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肉类加工厂房中的通风排烟系统设计
发布时间:2024年04月08日

在国家对食品安全问题的重视与日俱增的大环境下,及原料和人工成本升高的客观因素影响下,肉类行业企业建设新厂房,更新改造旧厂房,添置新生产线,淘汰老旧生产线,提高单位产能,成为近些年的设计工作中的基本主线。满足业主的生产需要,适应消费市场对其产品品质越来越高的要求,改善员工的工作环境,以及环保部门对于厂房及周边环境保护的目的。规范的要求越来越严格,暖通系统的设计就需要越来越完善,越来越精致。并且需要不断总结之前的经验教训,对后来的项目中的设计做出更新和调整。以满足各方面对设计工作的要求。新建项目如果能依据之前的经验做出适当调整和修正,也能让设计人员从中更容易的提高经验少走弯路。

通风和排烟系统,在设计中根据不同情况,既有设计在一起共用一套系统的情况,也有分别依据不同功能需要启停设置的情况。两种系统共用一套管道和风机可以减少系统投资,减少占用空间。分别设置通风和排烟系统,可以简化电气系统的控制,便于系统维护和检修。设计时需要判别每个系统的不同需要来进行合理的设置。肉类加工厂房这种特殊的使用场合,还需要根据房间使用功能对暖通专业的要求来进行综合考虑。


1、通风系统

在肉类加工厂房的设计中,厂房内的房间是有温度要求的,通风系统大部分都需要经过空气处理机组处理之后送入特定的房间内,空调温度主要依据工艺生产的需要及人员舒适度的需要进行设置。

本人所参与设计的项目中,依据不同的生产工艺的需要,房间温度大致从6~26℃不等。空调设计满足跨度如此大的范围的温度需要,就要依据相近的温度区间设置一套或者若干套空调系统。例如:常见的房间温度要求为26℃,8~12℃;其中,26℃的房间采用普通的冷水机组即可满足房间温度要求。而8~12℃这种温度要求的房间所需要的冷媒温度在0℃以下,采用普通的冷水系统是满足不了房间空调温度要求的。因此就需要针对此种房间温度要求另设一套低温空调系统。

目前,我们常用的空调系统主要为两种:以冷水为载冷剂的常温空调系统;以乙二醇水溶液为载冷剂的低温空调系统。乙二醇水溶液的冰点在0℃以下,可以很好的满足低温房间对空调系统的要求。

如工艺要求的房间温度更低,我们就需要调整乙二醇水溶液中乙二醇所占的比例。由此带来的载冷剂的运动粘滞系数的变化也是在设计中需要注意的问题。系统中的管径,水泵的流量、扬程等也都不同于普通的空调系统中的参数。

肉类加工厂房车间内的空调系统依据工艺需要和设备的限制,较多的采用是吊顶式冷风机加新风系统,此种类型的系统适用的范围较为宽广。无论是常温空调系统还是低温空调系统都可以使用这种空调送风的形式。除此之外在常温空调房间的设计中,考虑到工艺设备的尺寸原因,也采用大空间空调-采暖单元机替换冷风机,在南方地区的项目中也会使用有新风的大空间空调-采暖单元机。此种设备节约水平占用空间,送风形式更加合理,但对房间高度有要求。近期的项目中,针对房间温度区间的要求及肉类生产企业要求,我们采用全空气系统较多,有些低温房间温度较低,室内外温差大,空调设备的选型较为复杂。有时会需要多级设备预冷后再冷,才能满足送风要求。设备成本也会相应提高。肉类加工厂房的设计中有些情况需要注意。一些房间的通风量要求较大,依据生产的需要,有的加工车间对温度有要求,且人员众多,需要的新风量也会比较大,室外空气经过空气处理机组处理后送入室内。由于车间湿度大,设备有散热会在通风系统上产生结露现象,产生不利于加工车间卫生要求的环境条件。现在越来越多的地区环境部门对车间排风的空气质量有环保的要求,排风时需要做空气净化除臭处理。针对这种要求,设计中在屋面上会设置排风量较大的空气净化除臭设备。因此在这种房间就需要较大风量的补风。而与空调系统的空气处理设备冬夏风量设置要求不同。现在通常的做法是空气处理设备和除臭设备均需要独立设置。这样设置造成了风管尺寸大、数量多,布置不易,结构板的预留洞较多,北方地区容易产生“冷桥”,也会造成结露。且除臭设备占地面积大,如布置在地面,需要占用较大面积的空间;设备如布置在屋面,则对土建结构要求较高,需要预制设备基础。由此对其它空调通风排烟设备的布置都会产生影响,应综合考虑设备布置,以免造成使用区域的气流短路和温度梯度的产生。

有温度要求的房间如考虑通风和排烟共用一套系统,消防风量和空气调节的风量差异较大的情况下,共用风机需要注意通过风机台数和转速来调整风量,由此会导致控制系统的复杂化。消防风机的转速压头通常会较高,噪声也较大。另外,室内外温差较大的时候,共用系统的风管也有可能会产生“冷桥”,造成结露。因此,个人认为有温度房间的通风排烟系统如非必须,则还是分开设置为两套系统较好。虽然初期投资会相对增加,但使用方便,电气系统简单,对后期维护较为有益。且系统专用的空调系统在运行中噪声较小,不会给工作区的人员带来噪音上的污染,工作环境会较为理想。工艺上没有温度要求的房间,通风排烟系统需酌情决定是否应设置为一套。虽然没有温度设定,但如果通风和排烟风量区别较大,即使可以通过调节台数转速等方式来匹配所需要的风量。也应考虑使用消防风机作为通风时产生的噪音对生产人员的影响。如共用则应尽量选择低速低噪音型号的消防风机为宜。

除上述的一些低温房间通风时遇到的情况之外,车间内的排烟系统如何设置更是设计中的重点。因为排烟设计关系到人员生产的安全,良好的排烟设计可以在关键时刻起到拯救生命的作用。而排烟设计也是设计图纸中的重点审查内容。在设计中,我们更要对排烟系统的设计做到绝对的认真。在新版本的规范中,排烟系统的设置依据建筑设计防火规范GB50016-2014中8.5.4的要求,建筑面积大于50m2且经常有人停留或可燃物较多时,应设置排烟设施。这一强制条款的要求显著高于之前老版本的防火规范,在肉类加工厂房的设计中,暖通专业要在更多的车间内区房间设置机械排烟设施。

在肉类加工厂房中,虽然在设计中建筑设置为可开启窗,但使用上对卫生的要求造成了车间的围护结构不宜开敞,加工车间外窗仅作为采光需要,车间的通风换气需要增加机械通风换气系统。本人所设计的项目中,肉类加工厂被定义为丙类厂房,丙类厂房中的无外窗封闭房间依据新版的建筑设计防火规范要求大于50m2的车间要有排烟系统,对于肉类加工厂房的内区来说就是需要设置机械排烟系统。

考虑经济性,以往的项目里通风和排烟系统会统一成为一套系统,兼顾排风和排烟功能的需要。新规范实施后,需要机械排烟的房间的通风和排烟要求的风量会出现较多无法兼顾的情况。就算采用消防双速风机,低速排风高速排烟的这种模式,需要通风时的风量通常会远小于消防双速风机的低速风量。

设置起来也不是那么合适了。在这种情况下,最近的设计中我们常会把排烟和排风系统针对不同工艺的房间独立设置。排烟系统设置为两个相邻的面积差别不是很大的房间,共用一套消防系统的方式来减小消防系统的复杂程度。但共用消防系统的这种设置会造成消防电气系统控制上的复杂性提升,因此简化消防系统和简化消防电气系统这两点是需要折中考虑的问题,不能因为简化其一而复杂了另一套系统。


2、排烟系统

在肉类加工厂房消防系统的设计中,建筑设计防火规范GB50016-2014中8.5.4,建筑面积大于50m2且经常有人停留或可燃物较多时,应设置排烟设施。这一条对于厂房的暖通空调专业的排烟设计内容是不利的。首先,排烟系统的设置数量会远远高于之前老版本消防规范要求下设置的排烟系统数量。这固然是新版消防规范在吸取之前的火灾经验教训的前提下做出的修改。但如果细化到建筑类型来说,个人觉得此条文并非是适用于所有类型的建筑。在肉类加工厂房中,依据这一条规范要求来进行设计,就会出现因为房间工艺性的划分造成的排烟系统数量增加,系统变得过分复杂的情况。且该条规范要求中并未对“经常有人停留或可燃物较多时”这一句做出明确的说明和解释。这一句中的“经常”并非明确的时间定义,也不是可以量化的数值。

“经常有人停留”这个概念既没有说明人停留的具体时间,也没有说明人员单位时间内在同一房间重复出现的次数;并列关系的“可燃物较多”也并不是一个可以实际量化的单位数值。因此,以上的规范在执行上就变得具有弹性,也给可能出现问题和事故时的责任辨别造成不必要的麻烦,甚至造成弹性执法带来的不公正的可能。

规范要求具体到肉类加工设计中时,机械排烟系统的风机数量较之老规范时期的数量要多2~3倍,相对应的电气专业的消防负荷也会成倍增加。在民用建筑中,这种增加是值得的。民用建筑内,例如商场、酒店,人员存在于建筑内的各个区域,较为分散,且不会因时间变化而集中于某一区域内。因此机械排烟系统,服务于这些建筑中时,较为严格的规范要求排烟风机的设置是有利于人员疏散和撤离目的的;而在肉类加工厂房中,人员的活动区域是受到各种工作需要而存在的。特定时间内的人员活动区域较为集中。且加工车间的部分房间为产品和原料储存区域,只有肉类产品而无人员经常停留。此处的人员活动仅限于将肉类产品送入房间即刻就离开的活动。我理解为此种房间无需归类到GB50016-2014中8.5.4的要求下,但在咨询消防验收的相关部门之后得到的答案是应归属于“或可燃物较多”这一句的范畴内。所以肉类存储这种性质的房间也是需要作为需要防排烟的区域来考虑。

规范中仅仅是从常规类型的民用建筑来考虑此条规范的合理性,所以这是成立的。但具体到特殊场合的肉类加工车间这种环境下,我个人觉得就有些不甚合理了。作为食品的肉类,依据规范编写组的解释,非不燃物即算作可燃物。所以规范里对存储这种类型可燃物的房间应设置机械排烟的要求就解释的很顺畅了。规范上是解释的很顺畅的,但是否符合常理呢?例如肉类加工厂中的待宰车间,顾名思义是家畜运进厂区内等待屠宰的车间,简言之就是畜圈。封闭或敞开不同形式依据南北方的气候及生产方要求而不同,敞开式的待宰车间不需要设置机械排烟,但封闭式的待宰车间依据规范要求,是有可能设置机械排烟的。在以前的设计项目中就出现了这种情况。该项目中的待宰车间依据规范要求设置了机械排烟系统。建筑将此车间设计为丙类,且面积足够大,围护结构封闭,如不设置机械排烟即是违反强制条款规定。设计上没有问题,施工上也没有难度,但这个设计的问题在于规范要求在此处设置机械排烟系统是否有必要。

防排烟的主要作用是将火灾时的烟气及时排除(或控制在限定范围内),防止和延缓烟气扩散,保证疏散通道不受烟气侵害,以确保建筑内人员顺利疏散、避难。此项目中的待宰车间内,人员生活间工作区和牲畜待宰区域的畜圈是完全分隔开的两个区域。畜圈区域属于无人或极少有人停留区域,但畜圈依据规范里的“可燃物较多”这个要求设置了机械排烟系统。这样做符合规范强制条款要求,但感觉很不合理。畜圈区域内是没有疏散通道的,火灾时人员不会经过此区域向室外疏散。退一步讲人员存在于此区域的时候是没有牲畜的,且时间很短暂。

存在短时间内仅是打扫清洁为目的才在此区域内活动。那么“可燃物较多”这个概念成立时,畜圈内仅有猪只存在且无人。与设置排烟风机相对应的此区域电气专业也设置了疏散指示灯和应急照明。那么着火时作为可燃物这个定义存在的猪只是不会看着指示灯进行疏散的。

这不仅仅是一个我遇到的看似有些可笑的设计实例,这其实是设计人员在设计中执行规范时很令人无奈的决定。规范的强制性条款是必须要执行的,但规范编写时是否考虑到这种特殊场合时规范如何进行补充说明?或者依然是不需要修正依据条文执行即可?目前来说GB50016-2014才刚刚执行没有多久,距离下一版本的修订或许还有很久的时间。肉类加工厂房特殊情况也会长期存在。由于规范条目中的弹性规定,各地审查设计图纸及验收的执行标准必然会有所不同。由此可能造成依据审查设计图纸标准的不一致,各个项目中的排烟系统的设计差别较大。也许这种令人尴尬的情况还会出现,希望设计时总结的经验能对这种情况有所改善。


3、结束语

以上所说都是一些设计中实际遇到的状况。通风、排烟系统在暖通空调专业中有时候作为一套系统存在,有时也会独立分开设置。对于肉类加工厂房来说,由于各方面对设计要求的不断提高,通风和排烟系统的针对性也变得越来越明显。两种系统尽管可以在一定程度上整合,但势必会带来操作系统的复杂化。进而造成设备采购和成本的增加,反而有得不偿失的可能性。因此在方案设计时就应注意权衡比较两种方式的合理性和经济性。提早制定出合理方案,便于施工图的设计。另外在排烟系统的设计中,为适应新版本的建筑设计规范要求及即将出现的建筑防烟排烟系统技术规范里可能出现的更高标准的要求。我们应充分的理解规范内容所要达成的目的,规范中的各项定义,及肉类加工车间内特殊场合所适用的范围。由此,我们才能在规范要求的条件下,更加合理的,有针对性的进行设计工作。以上是我在设计中遇到的一些问题,或许没有办法解决,但归纳总结供他人参考。本文的目的即是通过之前设计项目中出现过的问题,以及在其他项目的设计中应小心注意或是尽量避免的问题与情况的总结,和大家分享,为之后的设计做出借鉴。


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