智能暖通空调设计对安全食品生产环境至关重要

设计食品生产设施需要业主和经营者彻底考虑许多因素——资本融资, 获取原材料, 靠近配电点, 工艺设备的布置, 充足的人员配备和员工福利设施等等. 更不要说那些影响项目寿命的因素, 比如不断变化的能源效率标准和具有可变时间表的监管标准.

难怪气流, 一种不可见气体在设备内的移动和过滤, 会被忽视. 正确设计和安装气流系统有助于确保食品生产环境的清洁和安全，并减轻冷凝问题.

虽然气流设计有很多细微差别, 根据设施的类型，也有一些独特的考虑, 设施布局, 房间高度, airflow obstructions and what is being produced in it; the more common considerations that apply to most facilities are:

• 空气分布
• 过滤
• 增压
• 卫生清洗
• 温度/湿度

空气分布

良好的气流设计从空气的合理分布开始. 使系统达到安全食品生产环境所要求的性能, 空气分布需要在整个生产空间均匀, 提供一个平台，以达到适当的过滤, 增压, 冷凝控制, 温度和湿度条件. 分配管道系统中的入口门需要进入管道系统内部进行清洁和拭子测试. 管道系统应远离开放的产品，不应直接安装在生产线上方.

有许多具有成本效益的解决方案可以实现良好的空气分配, 尤其是在设计新设施的时候. 保持清洁性的最佳管道是无缝圆形焊接不锈钢. 圆形风管更容易保持干燥、清洁和绝缘. 如果预算限制，不锈钢矩形管道是可以接受的.

使用不锈钢以外的材料，应在选择之前由业主的质量保证/质量控制(QAQC)专业人员审查和批准. 各种空气终端装置(格栅), 寄存器和扩散盒)根据应用程序可用. 供应和返回生产空间应配备滴漏盘. 滴水盘应该有热追踪底盖，以防止冷凝.

室内安装, 织物管道, 风管袜是一种集风管和终端于一体的设备，在成本和性能上都有优势. 织物管道必须拆除，以便定期清洗和消毒. 大多数业主维护两套织物管道，因此一套可以在使用期间进行清洁和消毒.

大多数空气终端制造商提供气流速度和分布图，以确保气流均匀分布. 低至每分钟25至50英尺(FPM)的速度通常足以控制颗粒, 温度, 65°F以上空间的湿度.

对于低于65°F的空间，终端速度应在100至150 fpm范围内. 寄存器应以每小时700至1200英尺的速度水平地向天花板供气. 设计人员应检查空间的高度并分析终端设备，以确保生产车间的所有区域都有足够的空气流动. 这可以简单地通过在显示终端设备位置的尺寸精确的平面图周围绘制弧线来完成, 表示每个设备的距离或“投掷”. 在65°F以下的空间, 双偏转型扩散器和登记格栅将减轻冷凝，提高舒适度.

计算流体动力学(计算流体动力学)建模的进步现在允许精确规划和分析空气分配系统. 曾经被考虑用于专门的应用, 计算流体动力学模型已经变得更加实惠和用户友好, 使它们适用于评估食品工厂的过程空气处理系统，以确保最佳性能. 织物风管制造商提供的气流和速度分析可以帮助确定最终的布局和尺寸.

均匀气流分布的另一个同样重要的方面发生在回风侧. 如果所有的空气都回流到一个地方, 空气更容易短路，而不是分配到房间的所有区域. 这会导致温度不均匀，局部湿度问题和颗粒积聚. 最好将回风入口分散开来，并将它们放置在与送风出口相对的高度(通常低于地面，因为大多数送风分布在高处)。.

当这无法完成时, 空气装置的选择应更加仔细，并包括对空气总体分布的额外分析. 这可以通过检查建筑物的垂直部分来完成，看看空气装置是否可以将空气输送到空间的下部. 建议考虑计算流体动力学模型，因为它是确保气流均匀分布的必要条件.

过滤

过滤器的作用是去除气流中的污染物. 这些污染物可能来自外界空气(花粉), 灰尘, 为通风目的而引入的燃烧产物, 从内部空间产生的居住者或通过生产过程(粉末), 纺织纤维, 食用油). 过滤技术的进步, 例如高效微粒空气过滤器(HEPA), 超低渗透空气(ULPA)过滤器, 还有活性炭过滤器, 提供更好的去除污染物, 确保空气质素更佳及符合现代标准.

在某些情况下，气体的过滤可能特别困难，因为被过滤的只是稀释. 碳(如木炭)通常用于去除气体, 还有其他的技术, 包括离子过滤器, 它也可以处理气体. 更高级的选项, 如静电除尘器和分子过滤器, 有否进一步加强有效去除细颗粒物及气体污染物的能力.

微粒控制是过滤器最常见的需求. 在许多设施中, 有产品质量保证(QA)人员确定每个区域所需的过滤量. 每一种颗粒都与不同的潜在污染物(如.g.、花粉、纺织纤维、霉菌). 了解具体的污染物是什么，哪些会导致产品问题, QA人员可以确定过滤系统的规格.

有时, 用户的QA团队将指定过滤器的最低效率和空气交换率. 在美国，最常见的过滤器分级系统.S. is 马雷 (最低效率报告值)，由ASHRAE标准定义. 马雷额定值表示去除不同粒径颗粒的效率.g.，从1开始.0 – 3.0微米，或者0.3 to 1.0微米). 空气交换率, 有时被称为每小时换气量, 确定空间中的空气通过过滤器的频率. 集成技术的智能过滤系统, 如紫外线杀菌照射和光催化氧化, 持续监测空气质量，并相应地调整风扇转速和过滤器更换，以保持最佳的空气质量

在其他情况下，一定大小的颗粒的浓度(如.g.(小于百万分之100的颗粒和大于3微米)可以指定. 在这种情况下, 每个空间的过滤效率和空气交换率必须通过计算和类似设施的经验来确定.

均匀分布的空气是必要的，以确保空间中的所有空气都被扫过，所有颗粒都有机会被回风系统拾取. 回风系统将所有室内空气和微粒带到过滤器组. 如果你不能让粒子进入过滤器, 它们只会在设施内循环并集中.

用于处理区域的过滤通常在气流中串联有一个预过滤器和后过滤器. 预滤波器的马雷额定值比后滤波器低得多. 这作为一种牺牲过滤器，增加后过滤器的预期寿命，减少频繁更换后过滤器的维护成本. 在一些应用中, 紫外线灯用于进一步清洁空气，并提供应用所需的清洁度.

增压

保持正确的压力关系对于控制食品生产区域的空气污染至关重要. 适当的加压可确保该区域免受来自较不清洁区域的空气污染. 加压技术的进步, 例如智能楼宇管理系统(BMS)和自动化压力控制系统, 是否提高了有效保持最佳压力水平的能力.

许多运营商希望保持暴露, 熟食正压相对于原料或成品存储区域，但发现它具有挑战性，这样做具有成本效益. 这种困难可能是由几个因素引起的, 比如空间之间有太多的开口, 室外空气不足, 或空气处理设备和控制装置不足.

确保适当加压的第一步是确定所需的压力关系. 工厂中从干净到脏的不同区域(如.g., 原始的产品, 烹饪, 即食, 包装和成品(包装产品)通常需要不同程度的清洁, 这就导致了不同程度的过滤和加压. 最干净的区域通常是食品级产品包装的地方.

建筑物的结构和布局对保持适当的压力至关重要. 不同环境条件空间之间的外墙和内墙施工质量决定了保压的难易程度. 同时在墙上会有开口供产品和人员移动, 不必要的泄漏会导致空气传递和潜在的污染.

工厂布局显著影响维持适当压力的能力. 直线布局对气流设计有好处，但对整体空间规划和操作很少实用. 这种布局避免了相邻空间的不同压力(例如.g.(a +1旁边是a +3和a +2). 当这不可行时，气流设计必须适应相邻的多个压力区.

在成功的加压控制中，一个重要但经常被忽视的因素是监测空间之间压力的传感器. 一些设施缺乏传感器，依靠初始空气平衡来维持压力关系. 然而, 由于皮带张力的变化，这些关系可以显著地漂移, 滤波器加载, 设备磨损.

经常重新平衡空气处理设备是不切实际的，特别是当外部气压随着风和天气的变化而变化时, 导致许多设施无法满足其加压需求.

由于压差关系，空气从一个空间流向另一个空间，并最终从设施流向室外. 因为出去的一定会回来, 室外空气在进入设备前必须经过过滤和调节. 目标是提供补充空气，以取代任何从关键或非关键排气或烟囱排出的空气.

通常, 当未经过滤的空气从外部渗透到运输/接收码头等区域时, 它会导致设施相邻区域的冷凝和结霜，这可能成为美国农业部或fda的关键食品安全问题.

一些设施安装了压力传感器, 控制风扇和阻尼器以保持压力关系. 如果使用合适的传感器，这种方法是有效的. 更有可能的是，安装了高不准确性和可靠性问题的低质量传感器. 这就需要过多的室外空气和频繁的维护来保持传感器的校准, 就像依靠初始空气平衡一样.

最好的结果将来自使用高精度和可靠的压力传感器, 例如在实验室中使用的那些. 例如, 一个高质量的传感器可能需要1美元,比普通的传感器贵1000美元，但节省10美元,空调的初始成本是5000美元，每年的能源成本是数千美元. 正确的传感器可以将外部空气的需求减少到便宜传感器的十分之一. 这些节省在整个设施的生命周期中持续，每年减少能源成本. 更重要的是, 在建筑的整个生命周期中，适当的加压可以更可靠地实现，而无需频繁的再平衡和重新校准.

卫生清洗

食品厂的卫生转变涉及到大量热水的使用. 整个房间从冲洗中变得饱和，通常使用高压热水来清洁工艺设备, 生产天花板, 地板和墙壁. 大多数没有适当的除湿方法的房间都会产生雾, 这会降低能见度, 造成工人安全和清洁问题.

如果在生产轮班开始时将其干燥并降低到温度，则在卫生期间产生的水分量不会对生产室构成问题. 如果生产空间不干燥, 这在联邦检查的食品加工设施中成为一个问题，很可能导致生产时间的损失.

通常, 在卫生, 问题点将是水滴留在天花板和头顶的管道. 不管这些水滴是清洗过程的结果还是冷凝的结果, 许多房间需要每天在生产开始前将表面擦干.

在卫生循环过程中，使用关键工艺空气处理单元是控制湿度的理想方法. 这些特定的空气处理装置设计有一个清理周期. 该循环为生产空间提供100%的外部空气，同时排出100%的含湿空气. 这是通过远程安装或单元安装的排气扇来完成的，这些排气扇由关键过程空气处理单元PLC控制系统供电和控制.

在卫生过程结束后，机组返回生产模式. 基于可调整的时间框架，有助于加快干燥过程, 外部空气和从房间返回的空气被冷却和再加热以降低进入空气的相对湿度. 这种方法加速了空气的干燥效果，因为它横向分布在天花板上. 在卫生过程结束和恢复生产之间仍然需要一段合理的时间，以使房间干燥并降低温度.

温度和湿度

适当的配气和加压, 温度和湿度的控制变得更容易实现. 不同的工艺有不同的温度和湿度要求. 它们还会带来热量和水分, 需要移除哪些以维持所需的环境条件. 这些因素, 还有设施所在地的天气状况, 在确定生产区域的工艺空气处理设备的尺寸时是否考虑到.

在过去, 生产区域安装空调的情况不太常见, 但这需要过程的结合, 《澳门皇冠app》(FSMA)和工作人员环境条件的改善导致更多的设施提供空调.

如前所述, 加压需要外部空气, 哪些通常不在室内条件所需的温度和湿度范围内. 因此，外部空气可能需要加热、冷却和/或除湿. 在某些情况下，可能需要增加湿度. 室外进气口的位置应尽可能远离污染源. 在大多数情况下，过程空气处理装置位于屋顶, 它们在哪里受到高温和潮湿的影响.

大多数商用暖通空调设备不是为支持食品生产设施而设计的. 首先确定气流和外部空气需求是很重要的, 然后为应用程序选择正确的设备，可以在所有预期的天气条件下控制温度和湿度. 这可能需要多种选择，并且通常需要能够在大范围内改变容量的设备来处理设施将经历的不同负载条件.

工业过程空气处理装置旨在为食品生产设施提供卫生条件的低温混合空气和加压要求. 这些单元配备了马雷 7预滤波器和马雷 15或更高的最终滤波器. 在机组的每个部分都使用不锈钢内衬倾斜和焊接的排水盘，以方便清洁和冷凝水的清除. 机组配备了独立的PLC控制系统, 配备变频驱动(vfd)的主风扇和排气风扇电机.

凝结和湿度控制在大多数食品生产设施中是至关重要的，因为死水可能导致细菌的生长和传播. 将空间露点温度保持在最冷表面温度以下，可防止凝露. 空间露点受外部空气和内部过程的湿度影响. 外部空气和回风的结合决定了暖通空调机组去除的热量和水分，以保持所需的条件. 冷的表面通常是绝缘的，但可能仍然比房间冷, 因此，如果露点不受控制，就有冷凝的危险. 使用大量的加热空气可以帮助干燥空间后，清洁，减少积水.

结论

今天，设计食品生产设施意味着采用最新的卫生空气处理技术，以确保食品的安全, 高效和合规的环境. 智能传感器, 节能系统和先进的空气过滤方法都在保持最佳状态方面发挥着关键作用. 通过跟上这些创新, 设施可以提高运营效率, 加强食品安全，为员工提供更好的工作条件.

关于作者

保罗 Doege，高级制冷工程师	Doug Stricker，制冷设计总监
Doug Stricker是制冷设计总监, 保罗 Doege是一名高级制冷工程师. 澳门足彩app的同事们在协助大型工业客户方面有近40年的经验. 联系他们 讨论您即将进行的资本项目或现有设施面临的挑战.