啤酒工厂包装车间通风改造方案分析

2022-08-06周红亮

酒·饮料技术装备 2022年4期

周红亮

啤酒企业包装车间卫生等级要求相对较高。由于车间范围较大，且生产过程中洗瓶机、杀菌机等设备伴随着大量热辐射，如果包装车间内空气不能实现良好对流，将导致车间内温度明显升高。在此环境下持续工作极易中暑，员工心态、工作状态、工作效率等均受到影响；由于包装环境温度过高导致洗瓶机、杀菌机出瓶温度高，爆瓶风险增加，在质量和安全上存在重大隐患。

现就南方某啤酒工厂进行案例分析，其包装车间为20 多年前修建，位于某市区中心位置，由于历史原因，包装间与生产车间毗邻，且仅有一面墙体靠室外，造成通风面不够，导致包装车间内通风严重不畅。

该包装车间属于混泥土框架钢屋面结构形式，包装车间屋顶未安装通风设施，仅在侧墙设置了高位窗户，只可供采光，不能正常启闭，车间其余部位除有限门窗以外均属密闭状态。

应该工厂要求，经笔者实地调研，夏季室外温度在30-42℃之间。经近半个月跟踪实测，包装车间的温度比室外温度高2-5℃，某日的现场测温显示，当夏季室外气温达到40℃，室内可达近45℃。工厂曾经采取增加风扇、设置冰块、轮岗休息、配备防暑降温药品等措施，均无法从根本上解决包装车间温度过高的问题。

一、通风方案介绍

如前所述，因啤酒行业包装车间面积大，且有洗瓶机、杀菌机等热源散热，目前国内整个啤酒行业包装车间安装中央空调整体降温的案例不多，因为投资运行成本实在是太高，工厂难以承担经济成本。故目前啤酒工厂包装车间较常采用的通风方式主要有如下几种：

一是自然通风。利用热压作用进行，这是一种对高温车间防暑降温处理最经济有效的通风措施，其应用非常广泛，且工程造价经济实惠，运行成本低。

图一自然通风原理简图

利用热压原理进行自然通风，房间内因空气温度高，密度小，进而产生一种上升力，使得房间内空气上升后从上部气楼或者百叶窗排出室外，室外冷空气则从房间下部门窗孔洞或百叶窗进入室内，这种通风方式称为热压作用下的自然通风。

二是机械通风。主要依靠通风机产生的作用力强制室内外空气流通。机械通风还可以根据实际结果去确定通风效果不会受到影响，亦可以通过调节装置改变风量的大小。机械通风利用换气扇、排气扇等新、排风设备来使房间空气循环流动，与自然通风相比，这种方法可以使大量的空气进行循环，并且保证导入的新风是可以有效控制的(比如：风量大小、时效、风路等)，不需要依赖外部自然条件。

机械通风主要由风机动力系统、空气处理系统(对空气的过滤、吸附、除尘、加热等，空气处理系统也可缺省)、空气输送及排放风道系统、各种控制的阀门、风口、风帽等组成。机械通风可根据具体车间状况进行局部通风和全面通风，比如安装大功率工业风扇、轴流风机、安装无电力通风球等。但是机械通风缺点如下：设备初期投资较大，并且设备占有较大的空间，需要设置专门的人员进行管理，且还会产生噪音。

图二机械通风-局部强排风原理简图

同时还可以通过在啤酒包装车间洗瓶机、杀菌机等热源设备上方设置排风罩及机械风机，从源头上排抽排热源集中点的热空气。

三是环保空调。是利用水的蒸发吸热，进而降温，在日常生活中应用已经很广泛。当我们站在海边时，风一吹就感觉特别凉爽，是因为停留在皮肤表面水分子，在蒸发的过程中吸收了空气的热量。

蒸发吸热的原理，从焓湿图来分析，蒸发冷却是属于绝热加湿冷却过程，随着等焓线变化曲线，它的含湿量和潜热是逐步增加的，只有当相对湿度φ =100%时，干球温度才等于湿球温度。干球温度比湿球温度高，干湿球温度差就是蒸发冷却的动力，干湿球温度差越大，其蒸发冷却效果越好。

图三环保空调-降温原理简图

四是岗位空调。顾名思义，集中供冷通过风管对相应的岗位设置岗位风口，进行局部供冷降温。利用集中供冷的新风空调器对必要的工作岗位进行送风，送风温度在20℃左右，使工作岗位达到26 ℃ 左右，但是岗位之外位置的空气温度没有过多的改善。

图四岗位空调送风简图

二、通风方案对比分析

鉴于本案例工厂现状，包装车间仅有一面墙体毗邻室外，包装车间面积过大，自然通风及机械通风均面临通风面不够的局限性，故在方案沟通期间，便放弃考虑自然通风和机械通风改造方案。集中对环保空调和岗位空调通风方案进行对比分析。

其中岗位空调属于集中供冷，因其可以选择水冷机组或风冷机组作为主机，考虑南方高温、高湿的特殊环境，应业主要求针对岗位空调集中供冷方案，增加对水冷冷水机组和风冷冷水机组方案的对比分析。

（一）方案一：环保空调通风方案

图五环保空调通风方案示意图

图六环保空调室外机示意图

如前所述环保空调降温方案是通过水蒸发吸收热量而实现降温，即水通过水阀进入环保空调内，将环保空调内的湿帘打湿，电机带动风叶转动将空气吸入环保空调内，当空气经过湿帘的时候，湿帘上面的水会蒸发吸热，吸收空气中的热量，形成新鲜冷风，冷风通过风口向车间内源源不断的输入冷空气，进而实现车间降温，改善空气环境。环保空调之所以环保，在于环保空调比传统空调造价低，而且环保空调的耗电量相对传统空调来说非常低，长期使用不会对人体产生影响，故其跟传统空调相比，主要在节能降耗上有明显优势，较传统空调而言相对绿色环保。但环保空调有个较为显著的缺陷，即环保空调出风口湿度较高，运行过程中会加大空气中的湿度，在对湿度要求较低的场所，不宜使用。

（二）方案二：水冷冷水机岗位空调方案

水冷冷水机组集中供冷通风方案是通过放在室内的主机对空调冷水进行冷却，经冷却的空调冷水送至空调末端风机盘管产生冷风，进而对岗位进行送冷，实现局部降温，改善工作岗位区域温度环境；室外冷却塔则通过循环冷却水带走制冷主机产生热量，该方案特点：换热效率高，运行能耗较低。

图七岗位空调- 水冷冷水机组集中供冷通风方案示意图

（三）方案三：风冷冷水机岗位空调方案

风冷冷水机组集中供冷通风方案是通过布置在室外的风冷主机产生空调冷水，空调冷水经由管路系统输送至车间内末端装置，风口送出冷风，对岗位实现局部降温。它也是一种集中处理各房间负荷的空调系统型式，但是通过风冷机组对空调冷水进行制冷。

图八风冷冷水机岗位空调方案示意图

综上所述，方案二和方案三均为岗位空调，仅是二者制冷主机的制冷方式分别为水冷和风冷，结合上述针对包装车间通风改造的三个方案，笔者从系统组成、效果等方面进行横向对比分析，详下表1：

表1 方案对比表

项目环保空调岗位空调方案一：环保空调方案二：水冷冷水空调机组方案三：风冷冷水空调机组1.室外空气湿度小于80%时，出风口温度低于28℃；通风效果2.室内温度较室外温度低2-3℃；3.室内温度随室外温度波动而相应波动。固定岗位员工周边4～5m2 内温度可以达到26～28℃，并且温度及风速可调节固定岗位员工周边1～2m2 内温度可以达到26～28℃，并且温度及风速可调节。1.送风温度稳定在20～22℃之间，受室外温湿度波动影响较小；2.系统整体工程造价低； 2.可以保证车间正压，有利于车间洁净环境控制；1.能保持车间微正压； 1.送风温度稳定在20～22℃之间，受室外温湿度波动影响较小；优点2.可以保证车间正压，有利于车间洁净环境控制；3.能耗低，运行成本低。3.大方美观，布局融入得体； 3.系统较水冷机组简约；4.运行费用较低；1.受室外空气湿球温度影响较大，大气相对湿度较高时，送风温度降温不明显；1.运行费高，初投资大；2.送风口相对湿度几乎达到100%，夏天有闷热感；缺点1.运行费稍高，初投资大。2.南方高温高湿环境运行费用高。3.屋面需预留环保空调荷载，且存在屋面漏水隐患；4.环保空调运行一段时间后水幕滤芯可能发霉，不利于车间的物生物环境控制。

结合表1，考虑啤酒工厂包装间对微生物控制有相关要求，且纸箱、标签等包装材料对车间湿度有一定要求，故不建议选用环保空调。

考虑包装车间通风方案改造后，运行成本对工厂生产成本影响较大，现针对方案二及方案三，结合该案例工厂改造包装车间约5000m2的实际工况，笔者按照方案二及方案三分别进行方案设计和设备选型，进一步对二者进行运行成本分析，详见下表2：