濕球溫度27.5℃，確定室外狀態點O 焓ho=87.08KJ/Kg,do=20.82g/kg 帶入公式二得到本次新風冷負荷Q(新)=31186W。

綜上我們可匯總出此次改造的凈化車間的冷Q( 冷)=31186+41796=72982w，本次需求的送風量L( 總) =11931m3/h，新 風 量L( 新)=2012 m3/h。為 了簡化計算參照上面的方法，這邊就不提供冬季相關參數的計算過程，要注意的是冬季的送風狀態點也必須在熱濕比線上，直接給出冬季所需的計算結果：冬季熱負荷Q(熱)=23623w，加濕量為1.06Kg/h。

處理完凈化車間，我們著手下一個房間—吸塑車間。吸塑車間發熱大，人口稀少，僅為6 人，6 個崗位，其熱密度經過計算為480W/㎡，做全廠整體降溫顯然不合適，按照《工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB50019-2015 版要求，熱輻射強度較高的場所宜采用局部送風，規范中要求：夏季溫度取26～31℃,風速1.5～3m/s。以下所采用的數據和公式均來自《工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB50019-2015 版。

根據公式四：工作氣流寬度ds=6.8（as+0.145do）。其中a 為送風紊流系數，對于圓形風口取0.076; s 為送風口至工作地點距離，我們取1.5m；按規范建議，即在人前方3M 高處，從人體的前側上方吹到頭、頸和胸部，人體高度約1.5m。規范規定送到人體上的有效氣流寬度宜采用1m，即ds=1m，把相應的數值帶入公式四得到do（圓形送風口直徑）=0.228m。

根據公式五：VO( 送風口出口風速)= Vg/b[(as/do)+0.145] ，其中Vg 工作地點風速，參照規范中4.1.7條表格，取Vg=1.5m/s, b 為系數，通過實際工作寬度dg=0.6m，查詢圖J.0.2 b=0.23m，C(系數)=0.29m，帶入公式五得出VO=4.2m/s。

根據公式六:一個風口的送風量L1=3600FOVO;其中FO 送風口截面積，可根據直徑直接得到FO=0.04 ㎡，帶入公式六得出L1=604.8m3/h。

根據公式七:to(送風口出風口溫度)= tn- [（tn-tg）/ C]* [(as/do)+0.145] , tn 其中工作地點周圍的室內溫度，為35℃, tg 為工作地點溫度，參照規范中的取值，取tg=28℃,帶入公式七，得出to=19.43℃。公式跟數據比較多，匯總表1：崗位送風計算參數及數值匯總表。

根據出風溫度19.43℃,相對濕度95%，查詢含濕圖，得出該新風處理的狀態點焓值為h(崗)=53.67KJ/KG, 總的崗位送風量 L(崗)= 3628.8 m3/h，規范規定單局部送風系統的空氣需要冷卻時，其室外計算參數應采用夏季通風室外計算溫度TO 及相對濕度RH(%)參數，通過夏季通風室外計算參數，查詢焓濕圖，得到h(通)=84.18Kj/kg帶入公式二得到崗位送風的新風冷負荷為Q=36535.8W。

根據上文提到由于流水線存在，需要開孔，等于吸塑車間跟凈化車間處于聯通狀態。為了保證凈化車間10Pa 的正壓，此車間也必須要有10Pa。目前已知排風量L(排)=3000*6=18000m3/h;所需要的正壓風量參照上文公式三：L(滲)=3*600*4.5=8100 m3/h；需要補進的新風量L(補)= L(排)- L(滲)- L(崗)=18000-8100-3628.8=6271.2m3/h。由于本車間冬季無任何要求，只需要維持正壓用，因此冬季參數不再進行計算，實際使用過程中，冬季可把風口調向不對人直吹便可。根據計算數據結果選擇相應設備，匯總表2：房間需求設備選型匯總表。

表1 崗位送風計算參數及數值匯總表

表2 房間需求設備選型匯總表

四、結語

本文針對廈門億樂天的產業升級車間改造，在完工后我們進行調試的時候，把流水線口封閉起來，調整凈化車間正壓值為12Pa，吸塑車間正壓值為10Pa，雖然在實際運行中不能封閉流水線開口，兩邊的風壓顯示均為10Pa，但氣流流向是由凈化車間流向吸塑車間，接著我們又在流水線口增加的風幕機和PVC 軟簾，這樣進一步降低了兩個車間之間的熱交換。同時此次改造，也大大改善吸塑車間的工作環境，據吸塑車間的工人反饋，他們體驗感很好。希望借此為讓大家對此類的車間改造工程有個初步的印象，對自己日后在暖通這行業希望能學習到更多的經驗，提高自己。