暖通空调在吸塑车间产能升级改造的应用

许俊峰

随着人们生活水平的提高，对于食品安全的渴望也越来越强烈。2013 年12 月23 日至24 日中央农村工作会议在北京举行，习近平总书记在会上发表重要讲话。会议强调，能不能在食品安全上给老百姓一个满意的交代，是对执政能力的重大考验。食品(食物)的种植、养殖、加工、包装、储藏、运输、销售、消费等活动符合国家强制标准和要求，不存在可能损害或威胁人体健康的有毒有害物质以导致消费者病亡或者危及消费者及其后代的隐患。因此对于食品生产及食品生产配套企业的要求也越来越严格，国家的规范也越来越完善，一些旧的不符合新规范的企业必须借着产能升级进行改造。本文以下简单介绍一个食品配套企业升级改造的案例供大家参考。

一、工程概况简介

本工程为厦门亿乐天车间升级改造工程。该厂座落于厦门翔安区，主要生产直接接触食品类的一次性餐盒和托盘，由于此次某些产品升级，需要重新进行SC 认证，原本简陋的生产车间已经达不到规范要求，此次改造需要改造成人流、物流分流清晰，功能房间具体的现代化生产车间。

二、根据需求确定改造要点

根据业主及SC 认证需求提出的改造要点，我们在这就不对装修及生产流程进行深入分析，仅对暖通类相关的配套项目进行详细分解，装修方面及生产流程直接给出相对应的结果。即人流进入方向：更鞋 —更衣—洗手消毒—风淋-洁净车间（或吸塑车间）；人流出来方向：车间—洗手消毒间—更衣—更鞋。物流流向：原材料—缓冲间—吸塑车间—流水线—洁净车间—成品消毒—缓冲—成品仓库，配套一间实验室。本次改造SC 认证机构提出包装车间应为十万级无尘车间，夏季温度要求25±2℃,相对湿度55%±15%，冬季温度要求21±2℃,相对湿度45%±15%，其他房间无特别要求。业主方面提出吸塑车间由于高发热，之前的工作环境不如意，现场的工作人员意见比较多，因此希望此次改造能有所改善。针对上述问题我们可以明确的定出此次改造的两条主线：（1）满足认证需求的洁净室改造；（2）满足吸塑车间工人工作环境的改善需求。

三、根据改造要点计算出具体数据

第二段我们已经明确了本次改造的大方向，因此我们先大体分析先整个项目的相关信息，再依次针对提出满足改造需求的条件。本项目两个房间，洁净车间（外包车间）258 ㎡层高2.6m，吸塑车间600 ㎡层高4.5m，为两间相邻的房间，两间房间由六条流水线相连，流水线开孔为600mm*450mm（h）。吸塑车间发热量较大，每条流水线上的机器耗电功率为48KW，自带一台排风机，排风量3000m3/h,现场测量其排风温度达到了52℃。流水线上净化车间内每条配套4 个工作人员，而吸塑车间每条流水线配套1 名工作人员。

大体了解两个房间的状况后，我们先从净化车间着手。对于净化车间来说主要有以下三点：（1）室内负荷；（2）气流流型和送风量；（3）新风量和新风冷负荷。

（1）根据陆耀庆《 实用供热空调设计手册》第二版中我们可知道空调区的得热量主要由下列各项构成：①通过围护结构传入的热量；②通过透明围护结构进入的太阳辐射热量；③人体散热量；④照明散热量；⑤设备、器具、管道及其他内部热源的散热量；⑥食品或物料的散热量；⑦渗透空气带入的热量；⑧伴随各种散湿过程产生的潜热量。由于空调区域的冷负荷计算过程相对繁琐，为了避免太长篇幅，本文只选取其中的第3 项人体散热形成的冷负荷计算（净化工作区人员6 条线，每条4 人共计24 人）。由公式一人体显热散热形成的冷负荷，W；q s——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W；n——室内全部人数；φ——群集系数；CLQ——人体显热散热冷负荷系数。根据《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015 要求24h 连续生产时候，生产工艺设备散热量、人体散热量、照明灯具散热量可按照稳态传热法计算。本项目生产车间24h连续生产，因此我们根据规范按照稳态法来计算。查询陆耀庆《实用供热空调设计手册》中的取值，得出25 度时中等劳动强度下的参数取值：qs取83，φ取0.90，CLQ取0.84。将上述表格选取的数值带人公式一中得出=1506W。其余1 到8 项参照3 的计算方法，把选取的相关系数和计算得到的各类数值带入各自的公式，我们汇总得到总的冷负荷为Q=41796W,每个小时需要除去的余湿量为W=1.56g/s。

（2）根据《洁净厂房设计规范》GB50037-2013 要求洁净室送风量应取以下三项中的最大值：①满足空气洁净度等级要求的送风量；②如根据热湿负荷计算确定送风量；③按照规范的要求向洁净室内供给的新鲜空气量的最大值。第一项，《洁净厂房设计规范》要求可按发尘量或者按照规范中要求的数据进行计算。规范中要求：8，9级的空气洁净度换气次数10～15 次/h，进行计算，我们选择后者，查表得出气流流型和送风量，我们本次净化车间属于8 级，气流流型为非单向流，换气次数10～15 次/h,此要求还特别注明① 换气次数适用于层高小于4.0m的洁净室。② 室内人数少、热源小时，宜采用下限值。③ 大于100000 级的洁净室换气次数不小于12 次。为了便于后面进行送风量比较，我们选取上限15 次，根据公式二L(送风量m3/h)=N（换气次数）V（体积），带入相应数据得出L=15*258*2.6=10062m3/h。根据上文我们计算的结果，得出热湿比为热湿比ε=Q（余热）/W（余湿）=41796/1.56=26792 KJ/Kg;我们通过室内状态点N为25 ℃,55%, 焓值hn=52.88 KJ/Kg,dn=10.89g/kg, 假定辅助状态点M,令hm=45KJ/Kg，将上述相应数据带入dm= dn+1000（hm-hn）/ε, dm=10.596g/kg，根据dm=10.596 g/kg，hm=45KJ/Kg，确定辅 助 点M,M 与N 相连绘制出的线即为本次需要的热湿比线，本热湿比线在焓湿图上于相对湿度95%线相交的点即为我们的送风状态点，本点参数为14.8℃，95%焓值hs=40.11KJ/Kg，含湿量ds=10.58g/kg，考虑到实际运行风机还有1度的温升，因此本次实际的送风状态点温度为15.8℃，根据规范要求工艺性空气调节送风温差表8.4.9，在±1度以外允许的送风温差≤15℃，本次的送风温差25-15.8=9.2℃，负荷规范要求外根据送风状态点参数，和室内状态点参数，带入公式二 Q=0.33*L(送风量)*△h（焓差）[此公式来自戴路玲《空调系统设计实例》]，得出回风送风量L(回)=9919 m3/h，由第二项确定的回风送风量+新风量即为总的送风量。对于第三项，由于本次是新回风混合后经过处理再送入房间内，因此为非全新风量送风的方式，可以直接排除第三项计算。综上我们得出的计算结果，第二项由负荷计算出的回风送风量都接近于第一项参考换气次数的送风量，本次我们确定的送风量第二项最大，应按照第二项来确定。

（3）洁净室内的新风量，《洁净厂房设计规范》中要求：①保证供给洁净室内的新鲜空气量不小于40m3/(h-人)；②补偿室内排风和保持室内正压所需新风量之和。二者取大值。根据第一项要求我们可快速得出L1=24*40=960m3/h。本次项目的洁净室无排风，因此只需核算维持正压的风量。在《洁净厂房设计规范》中要求洁净区与室外的压差应大于或等于10Pa，本次选取10Pa。在陆耀庆 《实用供热空调设计手册》中注明：正压渗透风量L(渗)可按房间换气次数2～6 次取值，本次选取3 次。带入公式三得出L(渗)=3*258*2.6=2012 m3/h。通过计算结果我们得出结果，本次新风量为2012 m3/h。本次总的送风量L(总)= L(回)+ L(渗)=9919+2012=11931m3/h。在戴路玲《空调系统设计实例》中提到,空调系统的新风量不应小于总风量的10%，我们本次新风占比为16.86%符合要求。通过厦门室外空调设计参数干球温度33.5℃,湿球温度27.5℃，确定室外状态点O 焓ho=87.08KJ/Kg,do=20.82g/kg 带入公式二得到本次新风冷负荷Q(新)=31186W。

综上我们可汇总出此次改造的净化车间的冷Q( 冷)=31186+41796=72982w，本次需求的送风量L( 总) =11931m3/h，新 风 量L( 新)=2012 m3/h。为 了简化计算参照上面的方法，这边就不提供冬季相关参数的计算过程，要注意的是冬季的送风状态点也必须在热湿比线上，直接给出冬季所需的计算结果：冬季热负荷Q(热)=23623w，加湿量为1.06Kg/h。

处理完净化车间，我们着手下一个房间—吸塑车间。吸塑车间发热大，人口稀少，仅为6 人，6 个岗位，其热密度经过计算为480W/㎡，做全厂整体降温显然不合适，按照《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015 版要求，热辐射强度较高的场所宜采用局部送风，规范中要求：夏季温度取26～31℃,风速1.5～3m/s。以下所采用的数据和公式均来自《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015 版。

根据公式四：工作气流宽度ds=6.8（as+0.145do）。其中a 为送风紊流系数，对于圆形风口取0.076; s 为送风口至工作地点距离，我们取1.5m；按规范建议，即在人前方3M 高处，从人体的前侧上方吹到头、颈和胸部，人体高度约1.5m。规范规定送到人体上的有效气流宽度宜采用1m，即ds=1m，把相应的数值带入公式四得到do（圆形送风口直径）=0.228m。

根据公式五：VO( 送风口出口风速)= Vg/b[(as/do)+0.145] ，其中Vg 工作地点风速，参照规范中4.1.7条表格，取Vg=1.5m/s, b 为系数，通过实际工作宽度dg=0.6m，查询图J.0.2 b=0.23m，C(系数)=0.29m，带入公式五得出VO=4.2m/s。

根据公式六:一个风口的送风量L1=3600FOVO;其中FO 送风口截面积，可根据直径直接得到FO=0.04 ㎡，带入公式六得出L1=604.8m3/h。

根据公式七:to(送风口出风口温度)= tn- [（tn-tg）/ C]* [(as/do)+0.145] , tn 其中工作地点周围的室内温度，为35℃, tg 为工作地点温度，参照规范中的取值，取tg=28℃,带入公式七，得出to=19.43℃。公式跟数据比较多，汇总表1：岗位送风计算参数及数值汇总表。

根据出风温度19.43℃,相对湿度95%，查询含湿图，得出该新风处理的状态点焓值为h(岗)=53.67KJ/KG, 总的岗位送风量 L(岗)= 3628.8 m3/h，规范规定单局部送风系统的空气需要冷却时，其室外计算参数应采用夏季通风室外计算温度TO 及相对湿度RH(%)参数，通过夏季通风室外计算参数，查询焓湿图，得到h(通)=84.18Kj/kg带入公式二得到岗位送风的新风冷负荷为Q=36535.8W。

根据上文提到由于流水线存在，需要开孔，等于吸塑车间跟净化车间处于联通状态。为了保证净化车间10Pa 的正压，此车间也必须要有10Pa。目前已知排风量L(排)=3000*6=18000m3/h;所需要的正压风量参照上文公式三：L(渗)=3*600*4.5=8100 m3/h；需要补进的新风量L(补)= L(排)- L(渗)- L(岗)=18000-8100-3628.8=6271.2m3/h。由于本车间冬季无任何要求，只需要维持正压用，因此冬季参数不再进行计算，实际使用过程中，冬季可把风口调向不对人直吹便可。根据计算数据结果选择相应设备，汇总表2：房间需求设备选型汇总表。

表1 岗位送风计算参数及数值汇总表

表2 房间需求设备选型汇总表

四、结语

本文针对厦门亿乐天的产业升级车间改造，在完工后我们进行调试的时候，把流水线口封闭起来，调整净化车间正压值为12Pa，吸塑车间正压值为10Pa，虽然在实际运行中不能封闭流水线开口，两边的风压显示均为10Pa，但气流流向是由净化车间流向吸塑车间，接着我们又在流水线口增加的风幕机和PVC 软帘，这样进一步降低了两个车间之间的热交换。同时此次改造，也大大改善吸塑车间的工作环境，据吸塑车间的工人反馈，他们体验感很好。希望借此为让大家对此类的车间改造工程有个初步的印象，对自己日后在暖通这行业希望能学习到更多的经验，提高自己。