某航空食品配餐中心空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

中國中元國際工程有限公司 劉 星 徐 偉

配餐中心建筑內(nèi)暖通專業(yè)設(shè)計范圍包括：冷庫制冷系統(tǒng)，中溫空調(diào)制冷系統(tǒng)，廠房內(nèi)制冷系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、機械通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)。本文針對某配餐中心空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、中溫空調(diào)系統(tǒng)及空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計要點進行分析。

1 工程概述

該項目為南航雙樞紐運營戰(zhàn)略中北方樞紐的重要保障設(shè)施，未來與廣州樞紐共同服務(wù)于南航及南航系航班，提供機上餐飲、供應(yīng)品的地面保障服務(wù)。該項目建成后成為國內(nèi)設(shè)計產(chǎn)能最大的航空配餐中心，同時也是全球范圍內(nèi)建筑面積最大的單體航空配餐廠房，配餐中心地上3層、地下1層，建筑面寬達153 m，進深達127 m。配餐中心設(shè)計高峰標準餐產(chǎn)能為10萬份/d，同時具備航空冷凍餐10萬份/d的能力，機供品保障800架次/d。該工程已于2019年6月28日竣工驗收，于同年9月25日投入運營。1、2層平面工藝區(qū)劃圖見圖1、2。

2 配餐中心空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計要點

2.1 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)概述

機供品庫、餐車餐具庫、干貨庫、原料庫、收貨庫、保稅品庫采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，氣流組織采用上送上回，風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置雙風(fēng)機，變頻控制調(diào)節(jié)送排風(fēng)量，過渡季采用全新風(fēng)運行策略。配餐中心的庫房室內(nèi)設(shè)計溫度相同、使用時段相近、平面布局相鄰，無潔凈要求的庫房為了節(jié)約建設(shè)成本，普遍不設(shè)置吊頂，有效層高較高，因此適合采用全空氣系統(tǒng)。由于庫房內(nèi)余熱、余濕較小，設(shè)計時應(yīng)適當降低換氣次數(shù)，保證庫房相對走廊為正壓。為了保證在過渡季最大限度使用室外新風(fēng)消除室內(nèi)余熱、余濕，節(jié)約能源，該設(shè)計采用雙風(fēng)機系統(tǒng)，同時在排風(fēng)管上與空調(diào)箱回風(fēng)管上設(shè)置電動調(diào)節(jié)閥，根據(jù)運行狀態(tài)的變化連鎖控制。空調(diào)季開大空調(diào)箱回風(fēng)閥、減小排風(fēng)閥；過渡季關(guān)閉空調(diào)箱回風(fēng)閥，全開排風(fēng)閥，此時回風(fēng)機起到排風(fēng)機作用，利用室外新風(fēng)消除室內(nèi)余熱。風(fēng)機變頻且送風(fēng)機與回風(fēng)機連鎖控制，可以在室內(nèi)負荷小于設(shè)計負荷及庫房使用率不高時調(diào)節(jié)室內(nèi)送風(fēng)量。圖3為全空氣空調(diào)系統(tǒng)示意圖。

圖1 1層平面工藝區(qū)劃圖

回收站臺、清洗間(污區(qū))、清洗間(潔區(qū))、備勤間、航機部用房、米飯間、中式面點間、西點制作間、面粉間、面包生產(chǎn)間、面點包裝間、試餐間等房間采用風(fēng)機盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，氣流組織采用上送上回。以清洗間為例，由于清洗間內(nèi)設(shè)置多臺利用蒸汽進行加熱的餐車、餐具清洗機，室內(nèi)余濕量很大，且室內(nèi)異味較大，因此不適宜設(shè)置回風(fēng)系統(tǒng)。圖4為清洗間空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)示意圖。

2.2 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計要點

2.2.1清潔間空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計要點

1層清洗間污區(qū)設(shè)置多臺餐車餐具清洗機，設(shè)備以蒸汽為熱源，發(fā)熱、散濕量大，設(shè)計時應(yīng)考慮加大通風(fēng)換氣量，該項目設(shè)計清洗間污區(qū)換氣次數(shù)為12 h-1，實際運行效果良好。同時由于清洗間潔區(qū)與污區(qū)在工藝布置上通過設(shè)備隧道局部氣流相通，為避免污區(qū)異味飄散至潔區(qū)，設(shè)計時應(yīng)控制潔區(qū)相對污區(qū)為正壓。由于清洗設(shè)備以蒸汽為熱源，發(fā)熱量大，設(shè)計時應(yīng)適當增加夏季空調(diào)冷負荷，減少冬季空調(diào)熱負荷。由于采用大風(fēng)量排風(fēng)及時排除室內(nèi)異味及余熱余濕，為了避免能源浪費，清洗間污區(qū)排風(fēng)系統(tǒng)對應(yīng)的補風(fēng)系統(tǒng)不進行室外空氣預(yù)熱及預(yù)冷，室外空氣經(jīng)過過濾器后直接補入清洗間污區(qū)。

圖2 2層平面工藝區(qū)劃圖

圖3 全空氣空調(diào)系統(tǒng)示意圖

2.2.2熱廚房天花煙罩區(qū)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計要點

生產(chǎn)餐食品種包括：中餐、西餐、日本餐、印度餐、清真餐、頭等艙餐、點心餐、機組餐及其他特殊餐等航空餐，還包括社會化供應(yīng)的取得食品生產(chǎn)許可證審查許可的冷鏈食品，如冷凍餐和糕點。上述各類廚房均設(shè)置整體天花煙罩，區(qū)別于常規(guī)島式煙罩設(shè)置方式，廚房內(nèi)環(huán)境溫度均由排油煙風(fēng)機及對應(yīng)的補風(fēng)設(shè)備控制。不同功能管道的路由需要和天花功能匹配設(shè)置，設(shè)計時應(yīng)合理考慮各廚房內(nèi)排油煙、燃氣事故排風(fēng)、消防排煙、廚房補風(fēng)等機械通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置。雖然整體天花煙罩可以前端吸附油煙(具體參數(shù)見表1)，但是由于該項目為航空食品配餐生產(chǎn)車間，廚房排油煙區(qū)域面積大，因此排油煙量大，為確保連續(xù)生產(chǎn)使用過程中的油煙凈化效果，在排油煙風(fēng)機負壓段設(shè)置靜電油煙凈化器，輔助天花煙罩的凈化功能。

熱廚房采用整體天花煙罩，有效解決了衛(wèi)生、油煙凈化、通風(fēng)、消防等問題，同時明顯改善了廚房環(huán)境。整體天花煙罩與傳統(tǒng)煙罩的區(qū)別見表1。整體天花煙罩結(jié)構(gòu)示意及安裝效果見圖5。

圖4 清洗間空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

表1 整體天花煙罩與傳統(tǒng)煙罩區(qū)別

圖5 整體天花煙罩結(jié)構(gòu)示意及安裝效果

3 配餐中心中溫空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要點

該項目果蔬加工間、清真冷廚房、清真擺拼間、冷凍餐包裝間、禽類粗加工間、肉類粗加工間、水產(chǎn)粗加工間、果蔬洗切間、冷卻間、冷廚房、熱擺間、總擺間為中溫空調(diào)區(qū)域，室內(nèi)設(shè)計溫度14～16 ℃。由于房間潔凈度的要求，以及禽類加工間、肉類加工間、水產(chǎn)粗加工間等均有異味，不宜采用全空氣帶回風(fēng)系統(tǒng)，因此該項目采用集中式直接蒸發(fā)中溫空調(diào)+獨立新風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)潔凈度要求，房間新風(fēng)量按換氣次數(shù)6 h-1計算，按新風(fēng)量的80%設(shè)計排風(fēng)系統(tǒng)，為最大限度節(jié)約能源，采用熱管熱回收機組，對室內(nèi)排風(fēng)進行熱回收，為室外新風(fēng)預(yù)冷及預(yù)熱。其中獨立新風(fēng)首先利用低溫?zé)峁軣峄厥招嘛L(fēng)機組將室外新風(fēng)處理至12 ℃，然后送入房間與室內(nèi)空氣混合，再通過中溫空調(diào)室內(nèi)蒸發(fā)器(冷風(fēng)機)將環(huán)境溫度降至14 ℃，所有中溫空調(diào)室內(nèi)蒸發(fā)器(冷風(fēng)機)均采用雙側(cè)出風(fēng)冷風(fēng)機，滿足室內(nèi)氣流均勻要求，提高人員舒適度。

所有中溫空調(diào)區(qū)域吊頂內(nèi)設(shè)置送、排風(fēng)口，換氣次數(shù)不小于3 h-1，使吊頂內(nèi)空氣循環(huán)流動，避免吊頂結(jié)露，中溫空調(diào)系統(tǒng)負荷由中溫空調(diào)并聯(lián)壓縮機組承擔，新風(fēng)系統(tǒng)的負荷由冷水機組承擔。

有潔凈要求的中溫空調(diào)區(qū)域設(shè)計換氣次數(shù)宜選6 h-1，粗加工間等有異味的中溫空調(diào)區(qū)域，宜適當增加換氣次數(shù)，或增設(shè)獨立排風(fēng)系統(tǒng)，滿足室內(nèi)人員舒適需求。中溫空調(diào)系統(tǒng)示意圖見圖6。

圖6 中溫空調(diào)系統(tǒng)示意圖

4 配餐中心空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計要點

4.1 空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計概述

該項目地下室制冷機房設(shè)置3臺變頻離心式水冷冷水機組(供/回水溫度6 ℃/12 ℃)，冷卻水供/回水溫度均為32 ℃/37 ℃，為配餐中心提供夏季空調(diào)冷水。由于該項目建筑功能布置特點，無明顯空調(diào)內(nèi)區(qū)邊界，因此空調(diào)水系統(tǒng)采用兩管制。該建筑平面單層面積較大，為有利于平衡水系統(tǒng)，同時為了各分區(qū)空調(diào)水系統(tǒng)可單獨計量、單獨檢修，空調(diào)水系統(tǒng)按使用功能及區(qū)域劃分為高架庫風(fēng)機盤管冷熱水系統(tǒng)、北區(qū)風(fēng)機盤管冷熱水系統(tǒng)、南區(qū)風(fēng)機盤管冷熱水系統(tǒng)、北區(qū)空調(diào)機組冷熱水系統(tǒng)、南區(qū)空調(diào)機組冷熱水系統(tǒng)。

4.2 空調(diào)冷水大溫差設(shè)計

該項目冷水供/回水溫度6 ℃/12 ℃，溫差為6 ℃，加大冷水溫差、減少水泵流量，從而降低水泵耗電量。由于配餐中心屬于生產(chǎn)類建筑，冷負荷需求不穩(wěn)定，因此變頻離心冷水機組可以在低負荷時段提高冷水機組能效，減少耗電量。

大溫差工況對主機的要求進一步提高，主機需要承擔更大的流量變化范圍和更惡劣的吸氣回油溫度。在選取大溫差主機設(shè)備時，有3個因素決定最終的選用結(jié)果：1) 末端設(shè)備工況，主機冷水出口溫度越低，對末端設(shè)備工況越有利；2) 冷卻水溫度提高、出水溫度不變時，冷卻塔風(fēng)機數(shù)量減少；3) 主機冷水溫度越低和冷卻水出水溫度過高都會進一步增加主機耗能。大溫差工況對主機的要求進一步提高，主機本身需要承受更大的流量，有關(guān)數(shù)據(jù)表明，冷水出水溫度每降低1 ℃，冷水機組效率下降2%～3%，且溫度越低，下降幅度越大。

4.3 中溫空調(diào)新風(fēng)水系統(tǒng)設(shè)計要點

由于中溫空調(diào)區(qū)域夏季冷負荷及冬季熱負荷相差較大，為使設(shè)備冷、熱量符合設(shè)計要求，避免出現(xiàn)設(shè)備超調(diào)，冬季送風(fēng)溫度無法控制，造成能源浪費甚至造成室內(nèi)溫度失控的現(xiàn)象，低溫?zé)峁軣峄厥招嘛L(fēng)機組分別配冷盤管與熱盤管，冷盤管及熱盤管分別設(shè)置水管閥件。中溫空調(diào)新風(fēng)機組接管示意圖見圖7。

圖7 中溫空調(diào)新風(fēng)機組接管示意圖

5 結(jié)語

作為全球范圍內(nèi)建筑面積最大的單體航空配餐廠房，該項目工藝流線復(fù)雜，工藝設(shè)備需求較多，設(shè)計階段需要詳細了解不同功能房間的使用需求及設(shè)計要求，了解不同生產(chǎn)線及工藝生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計需求，從而設(shè)計合理的換氣次數(shù)、系統(tǒng)劃分及節(jié)能措施。

該項目運行半年，有幾個問題值得設(shè)計師在設(shè)計同類建筑時注意：

1) 只放少量碗碟清洗機的小面積清洗間，通風(fēng)設(shè)計一定要重視換氣次數(shù)的選擇，尤其是不靠外墻的清洗間，由于清洗機采用蒸汽加熱，密閉環(huán)境十分不利于散熱，要更加注意排風(fēng)換氣次數(shù)和補風(fēng)量的選擇。根據(jù)該項目經(jīng)驗，除了設(shè)備排氣罩的排風(fēng)之外，環(huán)境排風(fēng)換氣次數(shù)不應(yīng)小于12 h-1，同時進行不小于80%的補風(fēng)，并適當加大人工操作區(qū)的風(fēng)機盤管冷量。

2) 洗衣房內(nèi)設(shè)置大型烘干機的局部區(qū)域在運行階段發(fā)生了噴淋頭爆裂的事故，現(xiàn)場勘察分析原因，主要是工藝設(shè)備廠家對設(shè)備安裝的需求提資不明確，后經(jīng)多方論證，將設(shè)備上方吊頂整體上抬，同時增設(shè)設(shè)備周圍局部排風(fēng)，使得設(shè)備輻射熱不聚集。

3) 高架倉庫排風(fēng)設(shè)置屋頂式風(fēng)機，為滿足檢疫衛(wèi)生要求需設(shè)置防蟲網(wǎng)，由于高架倉庫室內(nèi)高度20多m，并擺滿貨架，如果設(shè)計施工階段未考慮，后期改造難度很大。