啤酒工廠包裝車間通風改造方案分析

2022-08-06 02:34:50周紅亮

酒·飲料技術裝備 2022年4期

周紅亮

啤酒企業包裝車間衛生等級要求相對較高。由于車間范圍較大，且生產過程中洗瓶機、殺菌機等設備伴隨著大量熱輻射，如果包裝車間內空氣不能實現良好對流，將導致車間內溫度明顯升高。在此環境下持續工作極易中暑，員工心態、工作狀態、工作效率等均受到影響；由于包裝環境溫度過高導致洗瓶機、殺菌機出瓶溫度高，爆瓶風險增加，在質量和安全上存在重大隱患。

現就南方某啤酒工廠進行案例分析，其包裝車間為20 多年前修建，位于某市區中心位置，由于歷史原因，包裝間與生產車間毗鄰，且僅有一面墻體靠室外，造成通風面不夠，導致包裝車間內通風嚴重不暢。

該包裝車間屬于混泥土框架鋼屋面結構形式，包裝車間屋頂未安裝通風設施，僅在側墻設置了高位窗戶，只可供采光，不能正常啟閉，車間其余部位除有限門窗以外均屬密閉狀態。

應該工廠要求，經筆者實地調研，夏季室外溫度在30-42℃之間。經近半個月跟蹤實測，包裝車間的溫度比室外溫度高2-5℃，某日的現場測溫顯示，當夏季室外氣溫達到40℃，室內可達近45℃。工廠曾經采取增加風扇、設置冰塊、輪崗休息、配備防暑降溫藥品等措施，均無法從根本上解決包裝車間溫度過高的問題。

一、通風方案介紹

如前所述，因啤酒行業包裝車間面積大，且有洗瓶機、殺菌機等熱源散熱，目前國內整個啤酒行業包裝車間安裝中央空調整體降溫的案例不多，因為投資運行成本實在是太高，工廠難以承擔經濟成本。故目前啤酒工廠包裝車間較常采用的通風方式主要有如下幾種：

一是自然通風。利用熱壓作用進行，這是一種對高溫車間防暑降溫處理最經濟有效的通風措施，其應用非常廣泛，且工程造價經濟實惠，運行成本低。

圖一自然通風原理簡圖

利用熱壓原理進行自然通風，房間內因空氣溫度高，密度小，進而產生一種上升力，使得房間內空氣上升后從上部氣樓或者百葉窗排出室外，室外冷空氣則從房間下部門窗孔洞或百葉窗進入室內，這種通風方式稱為熱壓作用下的自然通風。

二是機械通風。主要依靠通風機產生的作用力強制室內外空氣流通。機械通風還可以根據實際結果去確定通風效果不會受到影響，亦可以通過調節裝置改變風量的大小。機械通風利用換氣扇、排氣扇等新、排風設備來使房間空氣循環流動，與自然通風相比，這種方法可以使大量的空氣進行循環，并且保證導入的新風是可以有效控制的(比如：風量大小、時效、風路等)，不需要依賴外部自然條件。

機械通風主要由風機動力系統、空氣處理系統(對空氣的過濾、吸附、除塵、加熱等，空氣處理系統也可缺省)、空氣輸送及排放風道系統、各種控制的閥門、風口、風帽等組成。機械通風可根據具體車間狀況進行局部通風和全面通風，比如安裝大功率工業風扇、軸流風機、安裝無電力通風球等。但是機械通風缺點如下：設備初期投資較大，并且設備占有較大的空間，需要設置專門的人員進行管理，且還會產生噪音。

圖二機械通風-局部強排風原理簡圖

同時還可以通過在啤酒包裝車間洗瓶機、殺菌機等熱源設備上方設置排風罩及機械風機，從源頭上排抽排熱源集中點的熱空氣。

三是環保空調。是利用水的蒸發吸熱，進而降溫，在日常生活中應用已經很廣泛。當我們站在海邊時，風一吹就感覺特別涼爽，是因為停留在皮膚表面水分子，在蒸發的過程中吸收了空氣的熱量。

蒸發吸熱的原理，從焓濕圖來分析，蒸發冷卻是屬于絕熱加濕冷卻過程，隨著等焓線變化曲線，它的含濕量和潛熱是逐步增加的，只有當相對濕度φ =100%時，干球溫度才等于濕球溫度。干球溫度比濕球溫度高，干濕球溫度差就是蒸發冷卻的動力，干濕球溫度差越大，其蒸發冷卻效果越好。

圖三環保空調-降溫原理簡圖

四是崗位空調。顧名思義，集中供冷通過風管對相應的崗位設置崗位風口，進行局部供冷降溫。利用集中供冷的新風空調器對必要的工作崗位進行送風，送風溫度在20℃左右，使工作崗位達到26 ℃ 左右，但是崗位之外位置的空氣溫度沒有過多的改善。

圖四崗位空調送風簡圖

二、通風方案對比分析

鑒于本案例工廠現狀，包裝車間僅有一面墻體毗鄰室外，包裝車間面積過大，自然通風及機械通風均面臨通風面不夠的局限性，故在方案溝通期間，便放棄考慮自然通風和機械通風改造方案。集中對環保空調和崗位空調通風方案進行對比分析。

其中崗位空調屬于集中供冷，因其可以選擇水冷機組或風冷機組作為主機，考慮南方高溫、高濕的特殊環境，應業主要求針對崗位空調集中供冷方案，增加對水冷冷水機組和風冷冷水機組方案的對比分析。

（一）方案一：環保空調通風方案

圖五環保空調通風方案示意圖

圖六環保空調室外機示意圖

如前所述環保空調降溫方案是通過水蒸發吸收熱量而實現降溫，即水通過水閥進入環保空調內，將環保空調內的濕簾打濕，電機帶動風葉轉動將空氣吸入環保空調內，當空氣經過濕簾的時候，濕簾上面的水會蒸發吸熱，吸收空氣中的熱量，形成新鮮冷風，冷風通過風口向車間內源源不斷的輸入冷空氣，進而實現車間降溫，改善空氣環境。環保空調之所以環保，在于環保空調比傳統空調造價低，而且環保空調的耗電量相對傳統空調來說非常低，長期使用不會對人體產生影響，故其跟傳統空調相比，主要在節能降耗上有明顯優勢，較傳統空調而言相對綠色環保。但環保空調有個較為顯著的缺陷，即環保空調出風口濕度較高，運行過程中會加大空氣中的濕度，在對濕度要求較低的場所，不宜使用。

（二）方案二：水冷冷水機崗位空調方案

水冷冷水機組集中供冷通風方案是通過放在室內的主機對空調冷水進行冷卻，經冷卻的空調冷水送至空調末端風機盤管產生冷風，進而對崗位進行送冷，實現局部降溫，改善工作崗位區域溫度環境；室外冷卻塔則通過循環冷卻水帶走制冷主機產生熱量，該方案特點：換熱效率高，運行能耗較低。

圖七崗位空調- 水冷冷水機組集中供冷通風方案示意圖

（三）方案三：風冷冷水機崗位空調方案

風冷冷水機組集中供冷通風方案是通過布置在室外的風冷主機產生空調冷水，空調冷水經由管路系統輸送至車間內末端裝置，風口送出冷風，對崗位實現局部降溫。它也是一種集中處理各房間負荷的空調系統型式，但是通過風冷機組對空調冷水進行制冷。

圖八風冷冷水機崗位空調方案示意圖

綜上所述，方案二和方案三均為崗位空調，僅是二者制冷主機的制冷方式分別為水冷和風冷，結合上述針對包裝車間通風改造的三個方案，筆者從系統組成、效果等方面進行橫向對比分析，詳下表1：

表1 方案對比表

項目環保空調崗位空調方案一：環保空調方案二：水冷冷水空調機組方案三：風冷冷水空調機組1.室外空氣濕度小于80%時，出風口溫度低于28℃；通風效果2.室內溫度較室外溫度低2-3℃；3.室內溫度隨室外溫度波動而相應波動。固定崗位員工周邊4～5m2 內溫度可以達到26～28℃，并且溫度及風速可調節固定崗位員工周邊1～2m2 內溫度可以達到26～28℃，并且溫度及風速可調節。1.送風溫度穩定在20～22℃之間，受室外溫濕度波動影響較小；2.系統整體工程造價低； 2.可以保證車間正壓，有利于車間潔凈環境控制；1.能保持車間微正壓； 1.送風溫度穩定在20～22℃之間，受室外溫濕度波動影響較小；優點2.可以保證車間正壓，有利于車間潔凈環境控制；3.能耗低，運行成本低。3.大方美觀，布局融入得體； 3.系統較水冷機組簡約；4.運行費用較低；1.受室外空氣濕球溫度影響較大，大氣相對濕度較高時，送風溫度降溫不明顯；1.運行費高，初投資大；2.送風口相對濕度幾乎達到100%，夏天有悶熱感；缺點1.運行費稍高，初投資大。2.南方高溫高濕環境運行費用高。3.屋面需預留環保空調荷載，且存在屋面漏水隱患；4.環保空調運行一段時間后水幕濾芯可能發霉，不利于車間的物生物環境控制。

結合表1，考慮啤酒工廠包裝間對微生物控制有相關要求，且紙箱、標簽等包裝材料對車間濕度有一定要求，故不建議選用環保空調。

考慮包裝車間通風方案改造后，運行成本對工廠生產成本影響較大，現針對方案二及方案三，結合該案例工廠改造包裝車間約5000m2的實際工況，筆者按照方案二及方案三分別進行方案設計和設備選型，進一步對二者進行運行成本分析，詳見下表2：