某航空食品配餐中心空调通风系统设计

中国中元国际工程有限公司 刘 星 徐 伟

配餐中心建筑内暖通专业设计范围包括：冷库制冷系统，中温空调制冷系统，厂房内制冷系统、供暖系统、防排烟系统、机械通风系统、空调系统。本文针对某配餐中心空调通风系统、中温空调系统及空调水系统的设计要点进行分析。

1 工程概述

该项目为南航双枢纽运营战略中北方枢纽的重要保障设施，未来与广州枢纽共同服务于南航及南航系航班，提供机上餐饮、供应品的地面保障服务。该项目建成后成为国内设计产能最大的航空配餐中心，同时也是全球范围内建筑面积最大的单体航空配餐厂房，配餐中心地上3层、地下1层，建筑面宽达153 m，进深达127 m。配餐中心设计高峰标准餐产能为10万份/d，同时具备航空冷冻餐10万份/d的能力，机供品保障800架次/d。该工程已于2019年6月28日竣工验收，于同年9月25日投入运营。1、2层平面工艺区划图见图1、2。

2 配餐中心空调通风系统设计要点

2.1 空调通风系统概述

机供品库、餐车餐具库、干货库、原料库、收货库、保税品库采用全空气空调系统，气流组织采用上送上回，风系统设置双风机，变频控制调节送排风量，过渡季采用全新风运行策略。配餐中心的库房室内设计温度相同、使用时段相近、平面布局相邻，无洁净要求的库房为了节约建设成本，普遍不设置吊顶，有效层高较高，因此适合采用全空气系统。由于库房内余热、余湿较小，设计时应适当降低换气次数，保证库房相对走廊为正压。为了保证在过渡季最大限度使用室外新风消除室内余热、余湿，节约能源，该设计采用双风机系统，同时在排风管上与空调箱回风管上设置电动调节阀，根据运行状态的变化连锁控制。空调季开大空调箱回风阀、减小排风阀；过渡季关闭空调箱回风阀，全开排风阀，此时回风机起到排风机作用，利用室外新风消除室内余热。风机变频且送风机与回风机连锁控制，可以在室内负荷小于设计负荷及库房使用率不高时调节室内送风量。图3为全空气空调系统示意图。

图1 1层平面工艺区划图

回收站台、清洗间(污区)、清洗间(洁区)、备勤间、航机部用房、米饭间、中式面点间、西点制作间、面粉间、面包生产间、面点包装间、试餐间等房间采用风机盘管加新风空调系统，气流组织采用上送上回。以清洗间为例，由于清洗间内设置多台利用蒸汽进行加热的餐车、餐具清洗机，室内余湿量很大，且室内异味较大，因此不适宜设置回风系统。图4为清洗间空调通风系统示意图。

2.2 空调通风系统设计要点

2.2.1清洁间空调通风系统设计要点

1层清洗间污区设置多台餐车餐具清洗机，设备以蒸汽为热源，发热、散湿量大，设计时应考虑加大通风换气量，该项目设计清洗间污区换气次数为12 h-1，实际运行效果良好。同时由于清洗间洁区与污区在工艺布置上通过设备隧道局部气流相通，为避免污区异味飘散至洁区，设计时应控制洁区相对污区为正压。由于清洗设备以蒸汽为热源，发热量大，设计时应适当增加夏季空调冷负荷，减少冬季空调热负荷。由于采用大风量排风及时排除室内异味及余热余湿，为了避免能源浪费，清洗间污区排风系统对应的补风系统不进行室外空气预热及预冷，室外空气经过过滤器后直接补入清洗间污区。

图2 2层平面工艺区划图

图3 全空气空调系统示意图

2.2.2热厨房天花烟罩区空调通风系统设计要点

生产餐食品种包括：中餐、西餐、日本餐、印度餐、清真餐、头等舱餐、点心餐、机组餐及其他特殊餐等航空餐，还包括社会化供应的取得食品生产许可证审查许可的冷链食品，如冷冻餐和糕点。上述各类厨房均设置整体天花烟罩，区别于常规岛式烟罩设置方式，厨房内环境温度均由排油烟风机及对应的补风设备控制。不同功能管道的路由需要和天花功能匹配设置，设计时应合理考虑各厨房内排油烟、燃气事故排风、消防排烟、厨房补风等机械通风系统的设置。虽然整体天花烟罩可以前端吸附油烟(具体参数见表1)，但是由于该项目为航空食品配餐生产车间，厨房排油烟区域面积大，因此排油烟量大，为确保连续生产使用过程中的油烟净化效果，在排油烟风机负压段设置静电油烟净化器，辅助天花烟罩的净化功能。

热厨房采用整体天花烟罩，有效解决了卫生、油烟净化、通风、消防等问题，同时明显改善了厨房环境。整体天花烟罩与传统烟罩的区别见表1。整体天花烟罩结构示意及安装效果见图5。

图4 清洗间空调通风系统示意图

表1 整体天花烟罩与传统烟罩区别

图5 整体天花烟罩结构示意及安装效果

3 配餐中心中温空调系统设计要点

该项目果蔬加工间、清真冷厨房、清真摆拼间、冷冻餐包装间、禽类粗加工间、肉类粗加工间、水产粗加工间、果蔬洗切间、冷却间、冷厨房、热摆间、总摆间为中温空调区域，室内设计温度14～16 ℃。由于房间洁净度的要求，以及禽类加工间、肉类加工间、水产粗加工间等均有异味，不宜采用全空气带回风系统，因此该项目采用集中式直接蒸发中温空调+独立新风系统。根据洁净度要求，房间新风量按换气次数6 h-1计算，按新风量的80%设计排风系统，为最大限度节约能源，采用热管热回收机组，对室内排风进行热回收，为室外新风预冷及预热。其中独立新风首先利用低温热管热回收新风机组将室外新风处理至12 ℃，然后送入房间与室内空气混合，再通过中温空调室内蒸发器(冷风机)将环境温度降至14 ℃，所有中温空调室内蒸发器(冷风机)均采用双侧出风冷风机，满足室内气流均匀要求，提高人员舒适度。

所有中温空调区域吊顶内设置送、排风口，换气次数不小于3 h-1，使吊顶内空气循环流动，避免吊顶结露，中温空调系统负荷由中温空调并联压缩机组承担，新风系统的负荷由冷水机组承担。

有洁净要求的中温空调区域设计换气次数宜选6 h-1，粗加工间等有异味的中温空调区域，宜适当增加换气次数，或增设独立排风系统，满足室内人员舒适需求。中温空调系统示意图见图6。

图6 中温空调系统示意图

4 配餐中心空调水系统设计要点

4.1 空调水系统设计概述

该项目地下室制冷机房设置3台变频离心式水冷冷水机组(供/回水温度6 ℃/12 ℃)，冷却水供/回水温度均为32 ℃/37 ℃，为配餐中心提供夏季空调冷水。由于该项目建筑功能布置特点，无明显空调内区边界，因此空调水系统采用两管制。该建筑平面单层面积较大，为有利于平衡水系统，同时为了各分区空调水系统可单独计量、单独检修，空调水系统按使用功能及区域划分为高架库风机盘管冷热水系统、北区风机盘管冷热水系统、南区风机盘管冷热水系统、北区空调机组冷热水系统、南区空调机组冷热水系统。

4.2 空调冷水大温差设计

该项目冷水供/回水温度6 ℃/12 ℃，温差为6 ℃，加大冷水温差、减少水泵流量，从而降低水泵耗电量。由于配餐中心属于生产类建筑，冷负荷需求不稳定，因此变频离心冷水机组可以在低负荷时段提高冷水机组能效，减少耗电量。

大温差工况对主机的要求进一步提高，主机需要承担更大的流量变化范围和更恶劣的吸气回油温度。在选取大温差主机设备时，有3个因素决定最终的选用结果：1) 末端设备工况，主机冷水出口温度越低，对末端设备工况越有利；2) 冷却水温度提高、出水温度不变时，冷却塔风机数量减少；3) 主机冷水温度越低和冷却水出水温度过高都会进一步增加主机耗能。大温差工况对主机的要求进一步提高，主机本身需要承受更大的流量，有关数据表明，冷水出水温度每降低1 ℃，冷水机组效率下降2%～3%，且温度越低，下降幅度越大。

4.3 中温空调新风水系统设计要点

由于中温空调区域夏季冷负荷及冬季热负荷相差较大，为使设备冷、热量符合设计要求，避免出现设备超调，冬季送风温度无法控制，造成能源浪费甚至造成室内温度失控的现象，低温热管热回收新风机组分别配冷盘管与热盘管，冷盘管及热盘管分别设置水管阀件。中温空调新风机组接管示意图见图7。

图7 中温空调新风机组接管示意图

5 结语

作为全球范围内建筑面积最大的单体航空配餐厂房，该项目工艺流线复杂，工艺设备需求较多，设计阶段需要详细了解不同功能房间的使用需求及设计要求，了解不同生产线及工艺生产设备的设计需求，从而设计合理的换气次数、系统划分及节能措施。

该项目运行半年，有几个问题值得设计师在设计同类建筑时注意：

1) 只放少量碗碟清洗机的小面积清洗间，通风设计一定要重视换气次数的选择，尤其是不靠外墙的清洗间，由于清洗机采用蒸汽加热，密闭环境十分不利于散热，要更加注意排风换气次数和补风量的选择。根据该项目经验，除了设备排气罩的排风之外，环境排风换气次数不应小于12 h-1，同时进行不小于80%的补风，并适当加大人工操作区的风机盘管冷量。

2) 洗衣房内设置大型烘干机的局部区域在运行阶段发生了喷淋头爆裂的事故，现场勘察分析原因，主要是工艺设备厂家对设备安装的需求提资不明确，后经多方论证，将设备上方吊顶整体上抬，同时增设设备周围局部排风，使得设备辐射热不聚集。

3) 高架仓库排风设置屋顶式风机，为满足检疫卫生要求需设置防虫网，由于高架仓库室内高度20多m，并摆满货架，如果设计施工阶段未考虑，后期改造难度很大。