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食品安全和质量控制

时间:2023-10-24 百科知识 版权反馈
【摘要】:为了确保食品的安全品质,执行HACCP质量控制体系,食品安全生产对食品工业的卫生要求内容很多,其中对建筑设计的卫生要求有:按卫生要求划分区域及清洁卫生要求,食品安全和质量控制等内容。食品安全生产与卫生标准操作规范已是企业执行HACCP的基础和必备的条件。其设计要求最大限度地防止食品、食品接触面和食品包装受到污染。

第五章 食品生产企业车间的建筑设计

食品生产车间的建筑设计包括:食品安全生产对生产的卫生要求、屠宰车间的建筑设计、建筑构造和建筑节能技术。

第一节 食品生产车间的卫生要求

为了确保食品的安全品质,执行HACCP质量控制体系,食品安全生产对食品工业的卫生要求内容很多,其中对建筑设计的卫生要求有:按卫生要求划分区域及清洁卫生要求,食品安全和质量控制等内容。

一、按卫生要求划分区域及清洁卫生要求

1.划分清洁区域

为了便于对不同生产区域进行设计和卫生管理,通常将食品工厂按车间区域的洁净度不同划分为非食品处理区、一般生产区、准洁净生产区和洁净生产区。准洁净生产区和洁净生产区属于管制(监管)生产区。

(1)一般生产区指原料仓库、材料仓库、外包装室及成品仓库等与产品生产关系密切,但其区域内的洁净度要求次于管制生产区的操作区域。通常也包括原料的预处理场所,即从事生鲜原料的整理、准备、选别、清洗、修整、分切、剥皮、去内脏等处理生产的场所。

(2)准洁净生产区指加工、调理等洁净度要求次于洁净生产区的操作区域,包括食品加工调理场(如从事切割、磨碎、混合、调配、整形、成型等处理生产的场所)、内包装材料的准备室(指不必经任何清洗消毒程序即可直接使用的内包装材料,进行拆除外包装或成型等的操作场所)、缓冲室(指原材料或半成品未经过正常制造流程而直接进入管制生产区时,为避免管制生产区直接与外界相通,于入口处所设置的缓冲场所)。

(3)洁净生产区指易腐败的食品半成品(成品)的最后冷却或内包装前的存放场所(内包装室无菌包装区)等洁净度要求最高的操作区域。

(4)管制生产区包括洁净生产区及准洁净生产区。管制生产区洁净度要求较高,对人员与原材料进出及防止有害动物侵入等必须有严密的管制措施。

(5)非食品处理区指品管检验室、办公室、更衣及洗手消毒室、厕所等非直接处理食品的区域。

2.清洁卫生要求

按食品安全生产的卫生要求,在各车间或部门靠近人员进出口处应设置更衣室,使工作人员脱掉便服换成工作服和工作用鞋。应按不同洁净区设置更衣室,男女更衣室应分开。室内应有适当的照明,且通风良好,有足够大小的空间,以便员工更衣之用,并应备有可照全身的更衣镜、洁尘设备及数量足够的个人用衣物柜及鞋柜、脏工作服回收清洗橱等设施,以方便工作人员脱掉外出服、外用鞋换成车间用工作服和工作用鞋。衣物柜一般按一人一柜安排。更衣室应与洗手消毒室相近,尤其是易腐败即食性成品工厂更应按如此设计。

车间的地面、墙裙、设备、工具、用具等要经常保持清洁,每天生产完毕后热水洗刷。除发现烈性传染病的紧急消毒外,每周用2%的热碱液消毒1次,至下一班生产前再用清水洗刷干净。放血刀经常更换和消毒,生产人员所有工具受污染后,应立即消毒和清洗。在各加工检验点除设冷热水龙头外,还应具备消毒液或热水消毒器。

进入车间的工作服应有专人定期清洗。清洗烘干后以悬挂或叠好方式放入相应的干净衣物柜中,供辨认更换,工作服及鞋(靴)应有标志(代号、名字或颜色),以区别不同清洁生产区,防止交叉污染。

在肉制品车间及其成品库内,必须设非手动式的洗手设施。如使用一次性纸巾,应设有废纸巾贮存箱(桶)。车间内应设有工器具、容器和固定设备的清洗、消毒设施,并应有充足的冷、热水源。这些设施应用无毒、耐腐蚀、易清洗的材料制作,固定设备的清洗设施应配有食用级的软管。车库、车棚内应设有车辆清洗设施。活畜进口处及病畜隔离间、急宰间、化制车间的门口,必须设车轮、鞋靴消毒池。肉制品车间应设清洗和消毒室。室内应备有热水消毒或其他有效的消毒设施,供工器具、容器消毒用。设备和工器具接触肉品的设备、工器具和容器,应使用无毒、无气味、不吸水、耐腐蚀、经得起反复清洗与消毒的材料制作;其表面应平滑、无凹坑和裂缝。固定设备的安装位置应便于彻底清洗、消毒。盛装废弃物的容器不得与盛装肉品的容器混用。废弃物容器应选用金属或其他不渗水的材料。

二、食品安全和质量控制

根据食品安全生产管理方式制定和实施的食品制造标准,突出体现了各种污染的防止,主要着眼于使用的各种原材料和食品生产每一工序中产品安全性的保证。为了避免食品中附着和混入杂物、重金属、残留农药、可引起食品中毒的病原菌或有损于食品质量的微生物,必须采取有效措施,切实防止来自工厂设施、操作环境、机械器具、空中沉降细菌和操作人员等方面的污染,加强工艺技术方面的管理、实行双重检查、建立各工艺的检验制度和质量管理制度,误差的防除措施。

1.人员的要求

质量管理对生产企业至关重要,不仅要有经验丰富、素质过硬的管理队伍,而且要有一定专长、技术超强的高、中级专业技术人员。食品企业生产和质量管理部门包括建设食品工厂期间,应能按规范的要求组织生产或进行质量管理,能对食品生产和质量管理中出现的问题做出正确的判断和处理。从业人员上岗前必须进行卫生法规教育和技术培训,技术和管理人员应接受高层次的专业培训,并取得相关合格证书。

安全生产的重点是:确认食品生产过程安全性;防止异物、毒物、微生物污染食品;有双重检验制度、防止出现人为的损失;标签的管理;生产记录、报告的存档以及建立完善的管理制度。我国质检总局等部门发布的各项食品生产卫生管理法规,对食品工厂的环境、设施、布置人员都有严格的要求,实际上也是一种安全生产管理。食品安全生产与卫生标准操作规范(SSOP或SOP)已是企业执行HACCP的基础和必备的条件。

2.设计与设施要求

食品安全生产要求企业的生产车间必须按照生产工艺和卫生、质量要求,划分洁净级别,并应按生产工艺流程及所要求的卫生级别进行合理布局,同一车间和邻近车间进行的各项生产操作不得相互妨碍。其设计要求最大限度地防止食品、食品接触面和食品包装受到污染。加工过程中,原料、半成品、成品分开;不同洁净区的生产人员要严格分开;生的食品和熟的食品也要严格分开,防止交叉污染的发生。因此,原料处理、半成品加工和成品包装要在不同的独立车间内完成。生产车间内的人流、物流不得交叉。原材料和包装材料从卫生要求低的运货通道进入卫生要求较高的车间环境中时,需通过投料口进入缓冲间,去掉外包装,然后再进入车间内部。人员从非洁净区进入洁净区时也要经过缓冲间。卫生要求高的车间物料流通过传口连接,不应设有明显通道,以防止交叉污染。

3.卫生质量管理

食品企业必须建立相应的质量管理机构,专门负责生产全过程的质量监督管理,要求食品企业贯彻预防为主的原则,实行全过程的质量管理,消除不合格产品的种种隐患,做到“防患于未然”,逐步形成一个包括市场调研、产品研制和生产、质量检验等过程的质量保证体系,确保食品安全。

(1)制定和执行“品质管理标准”,建立完善的登记和内部核查制度,定期校正生产中使用的计量设备(如温度计、压力计、称量器等)。对获得的品质管理记录资料要进行必要的统计处理,以便及时发现管理中存在的问题和漏洞。

(2)严把原材料质量关,防止劣质原材料进入生产。按照品质管理标准的要求制定详细的原材料质量指标、检验项目、抽样及检验方法等并严格执行,同时要做好原始记录。每批原料及包装须经检验合格后,方可进厂使用。准许使用的原材料,应遵循先进先出的原则。生产用水必须符合一定的卫生要求,并定期进行质量检测等。

(3)重视生产过程的质量管理。根据生产企业的特点,制定生产过程中的检验指标和检验标准、抽样及检验方法,并保证在各生产环节严格执行。各种计量设备校正无误,配制原料要有良好的外观性状,无异味,并严格按照配方准确量用。生产用水要进行必要的卫生处理,对半成品的各项指标也要进行准确检验,以便及时发现存在的问题。生产过程要严格控制时间、温度、压力、酸碱度、流速等理化指标,防止食品受微生物污染而腐败变质。

(4)成品的质量管理。在品质管理标准手册中,应明确规定成品的质量标准、检验项目及检验方法。每批成品应预留一定数量样品进行保存,必要时做成品稳定性试验。每批成品均需进行质量检验,不得含有毒或有害人体健康的物质,并应符合现行法规产品卫生标准,不合格者要妥善处理。

食品标志应符合《食品标签通用标准》的规定。做好成品售后质量跟踪检查工作,发现有质量问题者应及时回收,并对顾客反馈意见进行妥善处理。

4.成品的贮存与运输

成品贮存方式和环境应避免阳光直射、雨淋、撞击,以防止食品的成分、质量及纯度等受到影响。仓库应有防鼠、防虫等设施,定期整理、清扫、消毒,仓库出货应遵循先进先出的原则,检验不合格的成品不得出库。

运输工具应符合卫生要求,根据产品特点配备相应的保护设备,即能防雨、防尘、冷藏、保温的设备。装运作业应轻拿轻放,防止强烈振荡、撞击,防止损伤成品外形;并不得与有毒有害物品混装、混运,并做好仓储和运输记录,包括成品存量及出货批号、时间、地点、对象、数量等。

5.食品安全对生产企业建设的要求

食品安全是一种具体的食品质量保证体系,要求食品工厂在制造、包装及储运食品等过程中,有关人员、建筑、设施、设备等的设置及卫生、制造过程、产品质量等管理均能符合良好生产条件,防止食品在不卫生条件或可能引起污染或品质变坏的环境下生产,减少生产事故的发生,确保食品安全卫生和品质稳定。

(1)企业不得建设在易遭受污染的区域,不宜建设在污染源的下游河段,要选择地势干燥、交通方便、水源充足的地区。厂区周围、厂房之间、厂房与外缘公路之间应设绿化带,厂房道路应采用混凝土、沥青等硬质材料铺设,防止积水及尘土飞扬。厂区不存在垃圾及孳生蝇虫和藏匿鼠类的场所,道路、停车场等辅助设施不污染食品加工厂,废水废物处理车间内外排水不会对食品加工区造成污染。

(2)食品安全要求。兴建生产车间时应从建筑结构、建筑材料、加工产品的流向、防虫防鼠设施、通风设施、温度控制、采光设施、洗手消毒设施、工具器具清洗设施、包装物料存放、现场检测、更衣间、卫生间等方面来满足卫生需要。

(3)厂房建筑及结构适合生产要求。车间设立有效的隔离,防止生物、化学和物理交叉污染,地板、墙面、照明、排烟等要符合卫生安全要求。要求厂房设施布局合理,地面平整,屋顶或天花板表面光洁、耐腐蚀,便于洗刷、消毒,车间内的墙壁应采用无毒、非吸收性、易清洗的浅色材料粉刷,以利于清洗消毒。制造、包装及贮存场所要有良好的通风装置,配置足够的卫生设施,排水设施畅通,有充足的照明设施等。

(4)食品加工区、工器具和设备、供水管道、洗手间等卫生设施,以及垃圾处理等要求清洁,不对食品造成污染。凡接触食品物料的设备、工器具、管道,必须选用无毒、无味、抗腐蚀、不变形、易洗涤消毒的材料制作;设备和工具设计要合理,以减少食品碎屑、污垢及有机物的囤积;生产设备应排列有序,使生产顺利进行,并避免交叉污染;用于测定、控制或记录的仪器,要定期维修。

(5)车间内应设有防蚊蝇、昆虫、鼠类进入的设施。楼梯及扶手、拦板均应做成整体式的,面层应采用不渗水材料制作。楼梯与电梯应便于清洗消毒。

第二节 食品生产企业车间建筑设计(一)

食品生产车间的建筑设计包括:企业的建筑类型及厂房的建筑面积计算,企业的防虫害设计、建筑防火设计和有关的建筑技术政策。

一、工业建筑的设计要求

工业建筑有以下特点:厂房的设计以工艺设计为基础,必须满足不同的生产段要求,创造良好的工作环境。由于厂房内各生产工段联系紧密,需要大量的或大型的生产设备和起重运输设备,因此,厂房的内部具有较大的面积和通敞的空间。多数厂房采用钢筋混凝土结构或钢结构,由于厂房的面积大、体积大,有时采用多跨组合,不同的生产类型对厂房提出不同的功能要求,因此在空间、采光、通风和防水、排水等建筑处理上以及结构、构造上都比较复杂,技术要求较高。

正是由于工业建筑具有以上特点,所以在进行设计时,应满足坚固适用、技术先进、经济合理的设计原则,在满足工艺要求的前提下,处理好厂房的平面、剖面、立面的关系,选择合适的建筑材料,确定合理的承重结构、围护结构和构造做法。

1.工业建筑的设计要求

(1)生产工艺的需要体现了使用功能的要求,它们对厂房的面积、柱距、高度、平剖面形式、细部尺寸、结构与构造等都有直接的影响,必须要适应工艺中各项条件,满足设备的安装、操作、运转、检修等要求。例如,有时需在柱距中布置大型设备,可采用大柱距12m、15m等,洁净车间要求恒温、恒湿、洁净,可采用密闭厂房。

(2)所设计的厂房必须具有坚固性和耐久性,能经受外力、化学侵蚀等各种不利因素的作用,满足有关技术要求。根据现场条件和材料供应情况采用先进技术,努力创造适合国情的新形式、新结构和新材料,使设计工作有所创新。应使厂房具有较大的通用性和适应扩建的条件,以适应工艺的革新、改造和扩大生产规模的需要。应遵守《厂房建筑模数协调标准》的规定,合理选择建筑参数(柱距、跨度、高度等),以便采用标准及通用构件,有利于建筑设计标准化、构配件生产工厂化、施工机械化和管理科学化,从而提高厂房建筑工业化的水平。

(3)工业建筑设计要注意提高建筑的经济、社会和环境的综合效益,三者不可偏废。在经济效益方面,既要注意节约建筑用地和建筑造价,降低材料消耗和能源消耗,缩短建筑周期,又要有利于降低经常维修、管理费用,防止盲目、重复建设,或可能出现投资效果差的现象。在社会效益方面,应使工业建筑投产以后,社会生活素质发生有利变化。在环境效益方面,应使工业建筑投产以后,环境质量符合国家有关部门规定的质量标准,综合治理废水、废气,控制生产噪声,注意保持生态平衡。

(4)对生产中所产生的有害因素,应采取必要的措施以保证工人的健康,满足卫生等方面要求。因此要求厂房有良好的采光、通风条件以及正常的工作环境,并注意室内装修和色彩的处理以利于减轻工人的疲劳,从而提高产品质量与生产效率。例如非洁净车间应采取合理的厂房剖面形式,使通风顺畅以利排除热量及有害气体。

(5)根据生产工艺流程、气候、防火、卫生等要求,确定厂房的位置及平面尺寸,与总平面及环境协调,注意美观。在此基础上注意厂房的立面造型的处理,把建筑美与环境美结合起来,创造出良好的室内外工作环境。

2.建筑设计依据

(1)进行建筑设计前先收集以下资料:产品生产工艺流程图(初步设计)和生产工艺要求,设备一览表及设备布置图,公用系统如供水、排水、供电、照明、供汽、供暖、制冷、通风等的要求,各类生产人员、管理人员的数量,男女人数比例和生产人员流动情况,原料、辅料、中间产品、成品等物料的特性及物料流动的情况,厂区平面设计草图和建厂地区的地质、气象资料和周围环境的情况调查报告。

(2)常用设计规范、设计标准:《中华人民共和国食品卫生法》、《出口食品厂、库最低卫生要求》、《中华人民共和国国家标准建筑统一模数制》、《工业企业设计卫生标准》、《工业企业采光设计标准》、《建筑设计防火规范》、《建筑地基基础设计规范》、《中华人民共和国城市区域环境噪声标准》、《工业企业噪声卫生标准》等。

二、工业厂房的建筑类型及选择

工业厂房按层数划分有:单层工业厂房、多层工业厂房和混合层数厂房。

1.多层厂房

多层工业厂房是指层数在两层及以上的厂房,主要用于轻工业类厂房中,这类厂房的设备轻、体积小,大型机床一般安装在底层,小型设备一般安装在上部楼层。车间运输分垂直和水平两大部分,垂直运输靠电梯,水平运输则通过小型运输工具,如电瓶车、传送带等。多层厂房多用于食品、电子、精密仪器、纺织、印刷、服装等轻工业部门,其设备和产品轮廓小、重量轻,并适合在垂直方向上布置工艺流程。

多层厂房的建筑形式具有以下优点:一是占地面积小,降低土石方量,减少基础和屋顶的工程量,缩短厂区道路及各种工程管网、管线的长度,节约建筑总投资及部分管理和维修费用。二是外围护面积小,节约建筑材料、冬季采暖费用和空调费用。三是屋顶构造简单,可直接采用侧窗采光,屋面不设天窗,雨雪、积灰容易被排除,有利于保温隔热处理。四是容易满足生产工艺的要求,不但可分层组织生产管理,还可以在水平和垂直两个方向布置生产工艺,有利于组织各工段间合理的生产流线。

除了上述优点外,多层厂房的承重构件是梁、板、柱,柱网尺寸较小,限制了厂房的利用,除底层外设备均安装在梁、板上,对荷载大、振动大的设备较难适应。

肉类加工企业还应在车间底层设置排水系统,四周墙壁开窗,空气畅通,阳光充足。从烫毛到冷汤修刮工序的屋顶建设南北朝向,便于排出烟气。宰杀、刮毛、剥皮工序靠近车间边沿,利于与其他工序隔开。宰杀台的进口紧接候宰间,剥皮机紧靠车间的皮张出口并设有验皮、堆发和皮张装运的场地。

干燥和正常温湿度状况的房间,其上部屋盖可以设计成复合式的。一般在湿车间上部考虑设置通风式屋盖,其目的是排除在湿车间使用期间积聚的湿气。屋盖保温层的材料可用刚性矿棉板、陶砾、泡沫玻璃、多孔混凝土块等。

2.单层厂房

单层工业厂房是层数仅为一层的工业厂房,这类厂房主要用于重工业类的生产车间,其特点是设备及加工件体积大、重量重,有较大动荷载,车间内以水平运输为主。生产过程中的联系靠厂房中的大型起重运输设备和各种车辆进行。单层厂房在工业建筑中得到广泛应用,占工业建筑总量的75%左右,一般多用于机械制造、冶金等工业部门。这类厂房便于水平方向组织生产工艺流程,尤其对运输量大,设备、加工件及产品笨重,原料、燃料、成品及半成品所需堆放的面积大,出现地沟、地坑的车间则更有较大的适应性。

(1)单层厂房有许多优点:缩短建设工期,简化建筑结构和设备的安装,在建筑物改造的时候,可减少设备移动;转移车间内部货物时,利用最经济的卧式运输机械;显著地提高建筑面积的装货量,便于实现用集装箱保管货物和运送货物,所以,正在发展的现代化肉类加工企业多为单层厂房。处理加工中非食用肉、内脏、废弃物等多通过孔洞或地下室运出车间,这样能较好地将清洁的原料、半成品与引起污染的物料分开,保证加工产品质量。单层厂房也有一定的缺点:占地面积大,单位建筑面积的围护面积(墙、窗、屋顶)比多层建筑大,采暖管理费用增加,立面处理比较单调。

经综合分析比较,单层厂房采用经济的水平运输方式运送物件,生产过程的检查和操作系统简单,不同用途的生产用房联系方便,采光通风天窗可使工作地点的照度均匀,创造室内必需的温湿度参数和换气量,为平面布局和结构处理以及厂房组合的有效统一创造有利的条件。

(2)单层厂房可为单跨的和多跨的组合。在现代工业建筑中,广泛采用多跨结构,它便于组织较大的生产面积,设计成等宽等高的平行跨间。根据工艺要求,有时将厂房设计成纵横跨,厂房的组合当结构方案相同时,尽可能将厂房单元组合在一起。例如面积25 000m2的厂房与面积2 500m2的厂房相比,每平方米造价大约降低7%。当然厂房的层数选择和跨数选择是由技术经济分析和节约用地条件确定的。

就大多数生产来说,在厂房内安排主要用房、辅助用房、次要用房和贮存用房,按单元原则将工厂中较小的厂房合并,可以使工厂用地面积缩小30%~40%,外墙周边长度减少到50%,还可减少建造厂房的材料用量,建筑造价降低10%~15%,改善厂房的工业化施工条件,缩短公用设施和运输联系,降低场地的完善设施费用。

3.其他形式厂房

混合层数厂房指同一厂房内既有多层也有单层,单层或跨层内设置大型生产设备,多用于化工和电力工业。

此外还有一种类型是用于科研、生产、储存的综合建筑(体)。在同一建筑里既有行政办公、科研开发,又有工业生产、产品储存的综合建筑,是现代出现的新型建筑。如某电子企业一栋近3万m2的综合建筑内,设有行政办公、产品研发设计、生产车间,并在车间隔离出自动化高架仓库,用以储存产品。

三、确定建筑面积和规模

通过工艺设计,确定了产品方案和工艺流程,选择和设计设备,物料计算,人力资源配备,进行车间工艺布置和设备排列,接着进行建筑面积的计算和土建规模确定。以屠宰工厂为例,其白条生产线使用的屠宰车间的面积根据班屠宰数量的多少来确定每头猪的占地面积,见表 5-1。

表5-1 每头猪占地面积  单位:m2

从表 5-1看出班屠宰量在500~2 000头之间时,随着班屠宰头数的减少,每头猪的占地面积增加0.2m2,因为近年来根据兽医专家建议,检验方法由分散检验改为同步检验或对号集中检验方法,增加了同步检验线。与此同时,将旋毛虫检验室和疑病胴体间都安排布置在生产线附近,此外,为了避免交叉污染还增加了输送设备,加宽了运输通道,因此增大了车间的使用面积。

屠宰车间包括白条肉生产线的生产用房和附属用房,以及红脏线、白脏线、头蹄尾线、分割车间的生产用房和附属用房。下面举例介绍单层厂房使用进口屠宰设备的屠宰车间规模。如某肉类加工企业年屠宰生猪150万头,日屠宰量为5 000头,分二班生产,班屠宰量为2 500头。按表 5-1所示,取每头生猪占地面积1.2m2,则该屠宰间的建筑面积为

2 500×1.2=3 000m2

按每头猪产出白条肉(包括内脏)100kg计算,则每班白条肉生产能力为

2 500×100=250 000kg=250t

操作车间按每班每吨白条肉56m2计算,则操作车间的面积为

250×56=14 000m2

附属车间为

250×6=1 500m2

仓库

250×5=1 250m2

至此,该肉类加工企业生产车间的总面积(不包括生活福利用房)为

3 000+14 000+1 500+1 250=1.975万m2

四、食品工厂的防虫害设计

1.防鼠

对食品的危害以老鼠为最厉害,分布最广,它带有大量的传染病菌,使食品遭到严重污染,老鼠藏匿于仓库、地板下、夹层之间或垃圾堆中。老鼠具有一定的机智,它会分辨毒饵和可食用的食物,它们也了解如何避开陷阱得以生存,一只老鼠的死亡会带给其他老鼠警告,因此对鼠害的防治既重要又需常抓不懈。

因为老鼠喜欢脏乱、隐蔽、阴暗的地方,故食品工厂对这些地方必须特别加以清理。假如窨井盖子没有盖严,那么这里就是老鼠的藏身之地,有的老鼠还会直线地爬上排水管道进入食品工厂。在排水管的出口处一定要焊上钢筋网片,孔眼小于20mm×20mm,以防止老鼠进入。

在食品仓库内,国外多以中等硬布做成孔眼小于6mm×6mm的网布盖住食品,以防老鼠侵食。同时食品最好以金属容器盛放,容器排列整齐而没有溢出为最佳。常常用来毒杀老鼠的饵必须更换,毒杀的方法要加以研究,采用一些技巧,使老鼠在没有顾虑的情况下吃入毒饵,有效地杀死老鼠。

消灭鼠类的方法很多,可用机械捕捉、毒性饵料诱捕、气体灭鼠等方法。一般用敌鼠钠盐来做毒饵。用药饵毒鼠,要注意及时消除死鼠。用二氧化碳气体灭鼠效果较好,由于这种气体对食品无毒,用其灭鼠时,不需将库内食品搬出,在库房降温的情况下,将气体输入库内,将门紧闭即可灭鼠。二氧化碳对人有窒息作用,可造成死亡,操作人员必须戴氧气呼吸器才能入库充气和检查,进行通风换气降低二氧化碳浓度后,才可恢复正常进库。

老鼠在吃了毒饵以后,有的很快在附近死亡,有的会在水源处或阴暗处死亡,因而在确定了老鼠吃下毒饵之后就要尽快地寻找尸体,以免腐败、发臭。经常要进行大扫除,除了将死亡的老鼠尸体找到外,尚可清除没死的老鼠。老鼠的尸体必须妥善处理,防止再次污染。

2.防苍蝇、蟑螂、蟋蟀

(1)苍蝇不喜欢黑暗的地方,在黑暗的地方苍蝇无法飞行,因此台湾的食品工厂使用了车间对外通道处设计暗道的方法防虫蝇。在暗道中为防止工作人员行走困难,可装设一盏小功率红色灯泡,红色的光人们可以看清,而苍蝇则不能,如此则可防止苍蝇从对外的通道处进入。

(2)在食品生产企业对外通道处应设计门斗,通常取2 500mm×3 000mm。门斗的外门为钢质门外开加带纱门,其门的造型、规格、色彩根据使用功能和建筑立面造型加以设计。门斗的第二道门为塑料帘子门,用来防止苍蝇、蜜蜂、黄蜂进入,其构造与冷库门斗的帘子门相同。在门斗上方悬挂灭蝇器用以灭蝇,门斗的地面设置100~150mm深的消毒池,用以人、车消毒,并对老鼠、蟑螂、蟋蟀进入起到阻挡作用。

3.注意环境卫生,随时妥善处理垃圾

生产车间随时都有毛发、内容物、碎屑等产生。毛发、内容物设置专门仓库予以贮存,且应与生产车间严格隔离开来。对毛发、内容物要经常清除,经常大扫除,喷洒杀虫剂,使食品工厂附近十分清洁。

安装纱门纱窗,修补所有的漏洞和缝隙,房顶无泄露,食品包装区清理干净,设备周围干净,无杂物堆放,垃圾加盖。

4.蚊虫鼠控制设施

食品生产过程中外来蚊虫鼠害是食品安全卫生质量的主要威胁,因此应当严格控制其接近或进入车间。其灭除和控制方法如下:厂区内有老鼠及虫害,设立捕鼠点,采用机械捕鼠。车间安装风幕机、塑料帘、暗道和纱窗,防止进入车间。车间安装灭蝇灯(飞虫控制器),每天下班后进行灭蚊蝇。车间下水道的出口处及地漏安装防鼠、蟑螂等爬虫的栅栏等设施。车间地基必须深入地下0.5~0.8m,地面上60cm处应用坚固(砖、石)的材料砌成,使鼠类不能侵入。车间进出货物(物料)采用平台,平台与路面的墙面应用光滑材料铺设,防止鼠类进入。

除上所述外,可用杀虫剂或其他药剂灭蚊虫鼠害,应做好对人体、设备、设备工具的污染和中毒的预防措施,用药后将所有设备、工具彻底清洗,消除污染。食品工厂的防鼠设施结构要求见表 5-2。

表5-2 食品生产企业的防鼠设施结构要求

五、建筑防火及有关的技术政策

1.建筑防火

(1)防火间隔。

第一,两座建筑物相邻较高一面外墙为防火墙,一、二级耐火等级建筑物的屋面15m范围内的外墙为防火墙,且不开设门窗洞口时,其防火间距可不限;相邻的两座建筑物,当较低一座的耐火等级不低于二级、屋顶不设置天窗、屋顶承重构件及屋面板的耐火极限不低于1.0h,且相邻的较低一面外墙为防火墙时,其防火间距不应小于3.5m。

第二,相邻的两座建筑物,当较低一座的耐火等级不低于二级,相邻较高一面外墙的开口部位设置耐火极限不低于1.2h的防火门窗,或设置符合现行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》规定的防火分隔水幕或防火卷帘时,其防火间距不应小于3.5m。

第三,相邻两座建筑物,当相邻外墙为不燃烧体且无外露的燃烧体屋檐,每面外墙上未设置防火保护措施的门窗洞口不正对开设,且面积之和小于或等于该外墙面积的5%时,其防火间距可按本规定减少25%;防火间距应按相邻建筑物外墙的最近距离计算,当外墙有凸出的燃烧构件时,应从其凸出部分外缘算起。

(2)防火分区。防火分区按其作用可分为水平防火分区和垂直防火分区。水平防火分区主要是防止火灾在水平方向扩大蔓延,主要由防火墙、防火门、防火卷帘或水幕做分隔构件。垂直防火分区主要是防止多层或高层建筑层与层之间的竖向火灾蔓延,主要由具有一定耐火能力的钢筋混凝土楼板做分隔构件。

第一,防火分区间应采用防火墙分隔。防火墙内不设置排气道,若必须设置时,其两侧的墙身截面厚度均不小于12cm。防火墙上不开门窗洞口,如必须开设时,采用甲级防火门窗,并应能自行关闭。建筑物内的防火墙不应设在转角处,如设在转角附近,内转角两侧上的门窗洞口之间的最近的水平距离不小于4m。紧靠防火墙两侧的门窗洞口之间最近的水平距离不小于2m;当水平间距小于2m时,应设置固定乙级防火门、窗。输送可燃气体和甲、乙、丙类液体的管道,严禁穿过防火墙。其他管道必须穿过防火墙时,采用不燃烧材料将其周围的空隙填塞密实。穿过防火墙处的管道保温材料,采用不燃烧材料。

第二,变压器与配电间之间的隔墙应设防火墙。锅炉房、变压器室布置在首层外墙部位,并在外墙上开门。首层的外墙开口部位的上方均设置宽度不小于1m的防火挑檐,或高度不小于1.50m的窗间墙。变压器下面应有储存变压器全部油量的事故储油设施,多油开关室、高压电容器室设有防止油品流散的设施。

第三,输送可燃气体和甲、乙、丙类液体的管道,严禁穿过防火墙。其他管道必须穿过防火墙时,应采用不燃烧材料将其周围的空隙填塞密实。穿过防火墙处的管道保温材料,采用不燃烧材料。

(3)安全疏散。厂房的安全疏散距离是指厂房内最远工作地点到外部出口或楼梯的最大的距离。规定安全疏散距离的目的在于缩短人员疏散的距离,使人员尽快安全地疏散到安全地点。一般钢筋砼框架结构均满足二级耐火等级的要求,厂房内最远工作地点到外部出口或楼梯的距离不超过表 5-3的规定。

表5-3 安全疏散距离

第一,厂房安全出口的数目不应少于两个,但符合下列要求的可设一个:甲类厂房,每层建筑面积不超过100m2且同一时间的生产人数不超过5人;乙类厂房,每层建筑面积不超过150m2且同一时间的生产人数不超过10人;丙类厂房,每层建筑面积不超过250m2且同一时间的生产人数不超过20人;丁、戊类厂房,每层建筑面积不超过400m2且同一时间的生产人数不超过30人。

第二,库房或每个隔间(冷库除外)的安全出口数目不宜少于两个,但一座多层库房的占地面积不超过300m2时,可设一个疏散楼梯,面积不超过100m2的防火隔间,可设置一个门。建筑物内的安全疏散路线应做到简捷、通畅,使人员能迅速达到安全出口,安全疏散线路一般可分为三种:室内→室外;室内→走道→室外;室内→走道→楼梯(楼梯间)→室外。安全出口应分散并在不同方向,最好是相对方向上布置,从生产地点至安全出口不得经过曲折的人员路线。安全出口是指凡符合《建筑设计防火规范》规定的疏散楼梯和室外楼梯或直通室内外安全区域的出口,安全出口应分散布置,并设明显标志,便于寻找。

第三,疏散楼梯包括具有防烟楼梯间楼梯、封闭楼梯间楼梯、室外疏散楼梯。楼梯间应能天然采光和自然通风,并宜靠外墙设置。楼梯间内不应设置烧水间、可燃材料贮藏室、垃圾道,楼梯间内不应有影响疏散的凸出物或其他障碍物。楼梯间内不应敷设甲、乙、丙类液体管道,公共建筑的楼梯间内不应敷设可燃气体管道。居住建筑的楼梯间内不应敷设可燃气体管道和设置可燃气体计量表;当住宅建筑必须设置时,应采用金属套管和设置切断气源的装置等保护措施。

第四,室外楼梯作为疏散楼梯应符合以下规定:栏杆扶手的高度不应小于1.1m,楼梯的净宽度不应小于0.9m。倾斜角度不应大于45°,楼梯段和平台均应采取不燃材料制作,平台的耐火极限不低于1.0h,楼梯段的耐火极限不低于0.25h。通向室外楼梯的门宜采用乙级防火门,并应向室外开启。除疏散门外,楼梯周围2.0m内的墙面上不设置门窗洞口;疏散门不应正对楼梯段。

第五,室外疏散楼梯和每层出口处平台,应采用非燃烧材料制成,平台的耐火极限不低于1.0h。在楼梯周围的墙面上,除疏散门外,不应开设其他门窗洞口。疏散门采用乙级防火门,并且不应正对楼梯段。室外疏散楼梯护栏不宜采用镂空型护栏。

第六,疏散门均应向疏散方向开启,侧拉门、吊门、转门等均不允许作为疏散门。疏散用的门不采用侧拉门(库房除外),严禁采用转门。库房门应向外开或靠墙的外侧设推拉门,甲类物品库房不采用侧拉门。

2.有关的技术政策

与食品生产企业建筑设计有关的技术政策有:设计通则和建筑设计通则两部分。

(1)设计通则。

第一,建筑物热工设计应与地区气候相适应,按有关标准规定,全国划分为如表 5-4所列五个地区。

表5-4 建筑热工设计分区及设计要求

第二,地基应与道路红线相连接,否则设通路与道路红线相连接。其连接部分的最小长度或通路的最小宽度,应符合当地规划部门制定的规则。基地与道路红线连接时,一般以道路红线为建筑控制线。如因城市规划需要,主管部门可在道路红线以外另定建筑控制线。除另有规定者外,建筑物均不得超出建筑控制线建造。

第三,基地地面高程按城市规划确定的控制标高设计,基地地面宜高出城市道路的路面,否则应有排除地面水的措施。

第四,车流量较多的基地,其通路连接城市道路的位置应符合下列规定:距大中城市主干道交叉口的距离,自道路红线交点起不小于70m,距非道路交叉口的过街人行道最边缘线不小于5m,距公共交通站台边缘不小于10m,距公园、学校、儿童及伤残人等建筑的出入口不小于20m。当基地通路坡度较大时,设缓冲段与城市道路连接,与立交桥交叉口的距离及其他特殊情况按当地规划主管部门的规定办理。

第五,新建或扩建工程应按建筑面积或使用人数并经城市规划部门确认,在建筑物内或同一基地内,或统筹建设的停车场或停车库设置停车空间。

第六,城市各用地分区内的建筑,当城市总体规划有要求时,按各用地分区控制建筑高度。临街建筑应根据面临道路的宽度控制建筑高度。航空港、电台、电信、微波通信、气象台、卫星地面站、军事要塞工程等周围的建筑,当其处在各种技术作业控制区范围内时,按有关净空要求控制建筑高度。

第七,局部凸出屋面的楼梯间、电梯机房、水箱间及烟囱等,在城市一般建筑地区可不计入建筑控制高度,但凸出部分的高度和面积比例应符合当地城市规划实施条例的规定。当建设处在建筑保护区、建筑控制地带和有净空要求的控制区时,上述凸出部分仍计入建筑控制高度。

(2)建筑物设计通则。

第一,室内净高设计。室内净高为地面至吊顶或楼板底面之间的垂直距离,当楼板或屋盖的下悬构件影响使用空间时,室内净高为地面至结构下缘之间的垂直距离。建筑物各种用房的室内净高应符合单项建筑设计规范的规定,地下室、贮藏室、局部夹层、走道及房间的最低处的净高不得小于2m。

第二,楼梯的数量、位置和楼梯间形式应满足使用方便和安全疏散的要求。梯段净宽除应符合防火规范的规定外,供日常主要交通用的楼梯段净宽应根据建筑物的使用特征,一般按每股人流宽为0.55m+(0~0.15)m的人流股数确定并不少于两股人流。梯段改变方向时,平台扶手处的最小宽度不小于梯段净宽,当有搬运大型物件需要时再适量加宽。每个梯段的踏步数一般不超过18级,亦不少于3级。楼梯平台上部及下部过道外的净高不应小于2m,梯段净高不得小于2.2m。楼梯至少于一侧设扶手,达4股人流时应加设中间扶手。室内楼梯扶手高度自踏步前缘线量起不宜小于0.9m。靠楼梯井一侧水平扶手超过0.5m长时,其高度不小于1m。踏步前缘部分宜有防滑措施。

第三,室内外台阶踏步宽度不宜小于0.3m,踏步高度不宜大于0.15m,踏步数不宜少于2级。人流密集的场所台阶高度超过1m时,应有护栏设施。

第四,室内坡道不宜大于1∶8,室外坡道不宜大于1∶10,供轮椅使用的坡道不宜大于1∶12。室内坡道水平投影长度超过15m时,宜设休息平台。平台宽度应根据轮椅等尺寸及所需缓冲空间而定。坡道应采用防滑地面。

第五,栏杆应以坚固、耐久的材料制作,并能承受规范规定的水平荷载。栏杆高度不得小于1.05m,高层建筑的栏杆高度应再适当提高,但不宜超过1.2m。栏杆离地面或屋面0.1m高度不应留空。

第六,卷材防水、刚性防水屋面最小坡度为1∶50。各类屋面(包括屋面凸出部分及屋顶加层)面层均应采用非燃烧体材料,但一、二级耐火等级建筑物的非燃烧体屋面的基层上可采用沥青卷材。屋面排水应优先采用外排水,高层建筑、多跨及集水面积较大的屋面应采用内排水。设保温层的屋面应通过热工验算,并采取防结露、防蒸汽渗透及施工时保温层受潮等措施。采用架空隔热层的屋面,其空气间层应有足够的高度和无滞阻的通风进出口。采用钢丝网水泥和钢筋混凝土薄壁构件的屋面板应有抗风化、抗腐蚀的防护措施。刚性防水屋面应有抗裂措施,有强风地区的瓦屋面和卷材屋面应采取牢固措施。高度在10m以上的建筑物当无楼梯通达屋面时,应设上屋面的人孔或外墙爬梯。闷顶应设通风口,并有通向闷顶的人孔,闷顶内有防火分隔。

第七,吊顶应设检修人孔及通风口,吊顶内设上下水管时应防止产生冷凝水。高大厅堂和管线较多的吊顶内,应留有检修空间,并根据需要设走道板。

第八,除有特殊使用要求外,楼地面应满足平整、耐磨、不起尘、防滑、易于清洁等要求。有给水设备或有浸水可能的楼地面,其面层和结合层采用不透水材料构造,当为楼面时应加强整体防水措施。筑于基土上的地面,根据需要采取防潮、防基土冻涨、防不均匀沉陷等措施。存放食品、食料或药物等房间,其存放物有可能与地面直接接触者,严禁采用有毒性的塑料、涂料或玻璃等做面层材料。受较大荷载或有冲击力作用的地面,根据使用性质及场所选用易于修复的块材、混凝土或粒料、灰土类等柔性材料。

第九,外门构造应开启方便、坚固耐用,手动开启的大门扇应有制动装置,推拉门有防脱轨的措施。双面弹簧门在可视高度部分装透明玻璃,在旋转门、电动门和大型门的邻近处,应设普通门。门扇开足时,不应影响走道及楼梯平台的疏散宽度。

第十,窗扇的开启形式应方便使用、安全和易于清洁,高层建筑宜采用推拉窗,当采用外开窗时应有牢固窗扇的措施。开向公共走道的窗扇,其底面高度不应低于2m。窗台低于0.8m时,应采取防护措施。天窗应采取防破碎的透光材料和安全网。

第十一,砖砌墙应在室外地面以上,低于室内地面60mm处设置连续的水平防潮层。室内相邻地面有高差时,在高差处墙身的侧面加设防潮层,湿度大的房间外墙内侧设防潮层。内墙面有防水、防潮、防污要求时,按使用要求的高度设置墙裙。

第十二,变形缝应按设缝的性质和条件设计,使其在产生位移或变形时不受阻、不被破坏,并不破坏建筑物和面层。变形缝的构造和材料根据其部位和需要,分别采取防水、防火、保温、防虫害等措施。

第十三,厕所、盥洗间、浴室不应布置在餐厅、食品加工、食品贮存、配电及变电等严格卫生要求或防潮要求用房的直接上层。各类建筑卫生设备设置的数量应符合单项建筑设计规范的规定。当采用非单件设备时,小便槽按每位0.6m长度计作一件,盥洗槽按每位0.7m计作一件。上述用房宜有天然采光和不向邻室对流的直接自然通风,严寒及寒冷地区宜设自然通风道。当自然通风不能满足通风换气要求时,宜采用机械通风。楼地面、墙面(或墙裙)、小便槽面层应采用不吸水、不吸污、耐腐蚀、易于清洗的材料。楼地面标高应略低于走道标高,并应有不小于5%的坡度坡向地漏或水沟。浴室和盥洗室地面应防滑。室内上下水管和浴室顶棚应防冷凝水下滴,浴室热水管应防止烫人。厕所应设洗手盆,并应设前室或有遮挡措施。盥洗室宜设搁板、镜子、衣钩等设施,浴室应设洗脸盆和衣钩。浴室不与厕所毗连时应设便器,浴位较多时应设集中更衣室及更衣柜。厕所和浴室隔间的平面尺寸不应小于表 5-5的规定。厕所隔间高度应为1.5~1.8m,淋浴和盆浴隔间高度应为1.80m。

表5-5 厕所和浴室隔间平面尺寸  单位:m

卫生设备间距应符合下列规定:洗脸盆或盥洗槽水嘴中心与侧墙面净距不应小于0.55m,并列洗脸或盥洗槽中心距不应小于0.7m。单侧并列洗脸盆或盥洗槽外沿至对面墙面净距不应小于1.25m,双侧并列洗脸盆或盥洗槽外沿之间的净距不应小于1.8m。浴盆长边至对面墙面的净距不应小于0.65m,并列小便器的中心距离不应小于0.65m。单侧间隔至对面墙面的净距及双侧间隔之间的净距:当采用内开门时不应小于1.1m,当采用外开门时不应小于1.3m。单侧厕所隔间至对面小便器或小便槽的外沿之净距:当采用内开门时不应小于1.1m,当采用外开门时不应小于1.3m。

第十四,要求冬季保温的建筑应符合下列规定:外墙、屋顶和不采暖楼梯间隔墙等应进行热工验算,保证其不低于所在地区要求的最小总热阻值。严寒、寒冷地区不应设置开敞的楼梯间和外廊,出入口宜设门斗或其他防寒措施。

第十五,要求夏季防热的建筑物符合下列规定:采取绿化环境、加强自然通风、遮阳及围护结构隔热等综合措施达到防热效果。建筑物平面、剖面设计和窗户的位置应有利于组织室内穿堂风。东、西朝向不宜布置主要房间,否则应采取遮阳措施。建筑物屋顶、东向和西向的外墙内表面温度应通过验算,保证不大于所在地区夏季室外计算最高温度。

第十六,设置空气调节的建筑物应符合下列规定:建筑物外表面积与其包围的体积之比应取较小值,外表面宜用浅色调。空调用房宜集中布置,并不宜与高温或高湿房间相邻。窗户不宜过大,并应有良好的密闭性和隔热性,向阳的窗户宜有遮阳设施。围护结构的传热系数应通过技术经济比较后确定。间歇使用空调的建筑,其围护结构内侧宜选用轻质材料,连续使用的空调建筑,其围护结构宜选用重质材料。

第三节 食品生产企业车间建筑设计(二)

车间布置设计有以下内容:确定车间建筑的轮廓、跨度、柱距、楼层层高。划分并确定生产、辅助、生活设施的分隔及位置,门、窗、楼梯位置,吊装孔、预留孔、地坑等位置尺寸,建筑物标高,设备的几何尺寸,顺序编号(流程号),设备的定位尺寸(水平及垂直定位尺寸),设备标高,操作台位置及标高。辅助生产用房的配置,工艺辅助用房的配置。

一、影响车间平面设计的因素

1.平面设计与总平面的关系

厂区的建筑设计从总平面设计开始,根据生产工艺的流程、原料及成品运输、防火、气象、地形、地质、环保卫生等条件来进行设计。总平面设计要确定建筑物的平面尺寸,建筑物与建筑物、构筑物之间的平面及空间关系。合理组织人流、物流、设置厂内道路,要保证日常生产时交通运输,也要满足消防要求。要进行厂区竖向设计,如室内外地面标高、道路标高、排水坡度、填挖土方工程等;还要考虑气候环境的影响和厂区室内外的环境设计。因此,厂房平面设计是在总平面设计的规定和影响下进行的,主要表现在人流物流组织、地形和气候等方面。

(1)厂区人流、物流组织对平面设计的影响。单层厂房设计考虑生产工艺流程的组织和货运的组织。生产厂房与生产厂房之间、生产厂房与仓库之间,彼此有着人流和物流的联系,这种联系影响厂房平面设计门的位置、数量和尺寸,要求厂房的出入口位置方便原材料的运进和成品的运出,门的尺寸应满足运输工具安全通行的要求。同时,人流出入口或厂房生活间应靠近厂区人流主干道,方便工人上下班,设计时应减少人流和物流交叉和迂回,运行路线要通畅、短捷。

(2)地形对平面设计的影响。地形坡度的大小对厂房的平面形状有着直接的影响,这在山区建厂尤为明显。如建厂地形是两边高中间低的山谷地,将厂房布置成一字形平面,虽然能使厂房结构简单,平面规整,但是,这样布置其坡度较陡,土石方工程量较大,工期相对延长,造价也会提高。如果平面形状改为L形平面,则土石方量较小,相应工期缩短,造价也会降低。所以,在地形变化较大的地区建厂应充分考虑地形对平面形状的影响。当工艺流程自上而下布置时,平面设计应利用地形,将厂房建在坡地上,巧妙地利用收猪站台和发货站台的高度。

(3)气候的影响。在南方炎热地区,为使厂房有良好的自然通风,厂房宽度不宜过大,最好采用长条形,并使厂房长轴与夏季主导风向垂直或大于45°,U形平面的开口应朝向迎风面,并在侧墙上开设窗与门,有利于组织车间的穿堂风。在北方寒冷地区,为避免风对室内气温的影响,厂房的长边应平行冬季主导风向,对向主导风向的墙上尽量减少门窗面积。有时冬季、夏季主导风向是矛盾的,考虑了夏季的要求又照顾不了冬季的需要,设计时要结合具体情况研究确定。

2.平面设计与生产工艺的关系

单层厂房平面及空间组合设计是在工艺设计和工艺布置的基础上进行的,生产工艺对厂房建筑设计诸如区段划分、流线设计、结构布置、面积的大小及位置、门窗的位置、采光、通风、防潮、防霉等有一系列的要求。

(1)生产工艺流程的影响。生产工艺流程是指某一产品的加工制作过程,即有原材料按生产要求的程序,逐步通过生产设备及技术手段进行加工生产,并制成半成品或成品的全部过程。食品生产企业有各种不同的流水生产线,生产工艺流程也不相同。厂房的平面设计应首先满足生产工艺要求,与工艺人员密切配合,为了搞好配合,建筑设计人员必须深入实际,调查研究,对工艺有相当的了解,与工艺人员共同研究,提高设计水平。在满足生产工艺的基础上,厂房建筑设计应使平面形式规整、合理、简洁,以便尽量减少占地面积、节能、简化构造处理。厂房的建筑参数应符合厂房建筑模数标准,使构件的生产满足工业化生产的要求,选择技术先进和经济合理的柱网使厂房具有较大的通用性。要使厂房平面达到适用、经济、合理,需要工艺和建筑设计人员密切合作才能做到。

(2)生产状况对平面设计的影响。不同性质的车间,在生产操作时会出现不同的生产状况,如屠宰车间在常温条件下生产的,室内有大量余热及有害气体,但是该车间对采光有一定的要求,平面设计应予重视。如分割肉车间在0~4℃室温条件下生产,洁净度要求较高,因此平面设计要求有利于保证室内的温度和清洁消毒的设计。

(3)生产设备布置对平面设计的影响。生产设备的大小和布置方式影响到厂房的跨度和跨间数,同时也影响大门的尺寸和柱距的尺寸。例如进口屠宰设备自动流水线在猪屠体放血、预清洗以后,工艺上存在道岔,一条岔道通向自动烫毛、打毛的工艺,另一条岔道通向人工剥皮和人工白条生产线。这样就要求建筑设计要处理好两个独立单元既联系又分隔的问题,设备设计要处理好利用气动技术控制自动线轨道转轨的问题。

(4)起重运输设备对平面设计的影响。为了运送原材料、成品或半成品,输送轨道影响厂房的平面布置和平面尺寸,常见的输送轨道设备有很多种,都与土建设计关系密切。

3.单层厂房的平面形式

单层工业厂房的平面设计以生产工艺设计为依据,因生产工艺的不同,平面设计有各种不同的形式。生产工艺流程设计可分为纵向生产线、直线往复式生产线和混合式生产线三种。

图5-1 纵向布置

(1)纵向生产线指原材料和半成品的生产是沿依次纵列布置的生产建筑纵轴直线方向进行,而成品或半成品由另一端运出。纵向生产线也可以分为两条或两条以上的分线,在这种情况下,生产建筑依生产流程的顺序布置成几行,见图 5-1。

这种单行和多行的纵向生产线路的布置,其特点是工业建筑内部各工段间联系紧密,但运输线路和工程管线较长。适用于地形狭长的地段。

(2)横向布置生产线是指原料从厂房一端进入,产品由同一端运出的生产工艺流程,有时也把一部分厂房的纵轴垂直于主要运输道路来布置,这就出现L形、U形、环形等生产线路,见图 5-2。其特点是工段联系紧密,运输线路和工程管线短捷,适用于短而宽的厂区地段。

图5-2 横向布置

(3)混合生产线是指原材料从厂房一端进入,加工后成品则从横跨的装配一端运出的生产工艺流程,其特点是工艺流程紧凑,运输和工程管线较短,见图 5-3。在厂区用地不规则或山区中经常遇到,因为车辆布置受到地形现状或地形坡高的限制,而因地制宜地采用混合生产线路布置灵活又适用。

图5-3 混合布置

(4)常用的单层厂房平面形式有矩形、方形、L形、U形和E形等。矩形平面中最简单的是单跨,适合纵向生产线的工艺流程布置。它平面简捷、构造简单、造价省、施工快,且采光通风较易解决,但当工业建筑长宽比过大时,外墙面积过大,对保温隔热不利。这种平面适合对保温要求不高或生产工艺流程无法改变的工业建筑,如冶金工业的线材轧钢车间。当规模较大、要求厂房面积较大时,常以两跨或多跨平行(或个别跨垂直)布置形成矩形方形、或其他形状的厂房平面,这种平面形式各工段之间靠得较紧,运输路线短捷,工艺联系紧密,工程管线较短,形式规整,占地面积少,外墙面积较小,对节约材料和保温隔热有利。

(5)厂房的平面设计除首先满足生产工艺的要求外,平面设计时应注意以下问题:厂房平面形式规整、合理、简单,减少占地面积、节能和简化构造处理;厂房的建筑参数符合建筑统一化的规定,使构件的生产满足工业化生产的要求;选择技术先进和经济合理的柱网,使厂房具有较大的通用性;合理地布置有害工段及生活用房,妥善处理安全疏散及防火措施等。这些问题解决的合理与否,不仅直接影响厂房的使用质量,而且也影响厂房的建筑造价和建设速度。而这些问题的解决有时会和生产工艺设计产生矛盾,因此,就需要工艺设计人员和建筑设计人员(有时还需结构、卫生工程技术人员参加)密切合作,充分协商,从而使厂房平面设计达到适用、经济、合理的效果。

4.车间平面设计的原则

(1)要有总体设计的全局观点,满足生产要求,考虑本车间在总平面图上的位置,考虑与其他车间或部门间的关系以及发展前景等,满足总体设计的要求。

(2)尽量按工艺流程的顺序布置设备,有些特殊设备可按相同类型设备作适当集中,务必使生产过程中占地少、生产周期短、操作方便。如果是多层建筑,要设垂直运输装置,一般重型设备设在底层。在进行生产车间设备布置时,应考虑到进行品种生产的可能,以便灵活调动设备,并留有余地。设备间的距离和设备与建筑物的安全维修距离,既要保证操作方便,又要保证维修装拆和清洁卫生的方便。

(3)生产车间与其他车间的工序要相互配合,保证物料运输通畅,避免重复往返。尽量利用生产车间的空间运输,合理安排生产车间各废料的排出,人员进出要和物料进出分开。人流通道、物流通道包括包装材料通道要流畅,尽量避免交叉、往复、污染。

(4)必须考虑生产卫生和劳动保护。如卫生消毒、防蝇防虫、车间排水、电器防潮及安全防火措施。

(5)应注意车间的采光、通风、采暖、降温等设施,对散发热量、气体及有腐蚀性的介质,要单独集中布置。对空压机房、空调机房和真空泵房等既要分隔,又要尽可能接近使用地点,以减少输送管路的长度及在管路中的能量损失。

(6)根据生产工艺对品质控制的要求,对生产车间或流水线的卫生等级进行明确的区域划分和区间隔离,不同卫生等级的制品不能混流、混放,更不能倒流,造成重复性加工和污染。

(7)严格执行HACCP、ISO14000、食品安全生产的规范性。

(8)对生产辅助用房留有充分的面积,如更衣室、消毒间、工具房、辅料间、在线品控试验室等,使各辅助部门在生产过程中对生产的进行、控制做到方便、及时、准确。可以设在室外的设备,尽可能设在室外,上面加盖简易棚。

二、车间布置设计

生产车间的布局既要考虑各生产环节的连接性,又要达到卫生控制要求,防止交叉污染。车间内生、熟区要分开,洁、污要分开,生制品车间门窗不能直接朝向熟制品车间开,最好设置缓冲间进行隔离,半成品要通过传递窗传递。预冷、排酸间为前后开启式结构,入口在一个车间内,出口在另一个车间,实行前后工序有效隔离。

1.车间的设计要求

生产车间要有足够的面积,其布局有利于卫生操作和有效检验,从加工车间到冷却间、副产品加工处理间、副产品冷藏间留有货车道,人行道和物料输送道分开。分离和处理畜禽内脏设施的位置恰当,地面宽敞。轨道距离墙壁面、设备、柱子至少1.0m,链条采用纵向走向,考虑吊点的位置、负荷量及高度。

(1)单层车间应采用较大的跨度,净高不宜低于5m,柱距不小于6m。采用无毒、浅色、不易生锈、耐腐蚀的建筑材料,如塑料、铝合金、不锈钢、瓷砖等。与材料相接触的机器、输送带、工作平台、工器具的解冻吊架等均应采用不锈钢材料制作,车间内应设有对这些设备及工器具清洁的措施。食品工厂禁用竹、木材料。

(2)车间地面用防滑、坚固、平整、不透水、耐腐蚀、易清洗打扫的无毒材料修建,如耐磨地坪等。车间地面平坦,且有一定的坡度,不积水,在最低点设置排水明沟,车间的地面略高于厂区其他地面。地面排水坡度分割车间不小于1%,屠宰车间不小于2%。

(3)车间内墙采用非吸收性、平滑、易清洗、不透水的浅色材料构筑,表面不易剥落,防霉、防湿、防腐。墙裙高度:屠宰车间不低于3m,分割车间不低于2m。可采用白瓷砖做墙裙,也有用仿瓷涂料或彩钢板代替瓷砖,所有板缝间及边缘连接处应是密封的。墙裙以上部分用浅色、不吸水、不渗水、不易脱落的耐化学腐蚀的过氯乙烯油漆或六偏水性内墙防霉涂料覆涂。车间的墙角、地角、顶角应呈弧形,曲率半径不小于3cm,防止污垢积存,便于清洗。墙脚及柱脚应有适当的弧度,以利于清洗及避免藏污纳垢。墙角拐弯处或通道的相应高度墙面经常会被来往的运输车辆碰撞脱落,宜用不锈钢等金属材料做防撞杆加以保护。墙壁上有电线、管道进出孔时,应将进出孔封堵或加装防蝇网。

第一,车间内墙用以区隔不同卫生要求的生产区域,对于卫生要求相同或差别不大的生产区域可以不用建墙,仅以标线显示不同的加工区域即可。随着生产条件的不断改进,室温在0℃以上包括高温库在内的内墙面,大多采用浅色瓷砖铺贴,很少采用涂料施工,因为瓷砖容易清洗、光洁,并且日后的经常维修费用也较低。

第二,现在有的食品生产企业洁净间和高温库墙壁采用彩钢板复合墙板做内隔墙,简称彩钢板,选择不同的中间填料可起到隔热、防湿及保暖作用。彩钢板的洁净度和装饰标准比瓷砖墙面高,但价格也比瓷砖墙面贵,选择时要考虑造价的因素。

(4)车间的门、窗、天窗用浅色、平滑、易清洗、耐腐蚀、不变形的坚固材料(如塑料、铝合金)制作,并加装防蝇、防鼠设施,如风幕机、防蝇帘、纱窗、挡鼠板等。车间窗台离地面1m以上,且窗台下斜45°,车间内最好不设窗台。门选择两面开启的弹簧门能自由关闭,吻合性能好,便于清洗。产品或半成品通过的门有足够宽度,避免与产品接触。通行吊轨的门洞,其宽度不小于1.2m。通行手推车的双扇门,应采用双向自由门,其门扇上部应安装由不易破碎材料制作的通视窗。

(5)每个车间至少有两道以上的门,作为人流、物流和机器设备的出入口。供人流出入的门尺寸应满足生产要求和消防要求,尺寸大小适中。运输工具和机器设备进出的门,比最大尺寸的机器设备高0.6~1.0m,宽0.2~0.5m。为保证货物或交通工具进出,门的规格比装货物后的车辆高0.4m,宽0.3m。生产车间的门按生产工艺和车间的实际情况设计,并设置水幕、风幕、暗道或飞虫控制器(飞虫控制器为黑光灯型,发蓝紫色光,其光波是经过专门研究为苍蝇等最喜欢的波段,该灯内有高压电,飞虫诱入即被杀死,该灯设于门的上方或门的附近)等防蝇、防虫装置。

(6)食品生产车间常用的门有以下形式:

第一,门洞用于生产车间内部各工段间往来运输及人流通过的地方,当两工段间的卫生要求差距不太大时,为便于各工段间往来运输及流通一般采用门洞。

第二,单扇平开门和双扇平开门,分内开和外开两种,在走廊两旁的门为了便于人流疏散,最好采用外开门。单扇推拉门和双扇推拉门其特点是占地面积小,缺点是关闭不严密,一般用于各种仓库,但在个别食品工厂的生产车间亦用作设备进出的大门。

第三,单扇防撞门和双扇防撞门,该门由小推车将门撞开,开启后靠弹簧的弹力将门自动关闭,防撞门用在经常需要关门的地方。在防撞门相应位置的地坪上,要设置防撞杆,直径100,高500mm,分为钢管和不锈钢两种材质。

第四,普通门主要是人的通行和小型工具的进出,故门的尺寸不应很大,单扇门规格有:1000mm×2200 mm,1 000 mm×2700 mm;双扇门规格有:1500 mm×2200 mm,1500mm×2700mm,2200mm×2700mm。车间大门主要是满足机器设备、货物和大型交通工具的进出。对于电瓶车或手推车,门的规格可用2000mm×2400mm,3000mm× 2100mm。

第五,根据不同要求,车间常用门的尺寸如表 5-6所示,如车间有特别大的设备无法从门内运入时,可在装修前将设备运入车间,而后才砌墙装修。

表5-6 车间常用门的尺寸  单位:m

(7)国外一些食品生产企业,为保证生产车间有良好的卫生环境,起到防蝇、防虫的作用,并有利于进出车间的运输,采用以下形式的门:

第一,带塑料幕帘的门,门上有半软性透明塑料制的幕帘,每条幕帘的宽度为10~20cm,厚度为2~10mm。塑料以叠积而形成密封幕帘,人货均可进出。

第二,软质弹簧门,由10mm厚的橡皮板和铝合金金属框架组成,门上部镶有一段透明塑料(视野高度),以免对面门相互碰撞,人和货物均可进出,铲车可撞门而入,撞门而出。

第三,上拉门为铝合金的可折弯的条板门,每条宽度为490~500mm,用铰链连接。门两边带有小辊轮,可沿轨道上下移动,往上推门即徐徐开放,不用时往下拉,门即密闭。此门极轻,用于进出货物时,门往上拉,不占地面位置,可以几个门并列,特别适用于进出卸货月台上使用。

第四,国外食品生产车间几乎很少使用暗道及水幕,使用风幕的亦不太多,为保证有良好的防虫效果,在外门门斗上方装有风幕,像美国有的食品厂的速冻包装间就是这样,风幕的风口宽度为100mm。

(8)食品生产车间常用侧窗采光和天窗采光两种,侧窗是车间光线的主要来源,侧窗要求开得高,光线照射的面积大。当生产车间工人坐着工作时,窗台的高度可取0.8~0.9m;站着工作时,窗台高度可取1~1.2m。常用的侧窗有以下几种:单层固定窗只作采光,不作通风用。单层外开上悬窗、单层中悬窗、单层内开下悬窗三种,一般用在房屋的层高较高,侧窗的窗洞亦较高时上下组合窗。单层外开窗用在卫生要求不高的车间或用房里的侧窗。双层内外开窗(纱窗和普通的玻璃窗)是我国食品工厂生产车间用得较多的窗种。寒冷地区和要求隔热的加工间应设置双层玻璃窗。

某些卫生条件较差的车间,除墙上设有侧窗采光外,可在屋顶上开设天窗增加通风采光面积。常用的天窗为矩形天窗,采用矩形天窗结构较简单、通风性好,安置挡风板的矩形天窗通风效果更好。生产中需要打开的窗户应装设易拆卸清洗且有防蚊虫的不生锈纱网窗,但在生产时不得打开窗户。在窗前布置设备时,要求窗能开启方便、空气流通顺畅、设备维修方便。

(9)楼梯及扶手、拦板均做成整体式的,面层用不渗水材料制作。楼梯与电梯应便于清洗消毒。楼梯或横越生产线的跨道构件,避免造成食品及食品接触面、包装材料污染,设置安全设施。有楼层结构的车间,楼盖有1.5%~2.0%的坡度和排水明沟或地漏,以利于排水。最好选用现浇整体式结构,保证楼盖不积水、不渗水。

(10)食品工厂有平顶式及尖顶式两种屋顶,平顶式屋顶及天花板应使用不渗水、表面光洁、耐腐蚀、耐温、白色或浅色防水材料覆涂或装修。若喷涂油漆应使用可防霉、不易剥落且易清洗的材料。生产、包装、储存等车间的屋顶应平整简洁,不应有不易清洗的缝隙、凹角或凸起物,不宜设过密的次梁。有适当的坡度,易于清扫、消毒,防止灰尘蓄积,避免结露、长霉或成片剥落。屋顶若为钢筋混凝土结构,其室内顶部应平坦无缝隙,梁与梁、梁与屋顶接合处应有适当的弧度,以便清洁。

2.车间的建筑装修

综合考虑各生产用房的使用功能、工艺要求、卫生要求和投资造价情况,将各工段用房装修标准列表于 5-7供参考。

表5-7 各工段用房装修标准参考表

续表 5-7

3.给、排水

(1)车间供水管应从清洁区向非清洁区流动,水管采用无毒无味、不生锈的材料(如铝塑复合管、不锈钢管)制作,供水管铺设尽可能埋入墙内,不能做暗管的应远离操作台上方,避免冷凝水的凝集滴落。饮用水和非饮用水的水管贴上标志,或用油漆涂成环状标志,热水管为红色,冷水管为蓝色。所有供水管的出口都应标号,防止水管产生负压,需在适当位置加装真空消除器。

(2)根据生产工艺流程的需要,在用水位置分别设置冷、热水管,以便洗刷、消毒器械和去除油污。清洗用热水温度不低于40℃,消毒用热水温度不应低于82℃,消毒热水管出口处配备温度指示计。屠宰与分割车间应配备清洗墙裙与地面用的高压冲洗设备和软管,各软管接口间距不大于20m。屠宰与分割车间生产用热水采用集中供给方式,消毒用热水就近设置加热装置,热交换器进水采用防结垢装置。洗手池根据实际需要设置,洗手池水嘴采用非手动式,车间内应设置计量设备并有可靠的节水措施。热水龙头采用非手动式,为及时排除车间内的废水,保持地面的清洁和防止产品污染,必须设置通畅完善的下水道系统。

(3)食品加工生产过程中有较多的污水排出,污水中有可能含有大量的血、油脂及其他杂物等,排污管主要排出胃内容物及粪便,为了满足车间卫生要求,地面水应尽快排出且不堵塞。车间非洁净区和洁净区均设明沟,排水沟表面光滑,不渗水,呈圆弧形,曲率半径不小于3cm,纵向坡度1%,排水通畅,满足生产排水的需要。排水流向从清洁区向非清洁区。分割车间采用专用地漏排水较好,地漏应带有网筐,首先将污物拦阻于筐内,污水从筐内排出。操作台上或加工容器中的水用管道连接,直接引入排水管,排水口与排水管内水面有一定的距离,以防产生倒吸现象。分割车间的地漏有水封,并加装防虫、防鼠网罩,防止害虫(如蟑螂)或排水沟的臭气逸出。排水口的出口处应加装不锈钢防鼠网,并经常清洗。

(4)非清洁区内各加工工序的轨道下面应设置带盖明沟。车间生产污水的出口处宜设置回收油脂的隔油池,隔油池加密封盖板,附近备有热水软管接口。车间的泄水、溢流管不得与排水管道直接连接,应采用间接排水方式,排水管道应设置伸顶通气管。车间排水管径宜比计算结果大1~2号,不得小于150mm,以便于输送肠胃粪便。污水的排水管径不得小于200mm,车间的生产污水集中排至厂区污水处理站进行处理,处理后的污水不低于国家有关标准的要求。

4.照明、供电

(1)车间供电配电电压采用AC220/380V。新建工程接地型式采用 TN-S或 TN-C-S

系统,所有电气设备的金属外壳均应与PE线可靠连接。扩建和改建工程,接地型式采用 TN-S或 TN-C-S系统。配电装置及动力控制设备宜集中布置在专用电气室中,当不设专 用电气室时,宜集中在通风及干燥场所。

(2)生产车间多属潮湿多水场所,在车间内宜采取等电位连接的保护措施,将电源进线的PE干线或PEN干线、各种金属管道、传送带金属构架、建筑物金属结构等互相连通。当电气设备(如按钮、行程开关等)必须安装在车间内多水潮湿的场所时,应采用外壳防护等级为IP55级的密封防水型电气产品。手持电动工具、移动电器和安装在多水潮湿场所的电气设备以及插座回路,均应设漏电保护开关。

(3)生产车间宜采用局部照明与分区照明相结合的照明方式。一般照明照度不宜小于75lx,车间生产线上操作位置处照度不宜小于150lx;生产线上检验位置处照度不宜小于300lx,生产车间应采用防潮型灯具,防护罩应为非玻璃制品,照明配电箱宜暗装。

(4)人工照明时应采用防爆和安全灯具,照明设备以不安装在食品加工线上有食品暴露的直接上空为原则,为了防止灰尘及虫类跌落食品中,应在日光灯下300mm处吊有宽1.3m有机玻璃托板,以防灯具破碎而污染肉品。使用的光源应不至于改变食品的颜色。照明灯分布应均匀,尽量避免死角,减少物体的投影。同时要注意灯的高度、照射方向,适当调整照射距离,使室内物体不反光,避免炫目。照明灯不可闪烁,以日光灯和节能灯并用为好,车间采用人工采光时可用双管日光灯,局部操作要求光照强的区域,可采用吊近操作面的方法。用日光灯照明时,灯高离地2.8m,每隔2m安装一盏。

当有吊顶时照明灯具宜采用嵌入式安装,不应采用拉线开关。屠宰与分割车间动力与照明配线应采用铜芯塑料线、铜芯塑料护套或电缆,不宜采用橡皮绝缘线或电缆。移动电器宜采用具有耐油、耐腐蚀性能的铜芯电缆。

5.通风、空调

(1)生产车间应尽量采用自然通风,采用自然通风时,通风面积与地面面积之比不小于1∶16;自然通风达不到卫生和生产要求时,可采用机械通风或自然与机械的联合通风。采用机械通风时换气量不小于每小时换气3次,风的流动方向应从清洁区向非清洁区,避免非清洁区不洁空气污染机械,通风的进气口需加装过滤网或海绵,肉制品、速冻食品的加工车间空调机的进风口也需加装过滤网,空调冷气从车间顶部往下输送。

(2)当开启门的两侧温差超过15℃时宜设置空气幕和其他装置,空气调节系统的新风口或空调机的回风口处装过滤装置。在采暖地区,候宰冲淋间、致昏放血间、浸烫剥皮间、胴体加工间、副产品加工间、急宰间等冬季室内计算温度宜取14~16℃。分割车间夏季空气调节室内计算温度不高于12℃;包装间夏季空气调节室内计算温度不高于10℃;空调房间操作区风速小于0.2m/s。分割剔骨间、包装间冬季室内计算温度应与夏季空气调节室内计算温度相同。肉制品加工车间温度不超过12℃,冷冻储存库温度不应低于-18℃,并定期除霜,清扫消毒。

(3)有大量水蒸气和油蒸气和臭味排出的车间,特别注意排气问题。对于散发臭味多的车间,车间每小时换气次数不宜少于4次,如果达不到换气要求,就应辅助以机械通风。可在有水蒸气或油蒸气排放的墙上或屋顶开孔,用大功率轴流风机直接进行排气。国内某些大型油炸方便面企业就是采用上述方法排除车间内的油蒸气,美国有的工厂的杀菌锅上部和油锅上部的屋顶均有开孔,装排气风机进行排气。生产车间在平面布置时,对于局部排出大量蒸汽的设备应尽量靠墙并在当地夏季主导风向的下风向,同时将顶棚做成倾斜式,顶板可用铝合金板,可使大量蒸汽排至室外。

存储原料、辅料的仓库应保持通风,防止原料、辅料受潮、霉变、腐烂。需冷冻、冷藏的原料、产品,存储时应保持冷气在冷库内的循环。

(4)车间内有良好的通风、排气设备,及时排除污染的空气和水蒸气,空气流动方向必须从净化区流向污染区,通风口装有纱网或耐腐蚀材料制作的网罩。由于车间内的湿度较大,尤其是在我国北方的冬季,室内雾气浓重,可见度很低,应安装去湿除雾机。在车间的入口处设置门斗,也可以避免冷风直入室内形成浓雾。夏季气温高,在南方安装降温设备,门窗的开设要适合空气的对流,要有防蝇、防蚊装置。室内交换的具体次数和时间可根据悬挂胴体的数量和气温来决定。蒸汽、水、电等配管不得暴露于食品的直接上方,否则应有防止尘埃及凝结水掉落的装置或措施。空调风管宜设于吊棚内,做成暗管。

(5)南方生产车间和生产加工时有温度要求的车间最好有空调装置,门窗设纱门纱窗,车间的层高不宜低于6m,确保有较好的通风,在车间的适当位置安放温度显示仪或自动温度记录仪等温度监控设施。密闭车间设置机械送风装置,空气经过滤后送入车间,屋顶部装有通风器,风管可用铝板或塑料材料制成。有特殊要求的产品,车间内局部地区可使用正压系统和采取降温措施。如美国的Echrich肉类包装中心加工车间温度控制在10~15℃,车间除一般送风外,另有吊顶式冷风机降温,冷风机往车间顶部吹风,防止天花板上积聚凝结水。

三、各单元用房设计

任何一个建筑都是由若干个单体空间有机地组合起来的整体空间,各单元用房的平面设计是整个建筑设计中的一个重要组成部分,不同的生产加工环节可以按照生产能力的大小设计成标准区段。对建筑方案起着决定作用的是这些标准区段和它们的组合。国产屠宰设备工艺组合见图 5-4,在本节做详细介绍。

1.非洁净区单元用房设计

(1)待宰间是等候屠宰、施行宰前停饲管理的专用场所,应与屠宰加工车间相毗邻。待 宰间的大小应以圈养一天屠宰加工所需的生猪数量为准。待宰间由若干小圈组成,所有地面应不渗水,墙壁光滑,易于冲洗、消毒。圈舍应通风良好,不设饲槽,提供充足的饮水。待宰间邻近屠宰加工车间的一端设淋浴室,用于生猪宰前淋浴净体。为防止灰尘和臭气,候宰和套脚间应设在屠宰加工车间之外。

图5-4 国产屠宰设备工艺组合

1—套脚链、致昏栏;2—套链提升;3—放血刺杀台;4—放血区域;5—滑槽;6—热烫池;7—除毛机;8—扁担台;9—燎毛机;10—刮猪毛台(高);11—刮猪毛台(低);12—冲洗台;13—换轨台;14—淋浴间;15—可移动格栅;16—去头间;17—内脏盘消毒;18—取内脏工作台;19—内脏检疫;20—可移动检疫台;21—最终检疫台;22—过磅;23—头加工间;24—杂碎处理间;25—消毒池、盥洗器;26—猪夹持栏;27—排风扇

(2)屠宰车间宜设双通道赶猪,双通道终点有活门。致昏前活猪的输送方式宜采用输送机,输送机设置在活动门的前方。候宰台高度与麻电间生猪通道高度相等,水泥结构。一般用铁栅门将台隔成两间或三间,每间容纳50头左右。一间接通麻电机的活猪走道,一间用斜坡形的通道接通候宰圈。在进口处设有铁栅门,可以隔断。候宰台的作用是一方面从候宰圈进猪,另一方面赶猪进入麻电机,连续生产不致中断,见图 5-5。赶猪通道的坡度不大于10%,宽度以通过1头猪为宜,通道墙的高度不低于1m,墙上方应设栏杆使赶猪通道顶部封闭。通道如在露天,应搭建雨篷,两旁拦以铁栅,并适当遮去过强阳光,使通道的光线与候宰台的明暗 相仿。

图5-5 赶猪通道

(3)淋浴间喷淋水的流速不宜过急,使生猪有舒适的感觉,促使外周毛细血管收缩,便于放血充分。需在不同角度、不同方向设置喷头,保证生猪体表冲洗完全。淋浴水温夏季以20℃为宜,冬季以38℃为宜。淋浴时间能使猪体表面污物洗净为度,小的屠宰场没有淋浴设施时,可用胶皮管接上喷头进行人工喷洗,淋浴间做好排水设计。淋浴的生猪不宜过度拥挤,以免互相撞击或挤压、乱窜乱跳而造成外伤。每次淋浴的生猪应以麻电宰杀的速度决定批次,间隔时间要求淋浴后休息5~10min,最长不超过15min。

(4)在使用光电自控麻电机的车间,麻电场地除安有麻电机及其附属设备和扎脚输送带外,有的还在扎脚输送带外面通道上安装铁栅门,以防个别猪因麻电不够,四处奔窜,妨碍生产。麻电的电压普遍采用70~110V,电流0.5~3A,时间为1~3s,用高电压小电流可以避免皮肤和脂肪发红和内脏出血,见图 5-6。

(5)生猪被击昏后,一般采取垂直倒挂或水平放血法,放血轨道及放血槽应有足够的长度,放血要充分,能使猪尸放血后在自动轨道上输送延时5min为度。进口自动屠宰线上的放血槽的宽度1.5~2.0m,放血槽的始端紧接麻电扎脚工序处,设放血工作岗位,以便麻电后及时放血,放血池终端接烫猪池或洗猪机,见图 5-7。

图5-6 麻电间

图5-7 放血间

放血间墙裙高度不低于放血轨道的高度,垂直放血处平顶与地面的距离不低于6m。放血槽采用不渗水材料制作,表面光滑平整,便于清洗消毒。放血槽的长度按工艺要求确定,其高度应能防止血液喷溅外溢。悬挂输送机下的放血槽,其起始段8~10m的长度内槽底坡度不应小于5%,并坡向血输送管道。放血槽最低处应分别设血、水输送管道。集血池应符合下列规定:集血池的容积最小应容纳3h屠宰量的血,每头猪的放血量按2.5L计算。集血池上应有盖板,并设置在单独的隔间内。集血池应采用不渗水材料制作,表面应光滑易清洗消毒。池底应有2%坡度坡向集血坑,并与排血管相接。

(6)剥皮间、白脏间、头蹄尾及打毛间,由于室内空气浑浊、异味严重、蒸汽重、湿度大,建筑设计时需采取以下措施改善车间的环境卫生:一是在车间顶部设置气窗,用于通风、采光和排气;二是要加强机械排风,使这些非洁净区车间的室内环境得到较大改善。白脏间用房设计,见图 5-8,头蹄尾用房设计,见图 5-9。副产品包括心肝肺、肠胃、头、蹄、尾的加工,分别在隔开的房间内进行。各副产品加工间的工艺布置应做到脏净分开,产品流向一致、互不交叉。肠胃加工间采用接收工作台和带式输送机等加工设备。副产品加工台四周高于台 面的折边,台面有坡度,并坡向排水孔。带毛的头、蹄、尾加工间设浸烫池、脱毛机、副产品清洗机及刮毛台、清洗池等设备。加工后的副产品如进行冷却,应将副产品摆放在盘内送入冷却间。鲜销发货间内设有存放副产品的台、池。生物制药所需脏器按其工艺要求安排加工及冷却。头蹄尾加工时要浸烫脱毛,也必须单独设置房间加工。

图5-8 白脏间

图5-9 头蹄尾间

(7)国产屠宰线烫毛脱毛间设有烫毛池、脱毛机,烫毛池的水温以60~68℃为宜,烫浸时间为5~7min,池水要经常更换,热水要设计到位,烫毛池的热水应每4小时更换1次,清水池要不断有清水补给,使水质保持清洁卫生。脱毛机内水温应在30℃左右。由于在水池中浸泡,对刺杀刀口附近的肉会造成污染,增加了胴体的修割量。所以在《商业部、国家商检局关于对外注册肉联厂卫生与工艺要求的暂行规定》的说明中取消了清水池。但不设清水池用刮毛输送带或把猪屠体吊在轨道上刮毛,都存在一些问题,主要是刮毛效果不够理想。

烫池部位宜设天窗,且宜在烫毛生产线与剥皮生产线之间设置隔墙。旋毛虫检验室应设置在靠近屠宰生产线的采样处。室内应光线充足,通风良好,其面积应符合卫生检验的需要。疑病猪胴体间和病猪胴体间应设置在胴体、内脏同步检验轨道的邻近处。病猪胴体间应有直通车间外的门。副产品加工间及副产品发货间使用的台、池应采用不渗水材料制作,且表面应光滑易清洗消毒。副产品中带毛的头、蹄、尾加工间浸烫池处宜开天窗。屠宰车间应设置滑轮、叉档、钩子的清洗间和磨刀间。屠宰车间按工艺要求设置燎毛炉时,应在车间内设有专用的燃料储存间,储存间应为单层建筑,应靠车间外墙布置,并应设有直接通向车间外的出入口,符合建筑设计防火规范。

实行吊挂开膛,在脱毛、剥皮后随即进行,有修整工序,包括胴体修整、内脏修整和皮张修整三部分。修整又分湿修整和干修整两道工序。修整出来的肉块及废弃物应用容器盛装。

(8)燎毛间使用的液化气、燃气在燃烧和发生不完全燃烧时,烟气中含有一氧化碳,二氧化碳、二氧化硫等气体。一氧化碳是毒性很大的气体,它与人体内血红蛋白的结合力大于氧的结合力,人体吸入时,会造成人体组织缺氧,引起内脏出血、水肿及坏死,最终导致死亡。新鲜空气中含有0.04%的二氧化碳,对人体无害,但在装有液化气或燃气用具的用房,室内的二氧化碳含量会逐渐增加,人体由局部出现刺激症状,呼吸困难直至神志不清,导致死亡。二氧化硫是有特殊气味的刺激性气体,它主要影响上呼吸道,当中毒较深时,也会影响下呼吸道,长时间作用会引起慢性中毒。为了保证人体健康,维持室内空气的清洁度,同时,由于液化气用具的热负荷越大,所需的空气量越多,为提高液化气的燃烧效果,对使用液化气用具的用房必须采取一定的通风措施,使各种有害成分的含量控制在容许浓度之下,使液化气燃烧得更加充分。目前常用的通风方式有自然通风和机械通风两种,机械通风方式是在使用液化气用具的用房内安装排风扇,抽油烟机等设备来通风换气,见图 5-10。

图5-10 燎毛间及燎毛炉

(9)非洁净区车间清洁地面、墙面用水量大,均应设置地面排水沟,以利排水。要设置磨刀消毒间,安排各种热水接到各使用点,如烫猪用的热水,消毒刀具用热水和清洗地面油垢用热水等。副产品加工间及副产品暂存发货间使用的台池如用非金属材料制作,应采用不渗水、表面光滑、便于清洗消毒的材料。

屠宰加工中胃肠内容物及粪便都流入室外沉淀池,沉淀池每日应出空,宜安装输送粪便装置,将粪便送至厂内处理场,减少对周围环境的污染。

2.洁净区单元用房设计

屠宰车间内致昏、烫毛、脱毛、剥皮及副产品中的肠胃加工、剥皮猪的头蹄加工工序属于非清洁区,而胴体加工、心肝肺加工工序属于清洁区,在布置车间建筑平面时,应使两区划分明确,不得交叉。

(1)管制生产区即清洁区和准清洁区,对外出入门应设置门斗,装设纱门(或空气帘),以及清洗消毒鞋子的设备(需保持干燥的生产场所需设置换鞋设施)。进门后有风淋设施,可用风幕或整体型的风淋室(进洁净间时用)。现在国内外食品工厂生产车间几乎已不使用暗道及水幕,而单用风幕的也不太多,为保证有良好的防虫效果,一般用双道门,头道门是钢质门,二道门是塑料幕帘,上方装有风幕,风幕的风口宽度为100mm。

(2)洁净区操作人员的入口单独设置,包括换鞋,更衣,淋浴,消毒设置均与非洁净区人员入口的卫生用房分开设置,见图 5-11。净区车间应设置地面排水沟,便于冲洗地面、墙面的清洁洗卫生所用。净区要设置磨刀消毒间,操作人员厕所间,安排各种温度的热水接到各使用点,如消毒刀具用热水和清洗地面油垢用热水等。

(3)红脏间、胴体加工间直至片猪肉入库进预冷、排酸间,包括分割车间均属洁净区,设计时与污区要完全分开。操作人员的流线不能从污区流向净区,只有猪屠体可以通过自动线轨道从污区进入净区。胴体的整修车间和处理车间应有良好的通风与排除水蒸气的设备。大中型屠宰车间的胴体暂存发货间及副产品暂存发货间须通风良好,并宜采取冷却设施。胴体加工间用房设计见图 5-12,红脏间用房设计见图 5-13。

车间应有足够的空间,其面积与生产能力相适应,便于设备的安装、维修及食品的存放、搬运,避免因为工作人员的衣物和墙体、设备、工作台接触及人员之间的相碰撞而造成的食品污染。要求生产车间的人均占地面积不包括设备占地,不少于1.5m2,高度不低于3m。车间内各项建筑物坚固耐用、易于维修、维持干净,并能防止食品、食品接触面及包装材料遭受污染。

图5-11 进口屠宰设备人流示意

图5-12 胴体加工间

图5-13 红脏间

3.分割车间设计

分割车间包括原料(胴体)预冷间、产品冷却间、分割剔骨间、分割副产品暂存间、包装间、包装材料间、磨刀清洗间及空调设备间等。

(1)每生产1t分割肉,其分割加工间面积可按35~50m2估算,班产5t分割肉(成品)车间面积增加60m2;班产10t、20t分割肉(成品)车间面积各增加100m2。成品冷却间按吊顶式冷风机计算,每吨分割肉需冷却的面积为10~15m2。包装车间面积可按每吨分割肉占地8~14m2进行估算。

分割车间的各生产间面积应相互匹配,并宜布置在同一层平面上,其建筑面积宜符合设计要求。原料预冷间、原料冷却间、产品冷却间至少应各设两间。室内墙面与地面应易于清洗。原料预冷间设计温度0~4℃,原料冷却间与产品冷却间设计温度0℃,采用快速冷却(胴体)方法时设置快速冷却间及冷却物平衡间。快速冷却间设计温度按产品要求确定,平衡间设计温度宜取0~4℃,胴体冷却后进入分割剔骨间时,室温取10~12℃;胴体预冷后进入分割车间时,室温取15℃,包装间的室温不高于10℃,分割剔骨间、包装间宜设吊顶,室内净高不低于3m。

(2)肉制品生产车间是一个终端产品车间,车间的各部分及设备布局按原料到成品的流程安排,做到原料和成品分开,人流和物流分开,符合卫生标准要求,车间温度按适宜加工温度来控制,见图 5-14。

图5-14 分割车间流线

包装间室温为15℃,分割肉生产应考虑20~30m2的磨刀消毒间,包装好的产品应立即转运至冻结间。分割肉车间的上游是室温为0℃左右的片猪肉冷却、排酸间,使片猪肉中心温度达到0~4℃,便于肉品分割加工。其下游是室温为-23℃的冻结间,使肉产品实行冻结。因此车间的平面布置要严格按照这一工艺要求进行布置,流线不能设置反向或迂回曲折。

(3)分割肉生产按原料冷晾暂存→分割加工→成品冷却→冻结→冷藏等工艺流程处理。原料冷晾间的进料温度35℃,出货温度25℃,冷却时间为2~4h。成品冷却间的进货前温度为-4℃,其工况温度为0℃,进货温度25℃,出货温度为7℃,冷却时间为4~6h,冻结终了温度为-15℃。分割肉及制品生产间的物料流向、吊链走向、吊点预埋、链条选型、污水排放、污物转运等设施要便于操作,符合安全、卫生要求。

(4)悬挂片猪肉采用立式分段方法时,设置转挂输送设备,其上设有不锈钢挂钩,还设置立式分段锯。分割车间加工的原料和产品采用平面带式输送设备输送。带式输送机的传动系统选用电辊筒减速装置,两侧分别设置分割剔骨人员的操作台,输送机的末端配备分检工,分割肉原料和产品的输送不得使用滑槽。包装间根据产品需要设置各类输送机、包装机、包装工作台及捆扎机具等设施,以及计量装置及暂时存放包装材料的台、架等。捆扎机具设在远离产品包装的地方,包装材料间应设有存放包装材料的台、架。分割车间设有悬挂胴体的叉档和不锈钢挂钩的清洗消毒设施。分割剔骨间及包装间使用车辆运输时,应留有通道及回车场地。分割间、包装间内运输车辆只限于内部使用,必须输送出车间的骨头等副产品设置外部车辆,在车间外接收。

(5)分割车间采用专用地漏排水,地漏应带有网筐,首先将污物拦阻于筐内,水从筐内流出排入下水管道,否则污物易堵塞下水管道。考虑到既使地面排水流畅,又不至使地面坡度过大,每个地漏的汇水面积为36m2。分割车间设置的专用地漏应具有拦截污物功能,水封高度不应小于50mm。一个地漏汇水面积不得大于36m2

(6)大中型屠宰车间的胴体暂存发货间及副产品暂存发货间须通风良好,并宜采用冷却设施。冷却间胴体发货间、副产品发货间与屠宰车间相连接。发货间应通风良好,采取冷却措施。发货间外设站台,宜做成封闭式站台,且使每个发货口直对一个车位。

(7)分割车间设计举例见图 5-15,图5-16。

图5-15 班产10t分割肉小包装车间平面布置图

4.辅助用房设计

辅助用房是保证主要生产用房正常使用的一些附属用房,如机修间、消毒间、磨刀间、更衣间、沐浴间、厕所。在整个车间设计中虽处于次要地位,却是建筑中不可缺少的一部分。辅助用房的设计原理和方法与主要功能用房基本相同。辅助用房的平面设计在满足使用功能的前提下,应使平面组合设计符合生产工艺的要求。

5.交通联系部分设计

图5-16 班加工10t分割肉车间平面布置图

(1)主要生产用房和辅助用房是构成建筑的主体部分,但用房与用房之间的水平和垂直方向上的联系都需要交通联系空间来实现。建筑物内部的交通联系部分可以分为:水平交通联系的走廊、过道等,垂直交通联系的楼梯、坡道、电梯等,交通联系枢纽的门厅、过厅等。交通联系部分设计的要求有:流线简捷明确,通行方便;要有足够的宽度和面积,便于疏散;满足一定的采光通风要求;力求节省交通面积,同时考虑空间处理造型等问题。

(2)进行交通联系部分的平面设计,首先需要具体确定走廊、楼梯等通行疏散要求的宽度,具体确定门厅、过厅等人们停留和通行所必需的面积;然后结合平面布局考虑交通联系部分在建筑平面中的位置以及空间组合等设计问题。走道用来联系同层各种用房,走道除了交通联系外,也可以兼有其他的使用功能,如有些功能用房由于清洁卫生的要求或管理上的要求,既要将它们隔开又要有联系,则走道就可以起到过渡缓冲的作用。

走道的宽度主要根据人流通行、安全疏散、走道性质、空间感受以及走道侧面门的开启方向等综合因素来确定。专为人行的走道宽度可根据人流股数并结合门的开启方向综合考虑,一般人行走道最小宽度不小于1 100mm。屠宰车间内车辆的通道宽度:单向不应小于1.5m,双向不应小于2.5m。有其他功能的走道,结合实际使用功能和走道内家具设备及人活动方式来适当加宽走道的尺寸。

(3)为运送原材料、成品、半成品和工人在厂房内走动及上下班通行,厂房内应布置必要数量的纵横贯通的通道,并与疏散门连通,其位置、宽度和数量,应从防火、卫生和人流疏散等方面考虑,不同生产性质车间相连时,通道还是不同生产车间的分割带和缓冲带。

四、气调库的设计

气调库是在高温库的基础上发展起来的,它不仅有冷藏功能,还有气调功能。由库体、气调系统、制冷装置、加湿装置以及温湿度与气体成分检测控制系统等组成,气调库是生产小包装生鲜肉、调理肉的用房,见图 5-17。

图5-17 气调库的结构框图

气密性是气调库在建筑上有别于冷藏库的一个最主要的特点。如果库体密封不好,库内就不能保持所要求的低氧、高二氧化碳的气体组分,也就达不到气调保鲜的目的。气调库不仅要求围护结构隔热,减少与外界的热量交换,而且要求围护结构密闭,减少与外界的气体交换。

1.气调库的规模

气调库实际上是一个小型建筑群体,包括气调库、包装挑选间、产品预冷间、化验室、冷冻机房、气调机房、泵房、循环水池、备用发电机房及卫生间、月台等。气调库建筑规模的大小由总贮藏量和气调间容量决定,至少设置2~3间,一般不超过10间。气调库的间数和容量考虑进货量、种类、品种、入库前的处理方式和能力、库内堆码的方式、包装方法和大小等因素。气调库的建筑规模应合理,设计过小可能使经营的规模受到限制。在经济发达国家,气调库的总贮藏量一般控制在500~3 000t,单间气调间的容量控制在100~400t,我国气调库的总贮藏量控制在500~2 000t,单间容量在100~200t为宜。

2.气调库的土建密封处理

(1)墙板和顶板的处理。对于通常所用的冷库隔热结构,只起到隔热防潮作用,达不到气调库的气密性要求,因此,在满足隔热防潮作用的基础上,采取特殊的密封措施,通常有以下方法:第一,冷库的隔热墙体和顶板采用聚氨酯现场喷涂发泡。这种方法施工可以做到无缝隙,喷涂的聚氨酯泡沫既可作为隔热防潮层,又可用作气体密闭层,可以达到理想的气密效果。第二,在隔热墙体和顶板聚氨酯发泡的表面,采用0.1mm厚的波纹形铝箔,用沥青玛蹄脂(厚5mm)将其铺贴在表面作面层,也是库房的密闭层。另外也可采用0.8~1.2mm厚的镀锌钢板,固定在表面,用气焊连接钢板,形成一个整体的钢板密闭层。

(2)墙与地板交接处的处理。为了防止底层地板的下沉而造成墙与地板气密层的分离,对地坪下的回填土必须分层夯实,并使地板不铺设在墙与地板交接处。可设置靴形气密设施,见图 5-18。

图5-18 地板-墙三种气密层的施工方法

图5-18(a)图的形式是用28#镀锌钢板涂热沥青,用钻钉将其固定在地板上;(b)图的形式是在墙与地板气密层交接处用铝箔树脂薄板和软质玛蹄脂形成一条可伸缩带,沿库房四周用玛蹄脂密封,把铝箔树脂固定在墙上,聚氨酯发泡时,将其全部盖住,这种形式可以用作面层也可以用作底层地板的气密;(c)图的形式是在墙和地板交接处采用氯丁橡胶板,在墙的隔热层施工前将其黏结在墙和地板上。目前,大部分已采用墙和地板连续地进行现场聚氨酯发泡来代替金属靴和地板气密层,见图 5-19。

图5-19 现场聚氨酯发泡

3.气调库门

气调库门与库体之间应保证密封,一般的冷库隔热门是达不到气密要求的。早期气密门多为铰链转开式,目前则多为滑移门,其吊轨有坡度,门扇到了关闭位置会下降,依靠橡胶条与地面紧密接触。其余的气密做法有:在库门及门框周围均安装橡胶圈,有些还采用可充气垫圈,在门框四周用胶泥封死,门框下部用水封等。气调库的门为单扇推拉门,门上有一个600mm×760mm的小门,用来供人进入库内观察肉品贮藏情况,了解风机运转情况,供分析取样等。该小门上一般设观察窗,便于观察。沿门框门扇周边贴有可充气的橡胶圈或软性橡胶圈,用螺栓拴紧增加密封性。气调库要选用专门为气调库设计的气密门、密封窗。

4.观察窗

观察窗可以用来观察贮藏的食品情况、冷风机的运行情况。可在蒸发器的出风口处安装一个塑料风标,有助于确定气流通过盘管的程度。还可以观察冷风机冲霜周期的长短和冲霜效果。当维修人员进入库内检修时,可用作安全监护。贮藏期间,需要对肉品的状态及制冷、加湿设备的运转情况进行观察。为了减少开启库门的次数每间库房均予安装观察窗。观察窗为500 mm× 500mm双层玻璃真空透明窗,也有便于扩大视野的直径500mm半球形窗,边缘应有防结雾电热丝。一般用聚丙烯制作成拱形,可以扩大观察视线,见图 5-20。通常将其设置在靠技术走廊的气调库外墙上,也有在气调库门上设置观察窗或开启式观察门的做法,欧洲有些气调库的观察窗设置在天花板上。

图5-20 聚丙烯观察窗

5.压力安全装置

压力安全装置防止库内产生过大的正压和负压,使建筑结构及其气密层遭到破坏。水封型压力安全装置(安全阀)结构简单、工作可靠、标有刻度的存水弯,它安装在气流干扰较小并且便于观察的地方,可以将库内外温度波动时库体承受的正压或负压限制在预定范围内,见图 5-21。一旦超出范围,阀内的水会被压入或压出库房,实现库内外气体的窜流,从而减小库体所受压力。在使用中要防止水的冻结和蒸发,必须定期进行加水。气调贮藏要求库内温度波动±0.5℃,经计算知两侧压差最高可达18.7mm H2O。根据这一要求,同时 为了减少通过安全阀的气体窜流次数,国内将拟保持的库内外压差定为20mm H2O,即196Pa(国外为25mm H2O,245Pa)。有些气调库还安装了手动放气阀门,在库内外压差过大时打开,以便进行放气或进气。显然库内外气体的交换对贮藏环境影响很大,且浪费能源。为了减少这种现象,要求提高温度控制精度并尽量减少化霜次数,避免出现过大的压差。弹簧式加载止回阀也可以作为压力保护装置,该阀在25mm水柱压差下动作,不需要像水封那样经常调整、维护。

图5-21 气调库压力安全装置

6.管道穿洞处理

管道进出库房时,除了应做好隔热处理,还应做好气密处理。通常是预置好穿墙塑料套管,套管与墙洞用聚氨酯发泡密封,穿透件与塑料套管之间有6mm以上空隙,套管内用硅树脂充填密封,见图 5-22。

图5-22 管道穿透洞的处理

7.气调库的操作管理

气调库操作管理十分重要,任一环节出现差错,都将影响气调贮藏的整体优势和最终贮藏效果,甚至会关系到气调库的建筑结构和操作人员人身的安全。

(1)气调库是一种对气密性有特殊要求的建筑物,库内外温度的变化以及在气调设备的运行中,都可能引起库房围护结构两侧压差变化。压差值超过一定限度,就会破坏围护结构,这点不可因气调库设置了安全阀和气调帐就可以掉以轻心。

(2)要求气调库的操作、管理人员掌握安全知识,气调库内气体不能维持人的生命,不可像出入冷藏库那样贸然进入气调库,必须熟练掌握呼吸装置的使用。为了更好地保证人身安全,必须制定下列管理措施,以防发生人身伤亡事故。

第一,在每扇气调库的气密门上,书写醒目的危险标志:“危险——库内缺氧,未戴氧气罩者严禁入内!”封库后,气密门及其小门应加锁,防止其他人员误入。

第二,需进入气调库维修设备或检查贮藏质量时,需两人同行,均戴好呼吸装置后,一人入库,一人在观察窗外观察,严禁两人同时入库作业。

第三,至少要准备两套完好的呼吸装置,并定期检查其可靠性。开展经常性的安全教育,使所有的操作管理人员树立强烈的安全意识。

五、建筑平面组合设计

食品生产企业的生产车间划分为非洁净区、洁净区和分割车间(洁净区)。三大功能的流水作业遵循:非洁净区→洁净区→分割车间。这三大功能区通常组合在一个主厂房中,便于生产作业进行流水和工序的衔接。平面设计应根据生产工艺流程进行安排,同类设备可适当集中,布局设计应使各工序衔接通畅、线路最短、操作便捷。

1.影响平面组合的因素

(1)功能分区合理。功能分区是单体建筑平面组合时首先必须考虑的问题。对一幢建筑来讲,其功能分区是将组成该建筑的各种空间,按不同的功能要求进行分类,并根据它们之间的密切程度加以划分,使功能既分区明确又联系方便。在分析功能关系时,可以用简图表示各类空间的关系和活动顺序。

建筑的使用功能对平面组合具有决定性的影响。一幢建筑物的合理性不仅体现在单个用房上,而且在很大程度上取决于各种用房按功能要求的组合上。

第一,在建筑平面组合设计中,一般从分析主要用房之间的功能关系着手,即通常所说的“功能分析”。功能分析是在熟悉各种用房使用特点的基础上,按照用房的性质、要求、使用顺序及相互联系的密切程度,对用房的主与次、内与外、洁与污、闹与静、联系与分隔等方面加以分析研究,进行分类分组,并画出框线图表示各组成部分的相互关系。这种框线图叫作功能分析图,在功能分析的基础上,根据建筑物中各用房的相互关系,进行适当的功能分区。在建筑平面设计,尤其是较复杂的建筑平面设计时必须进行功能分区。

第二,食品工厂生产车间平面设计一般有两种情况:一种是新设计车间平面布置,另一种是对原有车间进行改造的平面布置设计,后一种比前一种有较多的限制条件,但设计方法、设计步骤基本相同。根据前面工艺设计中“劳动力计算”部分得出的各车间操作人员数据,计算更衣室、浴室、厕所等设施的面积,以及洗手消毒设施的数量,确定相应的面积。整理好设备清单和生产车间等各部分的面积要求,便于统计。

第三,食品加工车间的建筑设施,随规模的大小和机械化程度不同而相差悬殊,但卫生管理的基本原则是一致的。例如,无论是多层的大型肉类联合加工厂,还是简易的屠宰场,都必须做到病健隔离、病健分宰,原料与成品隔离,生、熟食品生产隔离,原料、成品、废弃物的转运不得交叉,进出有各自专用的门径。所有设备要保持清洁,产品不得落地,此外,厕所应远离肉品加工车间25m以上。

在进行厂房平面设计时,应将有生产余热、有害气体和有爆炸和火灾危险的工段布置在靠外墙处,以便利用外墙的窗进行通风(如利用穿堂风时宜布置在靠下风侧的外墙)和爆炸时便于泄压。要求有空调的工段不宜靠外墙布置,而应布置在厂房的中部,避免外界气象的影响。将有噪声的工段或房间尽可能地布置在厂房的一角,并用封墙将此工段和其他工段隔开,湿房间不宜靠外墙布置,避免外墙内表面出现凝结水和构造复杂。

(2)合理的结构类型。在进行建筑平面组合设计时,要认真考虑结构形式对建筑组合的影响,包括结构的合理性、安全性、经济性和结构形式带来的空间效果。

(3)设备管线。工业建筑中设备管线主要包括给排水、采暖空调、煤气、压缩空气、电器、通信、电视等各种管线。它们都占有一定的空间,平面设计时应将设备管线布置在建筑的合适位置,管线尽量相对集中,上下对齐。

(4)建筑造型。建筑造型和立面设计一般离不开功能要求,它是内部空间的反映,故在平面组合设计时,要为建筑造型和立面设计打下良好的基础,创造有利的条件。

2.平面组合的几个关系

(1)主与次的关系。建筑中分为主要用房及辅助用房,这种划分已充分说明各用房的主次关系。有时主要用房的类型及数量较多,根据它们在整个建筑中的地位,仍有相对主要与次要的区别,这也是一种主次关系。平面组合时,要依据各用房的使用要求,分清主次,合理安排。通常将主要用房布置在主要位置上,以取得较好的日照、采光、通风条件,对于人流量大的主要用房应布置在疏散方便、接近出入口的部位。对辅助用房和较次要的用房可布置在条件较差的位置,库房、贮藏间可布置在比较隐蔽的暗角。

(2)内与外的关系。组成建筑的用房中,有的对外联系密切,其位置应设在靠近人流来往的地方或出入口处,有的则主要是供内部人员使用,用房位置宜设在比较隐蔽的地方。

在考虑建筑的使用功能的主次、闹静、内外等方面进行分区时,既可在水平面(同层)进行分区,称为水平分区;也可在垂直(异层)进行分区,称为垂直分区,以满足关系明确、互不干扰的分区特点。

(3)联系与分隔的关系。建筑平面的各组成部分以及用房之间,有些功能联系密切,有些次之,有些还会干扰其他用房,还有些既要严格分隔,又要联系方便。平面组合时,应将联系密切的用房接近布置,对产生干扰的用房,如有噪声、震动、视线、病菌、毒气和危害人体健康的,应加大间距予以适当的分隔。对既要“分”又要“联”的用房,则既要保持适当的距离,又要有直接的联系通道。

可见,根据各种用房功能要求以及它们之间的相互关系,经过适当的功能分区,是进行平面组合确定用房具体位置的主要依据。

(4)顺序与流线。工业建筑中因使用性质、特点不同,各种空间的使用往往有一定顺序,人或物在这些空间使用过程中形成人流和物流。在平面组合设计中,各种用房按流线顺序关系有机组合起来的,流线组织合理与否,直接影响到生产车间是否合理。当一个建筑或一个空间中有多种流线时要特别注意使各种流线简捷、通畅、无迂回逆行,尽量避免互相交叉干扰。

进入非洁净区操作人员的人员流线单独设置,不能与洁净区人员的流线交叉,流线组织明确。操作人员的换鞋、更衣、淋浴、消毒等设施均需分开设置,如确实需要在洁、污区域之间设置联系,则可在洁、污两区域之间利用消防通道或病猪专用通道作为过渡、缓冲地带加以缓冲。

3.平面组合方式

平面组合方式有走道式、套间式、单元式等。在工程设计中,以某种单一的组合方式来组合空间是不存在的,在组合时可以某一种组合方式为主,其他方式为辅,也可以是几种组合方式并存,设计时根据实际情况具体分析,灵活运用各种方式进行平面空间的组合。比如屠宰车间的工艺组合示意,见图 5-23。

图5-23 屠宰工厂平面组合示意

(1)走道式组合。各功能用房之间通过走道来联系,这种组合方式的特点是:使用空间与交通联系空间分隔明确,用房之间的干扰较少;通过走道,各用房又保持着方便的联系;走道的长短随所连接的用房的多少而变,平面组合比较灵活。走道式组合适用于各个用房既要相对独立与分隔,又能保持适当联系的各类建筑,见图 5-24。

图5-24 走道式组合卫生用房

(2)套间式。套间式组合把各用房相互穿套,按一定序列组合空间。这种组合方式,各用房之间的相互联系简捷,面积利用率高,食品生产的各工段就是利用这种方式进行组合的。为适应不同生产特点,可采用串联式或放射式的组合形式。串联式是按照一定的顺序将各用房连接起来。根据工艺的要求,在车间入口处设置与生产能力相适应的热水洗手设施及消毒、干手设施。放射式是以一个枢纽空间作为联系中心,向两个或两个以上方向延伸,衔接布置用房。

(3)单元式组合。单元式组合以楼梯间或电梯间等垂直交通联系空间来联系各类用房,构成一个独立的单元;或在建筑平面中,联系密切的用房成组出现,形成各自独立的单元。随着建筑规模不同,一幢建筑物可由一个或几个相同的或不相同的单元组成。单元式组合适合于多层肉类加工企业中使用。

每一区段单元是相对独立的单元体,按单元原则进行组合。建筑平面的组合设计,是在熟悉平面各组成部分特点和使用要求的基础上,进一步分析建筑整体的使用功能,考虑技术经济和建筑艺术等方面的要求,结合总体规划、基地环境等具体条件,将平面各组成部分及其所有的用房组成一个有机的整体。在一幢厂房内,不仅可以组合同一类型的生产,有时还可组合不同的工艺流程(如果这样布置与卫生、防火和防爆要求不相矛盾时)。

经生产车间布局初步设计而确定的厂房总宽度方向一致采用单跨、两跨和三跨,总长方向有若干开间。按国家工程建设标准规范的规定,厂房的跨度、柱距及高度都应模数化。

六、厂房剖面设计

生产工艺对工业建筑剖面设计影响很大,生产设备的体形大小、工艺流程的特点、生产状况、加工件的体量与重量、起重运输设备的类型和起重量等都直接影响工业建筑的剖面形式。厂房立面布置应力求简单,要充分利用建筑物的空间,遵循经济合理及便于施工的原则,每层高度取决于设备的高低、安装的位置、检修要求及安全卫生等条件。具体设计要求是:确定好合理的厂房高度,使其满足生产工艺要求的足够空间。解决好厂房的采光和通风,使其具有良好的室内环境。选择好结构方案和围护结构形式,以满足建筑工业化的要求。

1.车间的±0.00标高设置

确定室内地坪标高(±0.00)就是确定室内地坪相对于室外地面的高差。设此高差的目的是防止雨水浸入室内,同时考虑到单层工业厂房运输工具进出频繁,若室内外高差值过大则出入不便,故一般取150mm。厂房地面标高宜高出室外地面150mm,这样可以防止雨水流入车间。如果室内地面过高,则不但增加土方工作量,而且将造成车间内外地面运输的困难。

通常在地形较平坦的情况下,为便于工艺布置和生产运输,整个厂房地坪采取统一标高。但在山区建厂时,由于地形起伏不同形成复杂的地貌,从经济角度考虑应依山就势,因地制宜。例如:当厂房跨度平行等高线布置,地形坡度又较大时,若工艺条件许可,可将厂房不同跨度的地坪标高分别布置在不同的台阶上,以节省土石方及基础工程量。当厂房跨度垂直等高线布置、地形坡度又较大时,若工艺条件许可,可将同一跨度的地坪分别布置在不同标高的台阶上,也可将局部做成两层。

2.剖面形状和各部分高度的确定

(1)多层厂房的层高。多层厂房的层高按每层所安装设备的外形高度,并考虑到装卸和维修的需要而确定。多层厂房各层的层高应采用300mm的倍数。除地下室外,厂房内的层高不宜超过两种规格。但当构造需要时,可按楼板、地板的结构表面确定各层之间的层高。一般框架或混合结构的多层厂房,层高多采用5.1~5.6m,最低不低于4.5m。每层高度尽量相同,不宜变化过多。

(2)单层厂房的层高。单层厂房的剖面高度指厂房的地坪标高、屋面檐口标高和二次钢梁的标高。单层工业厂房的高度是指由室内地坪到屋顶承重结构最低点的距离,通常以柱顶标高来代表工业厂房的高度。但当特殊情况下屋顶承重结构为下沉式时,工业厂房的高度必须是由地平面至屋顶承重结构的最低点的距离。屋面排水的坡度应在层高的基础上加以计算。设备及安装检修时所需的净空高度指层高减去屋面的结构高度。当结构有二次钢梁时,需考虑二次钢梁与屋面结构之间保持一定的距离,满足设备安装和检修的需要,见图 5-25。

图5-25 剖面示意图

工业建筑高度对造价有直接影响,因此在确定厂房高度时,要注意有效利用和节约空间。为了简化结构、构造和施工,当相邻两跨间的高差不大时,可采用等高跨,虽然增加了用料,但总体还是经济的。基于这种考虑,在多跨工业建筑中,当高差值等于或小于1.2m时不设高差;在不采暖的多跨工业建筑中,高跨一侧仅有一个低跨,且高差值等于或小于1.8m时,也不设置高差。有高差的剖面形式也不利于抗震。

当厂房各跨平行布置并设有高差时,宜尽量将同高跨集中布置,形成高低跨组,避免高低跨间隔布置形成凹凸形的屋顶形式,使构造复杂,低跨处易积雪和灰尘。

(3)对于厂房内局部有特殊设备,为了柱顶标高的统一,通常在厂房一端的空间布置个别高大设备,或降低局部地面标高,如地坑来放置大型设备,以减小厂房空间高度。

3.空间的利用

(1)底层楼梯间休息平台下的空间可作为仓库或通向另一空间的通道,如高度不够时,可适当抬高平台高度或降低平台下部地面的标高,以保证通行净高要求。顶层楼梯间上部的空间,通常可以用作贮藏间,利用顶层上部空间时应注意梯段与贮藏间的净空应大于2.2m,以保证人们通过楼梯间时,不会发生头部碰撞。

(2)工业厂房的层高一般较高,使室内的走廊空间造成一定的浪费。可以利用走廊上部空间设置通风、照明线路和管道。

第四节 结构设计

多层工业厂房多以钢或钢筋混凝土框架结构或框架剪力墙结构为主,层数在5层以下的非地震区也有用混合结构的。而单层工业厂房的结构形式种类比较多用的是排架结构和框架结构两种形式。

排架结构是由柱子、柱基、屋架(屋面梁)构成的一种骨架体系。它的基本特点是把屋架看成一个刚度很大的横梁。屋架(屋面梁)与柱子的连接为铰接,柱子与基础的连接为刚接。每一榀排架之间,通过吊车梁、连系梁(墙梁或圈梁)、屋面板以及支承系统连接,其作用是保证横向排架的稳定。钢筋砼框架结构是一种梁柱结构形式,柱子与屋面梁是刚性节点,柱子与基础的连接亦为刚性节点,目前肉类加工企业普遍使用这种结构形式。

钢结构工业建筑的主要承重构件全部采用钢材制作,这种骨架结构自重轻,抗震性能好,施工速度快,主要用于跨度巨大、空间高、吊车荷载重、高温或振动荷载大的工业建筑。对于那些要求建设速度快、早投产、早受益的工业建筑也采用钢结构。但钢结构易锈蚀,不适合用于温度高、湿度大的肉类加工企业,保护维修费用高,耐久性能较差,防火性能也差。

一、基础

1.扩展基础

(1)扩展基础指柱下钢筋砼独立基础和墙下钢筋砼条形基础。钢筋砼基础具有较大的抗拉、抗弯能力,在多层砖混结构、单层或多层框架结构中常被采用。

柱下基础多做成对称式,但对某些偏心荷载下的柱基,或两相邻柱过近时,也可做成不对称的,即偏心基础。基础剖面可做成台阶式或角锥形。

墙下条形基础一般做成无肋的板,见图 5-26,若地基软弱或较不均匀,可加肋,见图5-27,以调整不均匀沉降。

图5-26 墙下条形基础(无肋)

图 5-27 墙下条形基础(有肋)

(2)扩展式基础所能承受的拉应力是有限度的,如果超过基础截面所具有的抗拉能力则将破坏。独立基础的破坏模式多呈弯曲与冲切两种形态。第一种弯曲破坏:当地基净反力产生的弯曲内力超过了基础的抗弯强度时,则发生弯曲破坏。随荷载增加,底板出现双向弯曲,沿柱边缘和沿基础中心线产生两组相互垂直的裂缝,自底板下向上扩展,但并未达到柱底。这表明最大弯矩在柱边截面和基础中心线截面上。第二种冲切破坏:在柱荷载和地基反力作用下,基础发生从柱边沿45°角到底板穿透冲切角锥体破坏。其原因是破坏面上的主拉应力超过了砼的抗拉强度。

(3)为保证扩展式基础正常工作,除满足构造要求外,还必须在基础底面配置适量钢筋,并使基础有足够的有效高度,具体设计步骤如下:确定基底形状及尺寸,根据《建筑地基基础设计规范》规定的构造要求,初步确定剖面形状及尺寸,验算基础高度(包括变阶处)的冲切强度,如不满足需修改至验算满足为止,计算基础底板内力并配置钢筋,有软弱下卧层时需验算软弱下卧层的承载力,必要时需验算地基变形,不能满足要求时,重新调整基础尺寸,见图 5-28。

图5-28 现浇注构造示意图(单位:mm)

2.扩展基础的构造要求

(1)基础下通常设置砼强度等级为C10垫层,厚度不宜小于70mm,基础砼强度等级不宜低于C20。锥形基础的边缘高度不宜小于200mm,阶梯形基础的每阶高度宜为300~500mm。底板受力钢筋直径不宜小于10mm,间距不宜大于200mm,也不宜小于100mm。墙下钢筋砼条形基础纵向分布钢筋的直径不小于8mm,间距不大于300mm,每延米分布钢筋的面积不小于受力钢筋面积的1/10。

(2)当钢筋砼独立基础的边长和墙下钢筋砼条形基础的宽度大于或等于2.5m时,底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的0.9倍,并均匀交叉布置,见图 5-29。

(3)钢筋混凝土条形基础底板在T形及十字交接处,底板横向受力钢筋仅沿一个主要受力方向通长布置,另一方向的横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度的1/4处,在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置,见图 5-30。

图5-29 独立基础钢筋布置图

图5-30 条形基础钢筋布置示意图

(4)梁柱受力钢筋的锚固长度根据《混凝土结构设计规范》确定。现浇注的基础插筋数目和直径与柱内纵向受力筋相同,插筋的下端宜做成直钩放在基础底板钢筋网上。

(5)角锥形基础边坡坡度不大于1∶3,基础顶部留出平台,每边宽度从柱边起至少为50mm,底部台阶高宽相等,其值大于基础高度的1/4,且不小于200mm。阶梯形基础每阶高度一般为300~500mm。基础总高h≤350mm,用一阶。350<h≤900mm用二阶,h>900mm用三阶。

3.桩基设计

在有的情况下需要考虑设计桩基础,常用于食口加工企业单层框架的桩型有:钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预应力管桩和预制方桩等。桩基础设计包括桩型选择与布置、桩与承台的构造设计、桩基竖向承载力计算、桩基沉降计算、桩基水平承载力与位移计算、承台计算等。

(1)桩的传力特性及支承形式将桩分为端承型桩和摩擦型桩。端承型桩主要靠桩端反力提供支承力,即上部结构荷载通过桩传递到坚硬土层或岩层中。端承型桩又可进一步分为端承桩和摩擦端承桩。

端承桩指在极限承载力状态下桩顶荷载全部由桩端阻力承受的桩,桩身表面与土的摩阻力一般可忽略不计;摩擦端承桩指在极限承载力状态下桩顶荷载主要由桩端阻力承受的桩,这种桩虽然桩侧摩阻力所占份额不大,但设计时还是应该适当考虑。

(2)摩擦型桩主要靠桩与土的摩擦力来提供支承力,即建筑物通过桩将上部结构荷载传递到桩周土体中。摩擦型桩又可分为摩擦桩和端承摩擦桩。摩擦桩指在极限承载力状态下桩顶荷载全部由桩侧摩阻力承受的桩,桩端支承力可以略去不计;端承摩擦桩指在极限承载力状态下桩顶荷载主要由桩侧摩阻力承受的桩,桩端阻力较小,但设计时应该考虑。

(3)按桩的制作方法区分,有预制桩和灌注柱两种。预制桩有钢筋砼预制桩和预制钢管桩。灌注桩具有造价低,适应性强等优点,但在施工时必须严格保证桩身成型和砼浇灌质量。

(4)桩型选择考虑的因素:第一,地质条件是选择桩型时首先要考虑的因素,既要保证所选桩型在已定地质条件和上部结构的要求下是经济有效的;又要使所选桩型在该地质条件与环境条件下施工可行、质量有保证。第二,上部结构特点包括结构形式、底层开间、高低层关系以及刚度和荷载的大小等。这些特点在一定程度上对桩型的选择有重要影响,在选择桩型时需缜密考虑。第三,任何一种桩型施工都必须运用专门的施工机械设备和依靠特定的工艺过程才能实现。因此,在地质条件和环境条件一定的情况下,所选桩型是否能利用现有设备与技术达到预定的目标,以及现场环境是否允许该施工工艺顺利实施,都必须在选型中一一考虑。鉴于建筑物的重要性,通常首选当地比较常用的、施工与设计经验都比较成熟的桩型,如钻孔灌注柱、预应力管桩和人工挖孔桩等。第四,技术经济效果,所选的桩型应具有技术、经济上的优越性。桩型的最后选定应通过对设计方案进行全面的技术经济论证,切忌仅仅只看单桩承载力或一根桩的造价而忽略整个工程的综合经济效益,也不能仅考虑施工速度而忽略环境影响。

(5)单桩竖向承载力设计值确定。

第一,按桩身材料强度确定单桩竖向承载力设计值,对于轴心受压钢筋砼桩:

式中:Ø——稳定系数,对低桩承台,取Ø=1.0;对高桩承台,当桩周为可液化土或地基极限承载力标准值小于50kPa的地基土(或不排水抗剪强度小于10kPa)时,查阅有关资料确定;

 fc——砼轴心抗压强度设计值;

 f′y——主筋的抗压设计强度;

 Ap——桩身截面面积;

 A′s——全部主筋的横截面积。

第二,按土对桩的支承力确定单桩竖向承载力设计值。当桩数不超过三根的桩基,基桩的竖向承载力设计值为

当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时,基桩的竖向承载力设计值为

上述各式中,Qsk、Qpk分别为单桩的总极限侧阻力标准值和总极限端阻力标准值,Qu为静载荷试验确定的单桩竖向极限承载力标准值;γs,γp,γsp分别为桩侧阻抗力分项系数、桩端阻抗力分项系数、桩侧阻端阻综合分项系数,查阅有关资料确定。

(6)单桩竖向极限承载力标准值。首先,一般规定:一级建筑桩基应采用现场静载荷试验,并结合静力触探、标准贯入等原位测试方法综合确定;二级建筑桩基应根据静力触探、标准贯入、经验参数等估算,并参照地质条件相同的试桩资料,综合确定。当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时,应由现场静载荷试验确定;三级建筑桩基,如无原位测试资料时,可利用承载力经验参数估算。采用现场静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时,在同一条件下的试桩数量不宜小于总桩数的1%,且不应小于3根,工程总桩数在50根以内时不应小于2根。其次,静力触探法。根据单桥探头静力触探资料确定砼预制桩单桩竖向极限承载力标准值时,如无当地经验可按下式计算:

式中:u——桩身周长;

 qsik——用静力触探比贯入阻力值估算的桩周第i层土的极限侧阻力标准值;

 li——桩穿越第i层土的厚度;

 α——桩端阻力修正系数;

 qsk——桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值(平均值);

 Ap——桩端面积。

4.桩基的构造要求

(1)同一建筑物的桩基应采用相同的桩径,当建筑物基础平面内的荷载分布差异较大时,可考虑设置不同直径的基桩。确定桩径和桩长时,要兼顾工程中惯用及施工设备条件,以减少施工困难。当桩端坚硬持力层埋深较浅的端承型桩,可考虑大直径的单柱单桩基础;对于摩擦型桩,则宜采用细长桩,以取得桩侧较大的表面积。当桩的承载力取决于桩身强度时,桩身的截面尺寸必须满足设计对桩身强度的要求。

(2)灌注桩的主筋经计算确定,最小配筋率不宜小于0.20%~0.65%。受水平荷载和弯矩较大的桩,配筋长度通过计算确定。桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时,配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土层或液化土层。桩径大于600mm的钻孔灌注桩,构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。灌注桩不应低于C20,扩底灌注桩的扩底直径,不大于桩身直径的3倍。在承台及地下室周围的回填中,应满足填土密实性的要求。主筋的砼保护层厚度不小于35mm,水下灌注砼不得小于50mm。

(3)预制桩的主筋经计算确定,打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%,静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%。预制桩的桩身配筋应按吊运、打桩及桩在建筑物中的受力条件计算确定。主筋直径不宜小于14mm,打入桩桩顶2~3d长度范围内箍筋应加密,并设置钢筋网片。预制桩的砼强度等级不低于C30,预应力桩不低于C40。预应力砼离心管桩的外径不宜小于300mm。预制桩的砼强度等级不宜低于C30,预应力砼桩的砼强度等级不宜低于C40,预制桩的纵向钢筋的砼保护层厚度不宜小于30mm。预制桩的分节长度应根据施工条件及运输条件确定,接头不宜超过两个,预应力管桩接头数量不宜超过四个。

(4)承台的宽度不应小于500mm,边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长,且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150mm。对于条形承台梁,桩的外边缘至承台梁边缘的距离不小于75mm,承台的最小厚度不应小于300mm。承台砼强度等级不应低于C20,纵向钢筋的砼保护层厚度不小于70mm,当有砼垫层时,不小于40mm。

(5)矩形承台配筋按双向均匀通长布置,钢筋直径不宜小于10 mm,间距不宜大于200mm;对于三桩承台,钢筋按三向板带均匀布置,且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内。承台梁的主筋除满足计算要求外,不宜小于12mm。桩顶嵌入承台的长度对于大直径桩不宜小于100mm,对于中等直径桩不宜小于50mm。砼桩的桩顶主筋应伸入承台内,其锚固长度不宜小于30倍主筋直径,对于抗拔桩基不宜小于40倍主筋直径。预应力砼桩可采用钢筋与桩头钢板焊接的连接方法。

(6)为传递、分配柱底剪力、弯矩,增强整个建筑物桩基的协同工作能力,柱下单桩宜在桩顶两个互相垂直方向上设置连系梁。两桩桩基承台,在其长向的抗剪、抗弯能力较强,一般无须设置承台之间的连系梁。在其短向抗弯刚度较小宜设置连系梁。考虑到在地震作用下,建筑物各独立承台之间所受剪力、弯矩是非同步的,纵横方向均宜设置连系梁,利用承台之间的连系梁进行传递和分配十分有利。在季节性冻土及膨胀土地区,其承台埋深度宜低于冰冻线。

(7)为有利于直接传递柱底剪力、弯矩,连系梁顶面宜与承台顶位于同一标高。连系梁的截面尺寸一般以柱底剪力作用于梁端,按受压确定其截面尺寸,根据受拉确定配筋。连系梁宽度不宜小于250mm,其高度可取承台中心距的1/15~1/10,以保证其出平面外的刚度。连系梁配筋应根据计算确定,最小配筋不宜小于412,并应按受拉要求锚入承台。

(8)单层工业厂房的外墙仅起围护作用,为避免柱与墙的不均匀沉降,宜将承台连系梁作为填充墙的基础梁,墙身一般砌筑在基础梁上,宜将该基础梁与框架柱面齐平,以减少车间内部的阴阳角。考虑基土回填需要用压路机压实,基础梁可留下施工缝二次施工,即放在回填土完成以后再加以施工。

(9)基础梁的搁置方式依基础的埋深不同而不同,为了避免影响开门及满足防潮要求,基础梁顶面标高应低于室内地坪50~100mm,高于室外地坪100~150mm。基础梁一般直接搁置在杯形基础的杯口上,但当基础埋置较深时,可采取加垫块、设置高杯口基础或在柱子适当部位加设牛腿等措施,见图 5-31。由于地基会发生不均匀沉降,加之寒冷地区基 础梁下的土壤冻胀将对基础梁产生反拱作用,因此在基础梁底部应留有50~150mm的空隙。同时应在基础梁两侧铺设厚度≥300mm的松散材料,如矿渣、干砂等,以防地基土冻胀将基础梁和墙体顶裂,见图 5-32。

图5-31 基础梁搁置方式

图5-32 基础梁防冻方案

5.关于沉降问题

地基设计包括承载力计算和沉降计算两部分,地基计算应满足承载力有关规定,但同时应保证地基沉降值不大于允许值,这是一个非常重要的原则,基础设计是否合理可根据沉降计算或实测结果来验证。一般有两种情况不需要验算沉降:一是承载力满足后沉降肯定小,可以不必进行验算,例如端承桩基础以及规范中给出的根据上部结构、地基条件和地基承载力等参数确定的不作变形验算的建筑物;另一种是对沉降没有严格要求的地基,例如一般路堤和砂石材料堆场等地基。对于在深厚软黏土地基上的建筑物,其沉降量和差异沉降量的控制尤为重要,千万不可忽视。

6.桩基施工

(1)灌注桩在施工前,宜进行试成孔。成孔设备就位后,必须平正、稳固,确保在施工中不发生倾斜、移动。桩架或桩管上应设置控制深度的标尺,以便在施工中进行观测记录。摩擦桩以设计桩长控制成孔深度;端承摩擦桩必须保证设计桩长及桩端进入持力层深度;当采用锤击沉管法成孔时,桩管入土深度控制以标高为主,以贯入度控制为铺。端承型桩当采用钻(冲)、挖掘成孔时,必须保证桩孔进入设计持力层的深度;当采用锤击沉管法成孔时,沉管深度控制以贯入度为主,设计持力层标高对照为辅。成孔施工的允许偏差见《建筑桩基技术规范》。

(2)灌注桩加劲箍宜设在主筋外侧,主筋不设弯钩,弯钩不得向内圆伸露,以免妨碍导管工作。钢筋笼的内径比导管接头处的外径大100mm以上,主筋的保护层允许偏差为:水下浇筑砼桩±20mm,非水下浇筑砼桩±10mm。粗骨料可选用卵石或碎石,其最大粒径对于沉管灌注桩不宜大于50mm,并不得大于钢筋最小净间距的1/3。检查成孔质量合格后尽快浇筑砼。桩身砼必须留有试件,直径大于1m的桩,每根桩有一组试块,且每个浇筑台班不得少于一组,每组3件。

(3)泥浆护壁成孔灌注桩,泥浆制备选用高塑性黏土或膨润土。根据施工机械、工艺及穿越的土层进行配比设计。施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上,在受水位涨落影响时,泥浆面高出最高水位1.5m以上。在清孔过程中,应不断置换泥浆,直至浇筑水下砼。浇筑砼前,孔底500mm以内的泥浆比重小于1.25,含砂率8%,黏度28s。在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施,废弃的泥浆按环境保护的有关规定处理。

(4)正反循环钻孔灌注桩的施工,孔机具及工艺,对孔深大于30m的端承型桩,宜采用反循环工艺成孔或清孔。泥浆护壁成孔时,孔口宜采用护筒。在松软土层中钻进,应根据泥浆补给情况控制钻进速度;在硬层或岩层中的钻进速度以钻机不发生跳动为准。为保证钻孔的垂直度,在钻机的钻头和钻具上相应地应设置导向装置和扶正器。钻进过程中如发生斜孔、塌孔和护筒周围冒浆时,应停钻采取相应措施后再行钻进。钻孔达到设计深度,灌注砼之前,孔底沉渣厚度应符合下列规定:端承桩≤50mm,摩擦端承、端承摩擦桩≤100mm,摩擦桩≤300mm,若不满足上述要求,应进行换浆和清孔。

(5)水下砼浇灌时,钢筋笼吊装完毕进行隐蔽工程验收,合格后即浇筑水下砼。水下砼坍落度宜为180~220mm;水泥用量每m3不少于360kg。水下砼的含砂率宜为40%~45%,并宜选用中粗砂,粗骨料的最大粒径<40mm。为改善和易性和缓凝,水下砼宜掺外加剂。导管壁厚不宜小于3mm,直径宜为200~250mm;直径制作偏差不应超过2mm,导管底管长度不宜小于4m,接头宜用法兰或双螺纹方扣快速接头。导管提升时,不得挂住钢筋笼,使用前应试拼装、试压,试水压力为0.6~1Pa。使用的隔水栓应有良好的隔水性能,保证顺利排出。

(6)水下砼灌注时,为使隔水栓能顺利排出,导管底部至孔底的距离宜为300~500mm,桩直径小于600mm时可适当加大导管底部至孔底距离。应有足够的砼储备量,使导管一次埋入砼面以下0.8m以上。导管埋深宜为2~6m,严禁导管提出砼面,应有专人测量导管埋深及管内外砼面的高差,填写水下砼浇筑记录。水下砼必须连续施工,每根桩的浇筑时间按初盘砼的初凝时间控制,对浇筑过程中的一切故障均应记录备案。控制最后一次灌注量,桩顶不得偏低,应凿除的泛浆高度必须保证暴露的桩顶砼达到强度设计值。

(7)砼预制桩达到设计强度的70%方可起吊,达到100%才能运输。堆放层数不宜超过四层。砼预制桩的接桩有焊接、法兰接及硫磺胶泥锚接三种,前两种可用于各类土层,硫磺胶泥锚接适用于软土层,且对一级建筑桩基或承受拔力的桩宜慎重选用。接桩材料应符合下列规定:焊接接桩的钢板宜用低碳钢,焊条宜用E43。法兰接桩的钢板和螺栓宜用低碳钢。硫磺胶泥锚接桩的硫磺胶泥配合比应通过试验确定,其物理力学性能指标应符合GMP食品安全生产规范要求。采用焊接接桩时,先将四角点焊接固定,然后对称焊接,并确保焊缝质量和设计尺寸。

(8)预制桩打入时桩帽或送桩帽与桩周围的间隙为5~10mm,锤与桩帽,桩帽与桩之间加设弹性衬垫,如硬木、麻袋、草垫等,桩锤、桩帽或送桩和桩身在同一条中心线上,桩插入时的垂直度偏差不得超过0.5%。打桩顺序:当一侧毗邻建筑物时,由毗邻建筑物处向另一方向施打,宜先深后浅,先长后短。

(9)桩停止锤击的控制原则如下:桩端位于一般土层时,以控制桩端设计标高为主,贯入度可作参考。桩端达到坚硬、硬塑的黏性土、中密以上粉土、碎石类土、风化岩时,以贯入度控制为主,桩端标高可作参考。贯入度已达到而桩端标高未达到时,继续锤击3阵,按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数值加以确认,必要时通过试验与有关单位会商确定。当遇到贯入度剧变,桩身突然发生倾斜、位移或有严重回弹,桩顶或桩身出现严重裂缝、破碎等情况时,应暂停打桩,分析原因,采取相应措施。

(10)静力压桩适用于软弱土层,当存在厚度大于2m的中密以上砂夹层时,不宜采用静力压桩。压桩机根据土质情况配足额定重量,桩帽、桩身和送桩的中心线重合,压同一根(节)桩应缩短停顿时间。

(11)桩位允许偏差:按标高控制的桩,桩顶标高的允许偏差为+50~+100mm,桩斜度的偏差,不得大于倾斜角正切值的15%。

(12)独立桩基承台,施工顺序宜先深后浅。承台砼应一次浇筑完成,砼入槽宜用平铺法。大体积承台砼施工,采取有效措施防止温度应力引起裂缝。绑扎钢筋前必须将灌注桩桩头的浮浆部分或锤击面破坏部分(预制砼桩)去除,并确保桩体埋入承台长度符合设计要求,钢管桩应焊好桩顶连接件。

二、上部结构

(1)用于工业厂房的结构,按所用材料区分有三种:第一种混合结构,用砖柱承重,钢筋砼屋架或木屋架或轻钢屋架。砖混结构用于小厂的厂房建筑或一般的贮藏、运输等建筑。第二种钢筋砼结构,构件由钢筋砼制成,在大型食品生产企业中应用较普遍。第三种钢结构,厂房的柱、梁和屋架由各种型钢组合而成,主要用于大跨度建筑和高层建筑。承重结构、基础、柱、楼板、屋盖等应优先选用钢筋混凝土结构。室内无气流死区并保证温湿度在空间内均衡分布的光平顶棚结构形式,能最大限度地满足生产的要求。厂房的承重结构设计成无孔洞的。一般的生产车间不做吊顶,这是因为难于保证其密闭性。在裸露的金属结构上要涂防锈的涂层,埋入件应仔细地涂刷油漆或镀锌。轻钢结构适用于大面积单层厂房,工厂化制作,现场安装,施工速度快,但不适用于食品生产企业,因为食品生产企业的生产过程散发大量的蒸汽和湿气,处在带水环境下作业,绝大部分车间的湿度达到90%~95%,钢结构容易生锈,锈水污染产品会导致违反食品的卫生管理条例。

(2)工业厂房常用的结构形式有两种,即排架结构和框架结构。排架结构由屋面梁或屋架、柱和基础组成,柱与屋架铰接,而与基础刚接。排架结构是目前单层厂房结构的基本形式,跨度可超过30m,高度可达20~30m,吊车吨位可达150t或更大。框架结构由板、梁、柱组成的结构体系,在多层房屋中,它们形成多层多跨框架,框架可以是等跨的或不等跨的,层高相等或不相等的。无论是多层工业厂房还是单层工业厂房,框架结构在食品生产企业是应用最为广泛的结构形式。厂房的定位轴线分为横向定位轴线和纵向定位轴线两种,与横向框架平行的定位轴线称为横向定位轴线;与横向框架垂直的定位轴线称为纵向定位轴线。通常把横、纵两个方向的定位轴线在平面上形成的有规律的网格称为柱网。一般在纵横定位轴线的相交处设柱子,工业厂房的柱网尺寸由柱距和跨度组成。两相邻横向定位轴线间的距离为柱距,单层厂房的柱距应采用6m数列,如6m,12m,一般情况下均采用6m。两相邻纵向定位轴线间的距离为跨度。单层厂房的跨度≤18m时,取3m数列,如9m、12m、15m、18m,食品生产企业厂房的单跨跨度一般都小于18m。从结构上看,柱网应规则、整齐,且每个楼层的柱网尺寸应相同,要能形成由板→次梁→框架梁→框架柱→基础组成的传力体系,且使之直接而明确。在需要中间走道的建筑中,沿房屋的纵向可以布置两排柱子。

(3)就承受竖向荷载而言,由于楼板或屋面板布置方式不同,有主要承重框架和非主要承重框架之分。如楼板(或次梁)支承在横向框架上,横向框架成为主要承重框架,纵向框架为非主要承重框架;若楼板(或次梁)支承在纵向框架上情况则相反,纵向框架成为主要承重框架,横向框架为非主要承重框架,在一个结构中应当布置成统一的承重体系。如果采用双向板,则双向框架都是承重框架。

就承受水平荷载而言,两个方向的框架分别抵抗与框架方向平行的水平荷载。在非地震区,矩形平面建筑纵向的受风面积小,纵向框架的抗侧刚度要求较低,在多层框架结构中,纵向框架的梁柱连接可以做成铰接,但是在地震区的多层建筑中,两向框架的梁柱连接都必须做成刚接。由于无论是纵向还是横向,建筑物质量是相同的,地震作用也相近,因而抗震结构中,两个方向的框架的总抗侧刚度应当相近。

(4)在确定框架的组成及梁柱截面尺寸时,要综合考虑上述因素,既要考虑楼板的合理跨度及布置,又要考虑抗侧刚度的要求。例如在矩形平面结构中,每榀横向框架柱子数目少,将横向框架布置成主要承重框架有利于提高横向框架的抗侧刚度。

框架梁、柱的截面尺寸,应该由承载力及抗侧刚度要求决定。但是在内力、位移计算之前,就需要确定梁柱截面,通常是在初步设计时由估算或经验选定截面尺寸,然后通过承载力及变形验算最后确定。

(5)单层框架的纵向柱距通常取6m,横向柱距视生产和使用功能情况而定,有6m、9m、12m、18m等,取3m的倍数。梁截面尺寸主要是要满足竖向荷载下的刚度要求。主要承重框架梁按“主梁”估算截面,一般取梁高hb为(1/10~1/18)Lb,Lb为主梁计算跨度,同时hb也不宜大于净跨的1/4。主梁截面宽度bb不宜小于hb/4。非主要承重框架的梁可按“次梁”要求选择截面尺寸,一般取梁高hb为(1/12~1/20)Lb。当满足上述要求时一般可不验算挠度。增大梁截面高度可有效地提高框架抗侧刚度,但是增加梁高必然增加楼层或房屋的层高,此外,在抗震结构中,梁截面过大也不利于抗震延性框架的实现。因此,选取梁高的问题要进行综合考虑。单层和多层厂房的层高分别为6m和4.8m。食品生产企业的楼面负荷按1 500~2 000kg/m2算的,冷库负荷2 500~3 000kg/m2

(6)柱截面尺寸可根据柱子可能承受的竖向荷载估算。在初步设计时,一般根据柱支承的楼板面积及填充墙数量,由单位楼板面积重量(包括自重及使用荷载)及填充墙材料重量计算一根柱的最大竖向轴力设计值Nv,在考虑水平荷载的影响后估算柱子截面面积Ac。根据经验,框架柱截面不能太小,非抗震设计时,矩形柱截面短边边长bc≥250mm,抗震设计时bc≥300mm,圆柱截面直径≥350mm,而且柱净高与截面长边边长hc之比宜大于4。单层工业厂房柱子的轴压比通常都能满足要求。

(7)多层厂房柱网选择由生产工艺和是否经济合理等因素来决定。多层厂房的总宽度由于受到自然采光和通风的限制,一般不宜超过24m。若跨度为9m,厂房中间不设柱子,所用的梁断面尺寸很大不经济,故常用跨度控制在6m左右。采用内廊式多层厂房,房间的进深采用6.0m、6.6m和6.9m,走廊宽度采用2.4m和3.0m。

多层厂房的柱距采用6m,采用6m×6m方格式柱网。也有一些工厂为满足工艺布置和设计需要采用较大的柱网尺寸,如9m×9m,9m×12m,6m×15m等。

三、二次钢梁结构

在肉类食品生产企业,用于承受白条肉屠宰线轨道及设备荷载的钢梁称为二次钢梁。二次钢梁通常用钢结构制作,它搁置在钢筋砼框架柱的牛腿上,轨道及设备荷载传递给二次钢梁,二次钢梁通过框架柱牛腿将荷载传递给框架柱,因此,二次钢梁是简支梁受弯构件。

1.二次钢梁的强度要求

吊挂的畜禽屠体,轨道及设备固定在二次钢梁的下翼缘,其中有的钢梁集中荷载(最不利工况)达10t多,因此,按照跨度及荷载大小的不同,应对二次钢梁分别进行计算,以满足强度的要求。

(1)二次钢梁可根据具体情况选择H型钢或工字钢,按照钢结构的设计规范进行设计计算。跨度较大的二次钢梁需要拼接,无论采用焊缝连接还是螺栓连接,都要通过计算出具结构大样,标明焊缝长度、宽度和高度,螺栓数量和规格,施工操作时要按检验批规定进行检测,检查施工质量是否符合设计要求。

钢结构的连接材料手工焊接采用的焊条,应符合《碳钢焊条》或《低合金钢焊条》的要求,选择的焊条型号应与主体金属力学性能相适应。对直接承受动力荷载或振动荷载的结构,宜采用低氢型焊条。普通螺栓应符合《六角头螺栓》的要求。高强度螺栓应符合《钢结构用高强度大六角头螺栓》、《钢结构用高强度大六角螺母》的要求。圆柱头焊钉(栓钉)连接件的材料应符合标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》的要求。铆钉应采用《标准件用碳素钢热轧圆钢》中的BL2或BL3号钢制成。

(2)焊接连接焊缝质量等级与其受力情况有关,受拉焊缝的质量等级要高于受压或受剪的焊缝;受动力荷载的焊缝质量等级要高于受静力荷载的焊缝。凡对接焊缝,除非作为角焊缝考虑的部分熔透的焊缝外,一般都要求熔透并与母材等强,并需要进行无损探伤。对接焊缝的质量等级:受拉时应不低于二级;受压时宜为二级。需要计算疲劳的构件,对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝,其质量等级:受拉时应为一级;受压时应为二级。角焊缝一般不进行无损探伤,但对外观缺陷等级可按实际需要选用二级或三级。

(3)螺栓和铆钉连接应确保普通螺栓或铆钉的杆轴不致在剪力和拉力联合作用下被破坏。承压型连接高强螺栓的预拉力与摩擦型连接高强螺栓相同。因高强螺栓承压型连接的剪切变形比摩擦型大,只适于承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构中。

每一杆件在节点以及拼接接头的一端,螺栓或铆钉数量不宜少于两个。摩擦型连接的高强螺栓的孔径比螺栓公称直径大1.5~2.0mm;承压型连接的高强螺栓的孔径比螺栓公称直径大1.0~1.5mm。

2.二次钢梁的刚度要求

(1)二次钢梁在简支受力状态下,下翼缘受拉,上翼缘受压。设计时首先要考虑的是受弯构件整体稳定的问题:梁整体失稳时,将发生较大侧向弯曲和扭转变形,为了提高梁的稳定承载力,其端支承处都应采取构造措施,防止端部截面的扭转。当有铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连、能阻止受压翼缘的侧向位移时,可不必计算梁的整体稳定性。对于其他情况,要计算梁的整体稳定性。设计中通过设置支撑,连系杆件予以解决整体稳定问题,同时结合照明灯具的布置,电缆桥架的布置综合考虑,做到既解决钢结构的支撑问题,又解决照明和车间内部的美观问题。其次要考虑受弯构件局部稳定问题:有局部压应力(σc≠0)的梁,应按构造配置横向加劲肋,在弯曲应力较大区格的受压区增加配置纵向加劲肋。局部压应力很大的梁,宜在受压区配置短加劲肋。任何情况下,腹板计算高度与腹板厚度的比值均不超过250。梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处,宜设置支承加劲肋。

(2)进口设备对轨道的平整度要求较高,要求轨道标高的相对误差不超过±5mm,因此对二次钢梁的变形提出了高要求。钢结构设计时需对二次钢梁进行变形验算,如变形值超过进口设备的要求时,可用两种方法解决:一是加大二次钢梁的断面;二是设置二次钢梁的吊点,将部分荷载通过吊点传递到屋面结构的梁上。究竟采用哪种方法,需要进行技术经济分析,采用建筑成本低廉的办法。在二次钢梁下方增加钢柱支撑的方法不可取,因为该支柱影响工艺生产,还影响了建筑美观。

3.二次钢梁的构造要求

(1)支承二次钢梁的牛腿有钢牛腿和钢筋砼牛腿两种。钢牛腿采用预埋钢板和钢板焊接而成,由于钢牛腿容易生锈,锈水污染食品不符合食品卫生要求,同时成本较高,现已很少采用。钢筋砼牛腿连同框架柱同时设计,同时施工,它克服了钢牛腿的缺点,目前较为常用。

(2)由于二次钢梁处于湿度、水汽极大的环境下工作,因此钢结构的防锈问题应加以注意,做不好这项工作,将有锈蚀的黄水污染食品影响肉产品质量。基于此,宜采用二次钢梁热镀锌的工艺。热镀锌工艺较手工涂刷工艺质量好,防锈寿命长,手工涂刷现场缺少喷砂、抛丸除锈设备,除锈工作不到位,手工涂刷容易出现质量通病。

(3)二次钢梁钢材宜用Q235钢,承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。二次钢梁施工时,需提供型钢的质保书,焊接或螺栓连接检测合格证明,热镀锌工艺按热镀锌验收规范执行。

四、设备基础

1.设备基础设计与施工

设备基础设计前,必须查明设备的重量,振动荷载,设备的几何尺寸和设备基础的其他特殊要求,同时必须查明设备所在位置的地基承载能力是多少,能否满足设备基础的强度要求和沉降要求。

(1)设备基础分为两类:一类是小型设备基础,其自身重量和荷载不大,基础支承于车间砼地面上已能满足要求。在施工时注意配合留好水、电、排水、自动控制的管线,正确地预留安装用的预埋件、螺栓、孔洞等。另一类是大、中型设备基础,因其自身重量或荷载较大,必须专门设计这类设备基础。

(2)设计设备基础时,应说明±0.00相当于绝对标高是多少,以确定基础的标高,画出基础平面位置图及基础构造图,说明设备基础的位置,以满足工艺流水线的使用要求。还应说明设备基础建在哪一层基土上,表明持力层的强度。如遇到不完整的持力层土层或风化岩,则要提出详细的处理方案。如设备基础必须由桩基础来支承,则按桩基础进行设计。

(3)当设备基础与地下设施之间或设备基础与柱基础之间底部标高不相同时,其高低差与水平所成的倾角为:砂岩,α≤60°,见图5-33(a);粉质黏土,α≤45°,见图 5-33(b)。如果不能满足上述要求时,应加C10块石砼垫层处理,见图 5-33(c)。

图5-33 设备基础与地下设施示意图

(4)有些车间靠柱边有设备基础,当它们的基槽柱基础施工完成后才开挖时,为防止施工时滑坡而扰动柱基础的地基土层,应与工艺设计人员协商,使设备基础与柱基础保持一定的距离,如设备基础的位置不能移动时,可将柱基础做成高杯口基础,见图 5-34。在设备基础与结构框架柱基础施工时,应遵循以下原则:先做深的基础,后做浅的基础,防止对相邻基础的扰动。

图5-34 设备基础与柱基础的处理

(5)每一温度缝区段的基础,必须一次浇灌砼,不得间隔,不得留施工缝。基础底板及侧壁上的预留孔为埋设盖板梁、柱及管道支架所需,施工时可根据条件与安装部门共同研究采用一次预埋。基础外壁均刷冷底子油一遍,热沥青两遍,埋于土中的排水管须刷沥青两遍。基础施工时应与设备、电气、水道、通风等专业图纸配合进行。

(6)对于贯穿壁厚的预留孔,为防止地下水渗入,须在外侧加做保护层,保护层应与基础同时施工,见图 5-35。基础底板及侧壁上的钢筋在遇到预留孔洞处按具体情况切断弯入混凝土内,见图 5-36。基础顶面的二次灌浆层用不低于C20细石砼,二次灌浆层厚≥100 mm时应在浇灌层范围内预留插筋直径6@200,一端插入砼中200mm,露出砼表面较灌浆层低20mm,当安装设备垫板碰钢筋时,可将钢筋弯折。底板及侧壁上预留孔待预埋件安装后,也用C20细石砼灌实,砼应采用膨胀水泥以保证与原砼结合密实。

图5-35 保护层与基础示意图

图 5-36 基础底板及侧壁上的钢筋处理

(7)基础需进行沉降观测,设计沉降观测点布置图。观测工作应自基础拆除模板后开始,在设备安装前后及投产期间经常观测至沉降稳定为止。在车间内适当布置固定水准点以备观测之用。基础及地脚螺栓的允许偏差值为:基础顶面标高,-20mm;地脚螺栓中心距±3mm,顶面标高±10mm,预埋套筒锚板中心距±5mm;顶面标高±10mm。

(8)浇灌砼时必须振捣密实,加强养护,同时在施工中做好降排水工作。钢筋的搭接宜优先采用焊接,当采用绑扎时搭接长度不小于48d,同一截面内钢筋的接头面积应满足现行施工验收规范要求。钢筋的锚固长度为40d。钢筋的保护层:梁及壁厚≤300mm时为25mm,壁厚>300mm时为35mm,平台板为20mm,基础底板为35mm。当钢筋与预埋管相碰时将钢筋绕过预埋管。

(9)产生强烈振动的车间应有防止振动传播的措施。噪声与振动强度较大的生产设备应安装在单层厂房或多层厂房的底层,对振幅、功率大的设备应设计减振基础。

2.进口打毛机设备基础设计举例

进口打毛机设备长 3 100mm、宽1 650mm、高2 100mm,自重及振动荷载共17t,共有 两台,进口打毛机串联于进口屠宰白条线上,其位置及标高必须正确。在打毛机与设备基础之间需设置一不锈钢水池,长3 100mm、宽1 300mm、高300mm。每台设备基础采用实心砼墩基,墩基上设置钢筋砼立柱250mm×2 500mm,高800mm,共8只,用于支撑打毛机,见图 5-37。浇筑墩基砼时要预留下水管道。

图5-37 进口打毛机设备基础

第五节 建筑节能技术

建筑节能技术包括土建的保温节能技术和水、电、汽节能技术两个部分。

一、土建保温节能技术

1.屋面保温节能

(1)屋面板状材料保温层有聚苯乙烯泡沫塑料类、硬质聚氨酯泡沫塑料、泡沫玻璃、微孔混凝土类、膨胀蛭石(珍珠岩)制品。板状材料进场后,应对其密度、导热系数、强度、含水率等进行试验检查。屋面板状材料保温层施工工艺流程:清理基层→铺设保温层→抹找平层。

干铺板状保温层直接铺设在结构层或隔汽层上,紧靠需隔热保温的表面,铺平、垫稳;分层铺设时,上、下两层板块接缝应相互错开,板间的缝隙应用同类材料的碎屑嵌填密实。粘贴的板状材料保温层应砌严、铺平,分层铺设的接缝要错开;胶黏剂应视保温材料的性能选用;板缝间或缺棱掉角处应用碎屑加胶结材料拌匀填补密实。用沥青胶结材料粘贴时,板状材料相互之间和基层之间均应满涂(或满蘸)热沥青胶结材料,以便相互粘贴牢固;热沥青的温度为160~200℃。

用砂浆铺贴板状保温材料时,可用1∶2水泥砂浆粘贴,板间缝隙应用水泥或保温砂浆填实并勾缝;保温砂浆配合比为水泥∶石灰∶同类保温材料碎粒=1∶1∶10。细部处理应符合质量验收要求。

(2)保温屋面除了使用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料或泡沫玻璃等轻质材料以外,还使用松散保温材料,主要有工业炉渣、膨胀蛭石及膨胀珍珠岩等。松散保温材料进场后应对密度、粒径进行检查,并检查含水率是否符合设计要求。施工工艺流程:清理基层→弹线找坡→铺设保温层→抹找平层。

铺设松散保温层(工业炉渣、膨胀蛭石保温层、膨胀珍珠岩保温层),应经筛选,严格控制粒径和含水率。在屋面上每隔1m摆放与保温层同厚的木条控制厚度,松散保温材料应分层铺设,适当压实;每层铺设的厚度不宜大于150mm,其压实的程度及厚度应根据设计要求经试验确定;压实后不得直接在保温层上推车或堆放重物。松散保温层应干燥,含水率不得超过设计规定,否则应采取干燥措施或排汽措施。遇下雨或5级以上的风时不得铺设松散保温层。

排气管和构筑物穿过保温层的管壁周边和构筑物的四周,应预留排气口;女儿墙根部与保温层之间应设温度缝,缝宽以15~20mm为宜,并应贯通到结构基层;保温层的分格缝应符合设计要求和施工规范的规定。

保温层施工验收合格后,及时进行找平层施工。铺抹找平层时,可在松散保温层上铺一层塑料薄膜等隔水物,以阻止砂浆中水分被吸收,造成砂浆中缺水而强度降低和降低保温层的保温性能。为防止倒砂浆时挤走保温材料,抹找平层时,先用竹筛或钉有木框的铅丝网覆盖,然后将找平层砂浆倒入筛内,摊平后,取出筛子,找平抹光即可。

松散保温材料在运输中应防水、防散漏,严禁踩踏。产品应按标号、等级在室内堆放,堆放场地应平整、干燥。保温层施工完成后,应及时铺抹水泥砂浆找平层,以减少受潮和进水,尤其在雨季施工,应及时采取覆盖保护措施。

(3)屋面整体保温层常用的材料包括沥青膨胀珍珠岩及聚氨酯硬泡体。沥青膨胀珍珠岩整体保温材料表观密度为500kg/m3,导热系数为0.1~0.2W/(m·K),强度为0.6~0.8MPa。膨胀珍珠岩:以大颗粒为宜,容重为100~120kg/m3,含水率不大于10%,沥青为60号石油沥青。

施工工艺流程:清理基层→拌和→铺设保温层→抹找平层。沥青膨胀珍珠岩配合比为(重量比)1∶(0.7~0.8)。拌和时,先将膨胀珍珠岩散料倒在锅内加热并不断翻动,预热温度宜为100~120℃。然后倒入已熬好的沥青中拌和均匀;沥青在熬制过程中,要注意加热温度不应高于240℃,使用温度不宜低于190℃;沥青与膨胀珍珠岩宜用机械进行拌和,拌和以色泽均匀一致、无沥青团为宜。铺设保温层时,应采取“分仓”施工,每仓宽度为700~900mm,可采用木板分隔,控制宽度和厚度。保温层的虚铺厚度和压实厚度应根据试验确定。沥青膨胀珍珠岩压实抹平并进行验收后,应及时施工找平层,找平层初凝后洒水养护。

喷涂聚氨酯硬泡体保温层施工时,气温应在15~35℃,风速不超过5m/s,相对湿度应小于85%,以免影响聚氨酯硬泡体的质量。根据保温层的厚度,一个施工作业面可分几遍喷涂完成,当日的施工作业面必须当日连续喷涂施工完毕。

聚氨酯硬泡体保温材料两组分液体原料(多元醇和异氰酸酯)与发泡剂必须按设计配比准确计量;投料顺序不得有误,混合应均匀,热反应应当充分,输送管路不得渗漏,喷涂应连续均匀;喷涂时,喷枪运行应均匀,使发泡后的表面平整,在完全发泡前应避免上人踩踏。聚氨酯硬泡体保温层施工完后立即进行保护层施工。

2.外墙保温节能

(1)外墙保温有以下几种做法:第一,是以聚苯乙烯泡沫塑料板或挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板为保温隔热层,采用黏结方式,辅以锚栓固定于基层墙面,并以聚合物砂浆复合玻纤网格布作防护层,涂料饰面外墙的内保温系统。第二,是以胶粉聚苯颗粒保温浆料(以下简称保温浆料)作保温隔热层,用现场抹灰方式固定于基层墙面,并以抗裂砂浆复合玻纤网格布作防护层,涂料或贴面砖饰面外墙的内保温系统。第三,是以腹丝非穿透型钢丝网架聚苯板为保温隔热层,用机械固定件与基层墙体固定,并在钢丝网架聚苯板表面做砂浆防护层,涂料或面砖饰面外墙的外保温系统。第四,是以岩棉板作保温隔热层,采用机械固定件将岩棉板固定于基层墙体,并以保温浆料找平,抗裂砂浆复合玻纤网格布作防护层,涂料饰面外墙的外保温系统。

(2)施工工艺流程:基面准备→墙面测量、弹线、挂线→材料准备→配胶黏剂→粘贴翻包玻纤网格布。

外墙传热系数的计算以及聚苯板厚度的选用应符合《居住建筑节能设计标准》。对轻质材料墙体以及原有建筑的墙体保温改造,应对胶黏剂与墙体基面的黏结强度或机械锚固件的拔出力进行实测,以便具体设计外保温系统同墙体基面的连接方案。锚固件数量:标高在50m以下的不宜少于4个/m2

施工时,弹控制线,挂基准线,配制聚合物砂浆胶黏剂,粘贴翻包网格布,粘贴聚苯板,当采用黏结方式固定聚苯板时,粘贴方式有点框法和条粘法。点框法适用于平整度较差的墙面,应保证黏结面积不小于40%,加强处参见其工程设计;条粘法适用于平整度较好的墙面,不得在聚苯板侧面涂抹胶黏剂。排板时按水平顺序排列,上下错缝粘贴,阴阳角处应做错茬处理。锚固件固定至少在胶黏剂使用24h后进行,进墙深度不得小于设计要求。拧入或敲入锚固钉、钉头和圆盘不得超出板面。配制抹面砂浆,机械两次搅拌均匀。聚苯板安装完毕检查验收后进行聚合物砂浆抹灰。抹灰分底层和面层两次。在聚苯板面抹底层抹面砂浆,厚度2~3mm。同时将翻包网格布压入砂浆中。门窗口四角和阴阳角部位所用的增强网格布随即压入砂浆中。贴压网格布。将网格布绷紧后贴于底层抹面砂浆上,由中间向四周把网格布压入砂浆的表层,严禁网格布褶皱。在底层抹面砂浆凝结前再抹一道抹面砂浆罩面,厚度1~2mm,仅以覆盖网格布、微见网格布轮廓为宜。面层砂浆切忌不停揉搓,以免形成空鼓。

(3)胶粉聚苯颗粒保温砂浆外墙保温施工工艺流程:配制砂浆→基层墙面处理→涂刷界面砂浆→吊垂直、套方、贴饼冲筋→保温浆料施工→做分格线→抹抗裂砂浆,铺贴玻纤网格布→特殊部位加强→涂刷高分子乳液防水底层涂料→刮柔性耐水腻子。

界面砂浆的配制:水泥∶中砂∶界面剂=1∶1∶1(重量比)。胶粉聚苯颗粒保温浆料的配制:先将35~40kg水倒入砂浆搅拌机内,然后倒入一袋25kg胶粉料搅拌3~5min后,再倒入一袋200L聚苯颗粒继续搅拌3min,搅拌均匀后倒出。该浆料应随搅随用,在4h内用完。抗裂砂浆的配制:水泥∶中砂∶抗裂剂=1∶3∶1(重量比),抗裂砂浆不得任意加水,应在2h内用完。

施工时贴饼冲筋根据冲筋厚度,抹胶粉聚苯颗粒保温浆料,至少分两遍抹成,每遍厚度不应大于20mm,以8~10mm为宜,每遍间隔应在24h以上。后一遍施工厚度要比前一遍施工厚度小,最后一遍厚度宜为10mm。最后一遍操作时抹灰厚度略高于冲筋厚度,并用大杠刮平,木抹子搓平。抹完保温层30min后,用抹子再赶抹一次,用靠尺检查平整度。保温层固化干燥(用手按不动表面为宜)后方可进行抗裂层施工。根据建筑物立面设计,宜分层设置分格缝,分块面积单边长度应小于15m。保温砂浆层固化后抹抗裂砂浆,分两遍完成,第一遍厚度约3~4mm,随即将事先裁好的网格布竖向铺贴,用抹子将玻纤网格布压入砂浆,搭接宽度不应小于50mm,随即抹第二遍找平抗裂砂浆。建筑物首层应铺贴双层玻纤网格布,阳角应在双层玻纤网格布之间加专用金属护角,护角高度一般2m。在抗裂层施工完2h后,即可涂刷高分子乳液防水底层涂料形成防水层。

3.门、窗节能技术

(1)门窗框材料。木材和塑料的隔热保温性能优于钢和铝合金材料,但是木门窗不适合用于潮湿环境下的食品生产工厂。铝合金材料如果经过断热处理后可显著降低其导热性能。塑料门窗在型材内腔增加金属加强筋以提高其抗压性能。断热铝合金门窗、塑料门窗、塑钢复合门窗的节能效果显著。

(2)门窗密封材料。门窗存在墙与框、框与扇、扇与玻璃等之间的装配缝隙,就会产生室内外空气交换,从建筑节能的角度讲,在满足室内空气质量的条件下,通过门窗缝隙的空气渗透量过大,就会导致热耗、制冷能耗增加,因此必须加强门窗气密性的措施:提高型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确度以增加开启缝隙部位的搭接量,减少开启缝的宽度达到减少空气渗透的目的。采用气密条,提高外窗气密水平。改进密封方法,应注意各种密封材料和密封方法的互相配合:在玻璃下安设密封的衬垫材料,在玻璃两侧以密封条加以密封(可兼具固定作用),在密封条上方再加注密封料。

窗(门)用密封材料有密封膏和密封条两类,密封膏又有单组分和双组分之分。单组分密封膏有五个品种,双组分密封膏又有若干种类。密封条多达五十多种规格。丁腈胶-PVC门窗密封条具有较高的强度和弹性、适当的硬度、优良的耐老化性能。

(3)门窗用玻璃。吸热玻璃能吸收大量红外线辐射能而又保持良好可见光,吸热玻璃在建筑工程中应用广泛,凡是既需采光又需隔热的空间均可采用,尤其安装在南方炎热地区需设置空调、避免眩光的建筑物门窗或外墙体等,其吸热玻璃的功能效果更为突出。镀膜玻璃对太阳辐射有较高的反射能力,在背光面则又如玻璃那样透明。对建筑物内部起遮蔽及帷幕的作用,建筑物内可不设窗帘,在工业和民用建筑中较为常用。

中空玻璃具有良好的保温、隔热、隔声等性能。广泛用于住宅、饭店、宾馆、办公楼、学校、医院、商店等需要室内空调的场合。

二、水、电、汽节能措施

1.水的节约措施

为减少超压出流造成的“隐形”水量浪费,应从给水系统的设计、安装减压装置及合理配置给水配件等多方面采取技术措施。

(1)在设计中合理限定配水点的水压。由于超压出流造成的“隐形”水量浪费并未引起人们的足够重视,因此在《建筑给水排水设计规范》中,对给水系统的水压做出了如下规定:卫生器具给水配件承受的最大工作压力不得大于0.60MPa。消火栓栓口的静水压力不应大于0.80MPa,消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时,消火栓处应设减压装置。采取减压措施,控制超压出流。对于新建建筑,在设计中对压力有了限制性要求后,就要在设计给水系统的同时考虑减压措施。

(2)采用节水龙头和节水型便器,减少水的浪费。陶瓷阀芯节水龙头具有硬度高、耐磨、密闭性好、不受温度高低影响、使用寿命长等特点,且水龙头采用90°旋转启闭阀门,使用方便,无效用水时间短,有明显的节水作用。建设部规定禁止使用一次冲水量为9L以上(不含9L)的便器。推广使用一次冲水量为6L的便器。节水型便器系统宜采用大、小便分档冲洗的结构,节水型两挡水箱在冲洗小便时,冲洗用水量不大于4.5L;冲洗大便时冲洗用水量不大于6L。

(3)下面是美国的食品工厂关于节能的一段文字:

一些食品加工厂也许完全把自己的利润损失到排水沟里。这些企业明显是用了大量水生产食品和清洗工厂设备,产生了必须处理的大量废水。过度用水和产生的废水增加了企业财政和生态环境负担。然而,食品加工商正采取措施急剧减少用水量和废水产生以及与这些问题相关的高成本。

在食品加工厂用水冲洗褪色的肉、血液、可溶蛋白、无机离子和其他食品废弃物到下水道里。这些原材料中有些可以回收再卖给别的企业,而不是浪费掉。而且这些废弃物大部分会增加废水中的BOD值。废水处理厂采用BOD值水平来衡量水中废弃物的含量,BOD值越高,废水处理越需要更多步骤。污水处理厂为每一磅超出BOD限制的废水增加额外费用,这些支出每年花费企业数十万美元。

废水处理第一步通过筛选分级、过滤、离心、撇去、沉淀、凝结或絮凝等来降低废水的BOD值及总固形物含量,第二步涉及使用微流过滤、活性污水罐和各种水池通过无氧降解,降低污水排放量。

食品加工车间超过一半的浪费用水来自清洗操作,无用的食品碎屑被冲洗到下水道。在清洗操作部分增加了废水,专家建议采用干洗技术来减少废水量,通过干洗能收集所有非油脂废弃物,同时阻止它进入污水。如果来自同一厂的大部分废弃物包含着碳水化合物或蛋白质,那么干洗可以收集大量废弃物,接着进行二次加工,例如用作动物饲料。在牲畜加工设备收集的一些废弃物可以卖给炼油厂。

把废弃物扫出地面和送进下水道,将企业节约资金与减轻城市污水处理厂的压力联系起来。最大的变化是:通过减少用水和污水从而几乎不再花费企业的钱。通过提高雇员的意识和强调对此问题的管理来防范粗心大意。要意识到过度用水导致的严重问题及废渣处理占用的生产成本,对雇员进行彻底的教育。

食品加工厂节约用水需要遵循以下指南:经常把水看做具有固定资产性质的原材料,列出工厂节约用水的目标,把节约用水作为优先管理,安装水表并监管水的使用,训练雇员怎样有效用水,在所有水龙头上安装自动关闭喷嘴,采用高压、低量清洗系统,不许用水龙头清洗地面,尽可能使用回用水,使成本和原材料溢出最小化,成品放在楼上,清洗前清扫溅出物。

(4)据调查和实际测试,无论何种热水供应系统,大多存在着严重的水量浪费现象,主要表现在开启热水配水装置后,不能及时获得满足使用温度的热水,产生无效冷水的浪费。新建建筑的热水供应系统应根据建筑性质及建筑标准选用支管循环或立管循环方式,建筑热水供应系统采用支管循环方式最为节水。尽量减少局部热水供应系统热水管线的长度,并应进行管道保温,选择适宜的加热和贮热设备,防止热水系统的超压出流,严格执行有关计划、施工规范,建立健全管理制度。

(5)中水利用。经污水处理站处理的中水要加以利用,可用作饲养车间清洗猪圈用,也可用来灌溉树木花草等植物和冲洗车辆,以节约城市自来水用量。

2.电的节约措施

(1)灵活地进行工艺组合。流程设计要注意灵活性,使工艺能适应肉产品的需要,防止并消除设备只耗电,不做“功”的现象。

(2)风机的合理组合。风机动力消耗的高低主要取决于风量和风压,而风量和风压决定风机工作特点,从而决定风机效率的高低。因此,风机组合时,要视车间设备的布置情况合理地设计每一组风网,使风网具有较好的平衡性和稳定性。

(3)合理选用装机效率。理论上选用设备电机应使PH≥P,PH为电动机额定功率,P为电动机计算功率,一般应将电机功率稍放大。但应注意,不能图操作方便,盲目加大电机容量,造成“大马拉小车”的现象。“大马拉小车”对工厂生产危害极大。首先,生产设备不在满负载情况下运行,使电动机效率和功率因素下降。其次,整个工厂电网功率因素下降,致使工厂设备负载增大,费用增加。如变压器的负载,电容补偿容量增加,由此造成电气设备费用增加。另外,给不合理的盲目操作带来了方便。所以,选择电机一定不要超过设备说明书推荐的功率。另外,在以后的生产中,不断地测试负载电流,绘出电流曲线,如确实所配动力过大,应及时更换。

(4)某些场合采用分组传动。对一些负荷变化较大,需保险系数较大的设备,不能只使装置功率稍大于计算功率。在这种情况下,如有可能,将设备用一台电机传动,这样,设备之间的负荷就可以相互调剂使用,以应付某台设备突然过载。

(5)选用先进设备,完善操作管理。尽量选用电耗低、产量大、效率高的先进设备,以保证设备的效果,保证工艺设计指标。

3.供汽的节能措施

(1)锅炉启停过程中造成的燃料浪费。目前我国寒冷地区用于供热的小型锅炉大多以链条炉和往复炉为主,供热锅炉间断运行方式中的启炉点火和停炉压火阶段对能源消耗和环境污染有很大的影响。相反在锅炉连续运行时,炉膛和炉内各部烟道始终处于高温状态,燃料中的挥发分、CO以及微细粉尘等在炉内供氧充足及混合良好的条件下绝大部分可以被燃尽,释放出它的全部热量,提高锅炉效率。由于复杂的历史原因,使一些不够合理的供热制度自发产生并形成惯例,比如“尖子火”(每昼夜供热不足8h)和略有改进的现行间歇供热(每昼夜供热12h,烧6h停6h,重复两次),目前仍在普遍采用,造成供热质量不够好,锅炉热效率也低。近些年来,大力推行连续供热辅以间歇调节,收效明显。各种不够合理的供热制度,不利保暖节能,亟待改进。

(2)变频调速技术在锅炉中的应用和节能。在多数的燃煤锅炉供热系统中,鼓、引风量是通过调节鼓、引风机的风门来实现的,循环水量是通过调节水泵的阀门来实现的。这种调节方式在风量、水流量减小时电机负载基本不变,仍然要消耗大量的电能。如果采用调速方式来调节风量、水流量,那么由于风机、水泵的负载特性是平方转矩特性,随着电机转速的下降,电机所消耗的功率将呈三次方递减,在低速运行时可以节约大量的电能。近年来随着变频调速技术的发展及人们节能意识的增强,通用变频器已越来越多地应用于锅炉风机调速和循环水泵调速场合。

(3)提高供热锅炉负荷率。由于设计热负荷偏高,锅炉选得偏大或台数偏多,运行管理部门技术水平不高,不能合理匹配,于是低负荷不合理运行就普遍地出现了。而低负荷又带来低效率,对节能十分不利。要想挖掘这部分潜力,主要的措施就是连续满负荷运行,减少运行台数,烧满膛火。只有这样才能提高供热的社会、经济和环境的综合效益。

(4)采用热管省煤器和热管空气预热器。热管是一种利用管内工作液体相变进行传热的高效传热元件,采用热管新技术生产的热管省煤器及热管空气预热器,降低了排烟热损失。大力推广降低炉灰含碳量的节煤措施。

(5)中科院空调所研制的供热系统量化管理仪,包含以下三组参数:实际供水温度和供水温度的计算值;实际回水温度和室外温度前8h的平均值;典型房间的室温和室外温度。如供水温度的实际值超出计算值,红灯亮,提醒司炉工减火;如供水温度的实际值低于计算值,绿灯亮,提醒司炉工加火,可保证在保暖基础上最大限度的节煤。

4.锅炉供热系统的设计与节能

锅炉供热系统的合理设计不仅有利于减少供热系统的初投资,而且还会起到重要的节能作用。

(1)以热水为热媒的供热系统较蒸汽系统节能,这主要有以下原因:

第一,热水供热系统与蒸汽供热系统相比输配损失少,蓄热量大,锅炉的高峰负荷减小,从而提高了效率,减少了所需锅炉的容量。

第二,热水供热系统是一个封闭循环系统,用户未用完的热量基本都能返回锅炉房;热水系统补水量小,锅炉不必排污;热水供热温度可随室外温度的升高进行调节;热水供热系统锅炉热量输出均匀,燃烧工况稳定,所以热水供热系统的热效率比蒸汽系统高,采用热水系统可节省大量的燃料。

第三,蒸汽供热系统存在着比热水供热系统大得多的管道热损失,跑、冒、滴、漏损失,二次蒸发热损失,凝结水不能完全返回热损失等。

第四,热水供热系统腐蚀减轻,设备寿命长,供热运行管理简单方便,运行费用较蒸汽供热系统节省50%~75%。所以从节能的角度来讲,采用热水供热更为合理。

(2)锅炉的容量和台数的选择。

第一,如果供热系统规模较大且热负荷波动频繁,可采用计算负荷的50%来确定单台炉的容量,一台运行,一台备用。在一般情况下,两台运行的锅炉中一台满负荷连续运行,一台做间歇调节。当室外温度达到室外供热计算温度时,可使两台炉满负荷连续运行。这样做虽然增加了一次性投资,但却使供热设备最大限度地发挥了作用,更能适应用户的需要,体现了按需供热的要求,减少了供热的盲目性,增强了供热系统的灵活性,最大限度地降低了煤耗。

第二,循环水泵的选择。在热水供热系统中,设置的循环水泵是向用户输送热媒的主要设备,也是锅炉房中耗电量较大的设备,其用电量占锅炉房总用电量的40%~70%。选择合适的循环水泵,可以大大降低运行费用。实际工程中,循环水泵容量偏大的现象较为普遍,有的甚至达到原参数的两倍以上,造成电能的严重浪费。水泵容量偏大,不仅破坏了原设计的水力工况,而且增加了水泵运行的耗电量。

造成循环水泵容量偏大的原因很多,主要有以下几点:一是设计人员对外网和锅炉房的阻力估算值过大;二是系统运行后没有进行认真的初调节,一旦系统出现水力失调,盲目认为水泵容量不够,更换大泵;三是个别设计人员将系统高度计入扬程,使水泵扬程大大增加;四是按分阶段改变流量的质调节运行选择循环水泵,并详细笔算系统负荷及阻力;不另加富余量,同时计算EHR是否符合要求,并应注明水泵的工作压力,不能将扬程作为工作压力。

(3)管网的铺设方式和保温设计。

第一,外网热损失是能源浪费的一个重要方面,我国现有集中供热(无论是城市集中供热还是小区集中供热)系统,由于管网跑、冒、滴、漏造成的热损失难以计算。实践表明,在堵住跑、冒、滴、漏的前提下,适当增加外网保温层厚度,对节能极为有利。绝热保温的措施有加厚保温材料和提高绝热材料的质量,在使用中要注意维护,避免受潮或损坏。锅炉散热损失的大小除与保温质量有关外,还与锅炉负荷大小有关。低负荷时,因散热面不变,散热量基本不变,而燃料耗量变小了,对应于每千克燃料的散热损失将增加。因此,为减少散热损失,应尽量不要让锅炉在低负荷下运行。采用优良的保温材料、科学的保温结构和先进的铺设技术是减少热损失、提高热能的有效利用率、延长使用寿命、节省投资的关键措施,是节能的一项重要工作。氰聚塑是一种新型的保温材料,它具有保温性能好,热损失小、防水防腐性能强、抗压强度高、造价低、使用年限长、施工周期短等一系列优点,有很好的经济效益,应大力推广使用。

第二,热力管道的直埋铺设是将热力管道直接敷设在地下,它的保温结构导热系数小、管道热损失小,耐压强度高。因它直接与土壤相接触,故有保温和承重双重作用。直埋铺设减少大量开挖、占地、地沟等费用,节省了大量工程费用。新型直埋管的保温结构是防水的整体形式,其防水防腐性能强,管道的使用寿命可延长2~3倍。新型直埋铺设还能缩短施工周期,节约地下占用面积,因此这是一种最好、最经济的管道铺设方式。

5.空调制冷节能措施

在空调系统中,制冷系统的用电量占整个系统用电量的40%~50%,因此研究制冷系统的节能问题具有重要的现实意义。

(1)制冷剂与制冷循环的选择与节能。采用循环效率高的制冷剂对节能是有利的。不同形式的制冷循环其热力完善度不同,通常,压缩式制冷循环的制冷系数要比吸收式循环高得多。单级R502、R12制冷系统采用回热循环要比无回热循环的热力完善度高,为了节省能耗还可以提出新型的制冷循环。当压力比较高时,应采用双级或多级制冷循环。

(2)压缩机选择与节能。目前市场上可以买到的压缩机主要有活塞式、螺杆式和离心式。无论哪一种压缩机,即使带有能量调节装置,在部分负荷下的效率都比较低,尤其是螺杆式压缩机,因此希望压缩机绝大部分时间在满负荷条件下工作。对于负荷有变化的制冷系统,应根据负荷变化的特点,宜选用两台或多台压缩机,以保证压缩机在效率高的全负荷或接近全负荷区域工作。

压缩机的容量应当与负荷相匹配,切忌选用过大的压缩机,从而导致压缩机总在效率低的部分负荷下工作,或是在比设计蒸发温度低的工况下工作,这两种情况都会引起不必要的能量损耗。压缩机频繁启动也会带来额外的能量损失,应尽量避免用开、停两位控制来调节压缩机的能量。因此希望压缩机本身带有能量调节装置,以满足负荷变化的要求。

(3)制冷设计需要确定的参数有:被冷却物的温度、蒸发温度、冷凝温度、过冷温度等。被冷却物的温度通常由工艺所确定。提高被冷却物的温度可以节省能量,因此在确定该温度时,应在满足工艺要求下尽可能取得高一些。这样既减少了制冷负荷,又使蒸发温度提高,节省能量消耗。

(4)由于外界条件的变化,负荷总是在不断地波动变化中。在这种情况下,要使制冷装置的产冷量和制冷对象的负荷趋于或达到平衡,就必须对整个制冷装置进行及时准确的调节,才能保证制冷装置在安全、准确和经济合理的条件下运行。显然制冷装置的调节控制是否及时、合理,直接关系到制冷装置的运行特性和能耗。早期的调节控制采用人工手动进行,即通过直观的检测和显示仪表(如压力表、温度计、液位计等)进行人工调节。这就需要比较熟练的操作工和高度的责任心才能达到这一目的。随着科学技术的发展,人们开发了各种自动化装置,使装置在不同程度上自动运行和调节。因此,在制冷装置的设计中,就存在控制方式的选择与节能问题。

(5)制冷装置设计的其他节能措施。系统管路设计中应注意选用适宜的管径,管径的选择既要考虑到减小阻力,又要考虑到节省投资。管路的布置应尽量减少局部阻力和缩短长度,尤其是吸气管路应优先考虑。

(6)减少制冷负荷和冷损失。对于被冷却的空调房间,减少冷负荷的途径有:减少太阳辐射热的影响,如用白色的屋顶和墙,外墙或屋顶设置反射和遮阳措施;合理选择绝热层的厚度;防止绝热层受潮;防止室外热湿空气通过门进入,通常可以设置风幕或转门。对制冷系统中的低压部分设备(如蒸发器、液体分离器、低压循环储液器等)和相应的管路都应做绝热层,以防止冷量损失。

(7)制冷系统运行中的节能。在实际操作中,调节冷凝压力实现节能,采用较高的蒸发温度实现节能,防止排气温度过高,系统的润滑油与节能应达到平衡。

(8)变风量空调系统是属于全空气空调系统的一种空调方式。全空气空调系统设计的基本要求是,确定向空气调节区输送足够数量的、经过一定处理后的空气,用以吸收室内的余热和余湿,从而维持室内所需要的温度和湿度。对于多数空调要求来说,并不需要十分严格的温度和湿度的控制。变风量系统可以通过改变送到房间(或区域)中的风量,来满足这些地方负荷变化的需要,当然,整个系统的总送风量也在发生变化。因此,变风量系统在运行中是一种节能的空调系统。

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