食品工厂总平面设计：环保与生产工艺的平衡

一、总平面设计的内容

总平面设计是食品工厂设计的重要组成部分，它是将全厂不同使用功能的建筑物、构筑物按整个生产工艺流程，结合用地条件进行合理的布局，使建筑群组成一个有机整体。这样既便于组织生产，又便于企业管理。否则，就可能使一个建设项目的总体布置变得很分散、紊乱，造成盲目建设，这样既影响生产和生活的合理组织，又影响建设的经济效果和建设速度，也失去了建筑群体的统一与完整。

在进行食品工厂总平面设计时，根据全厂各建筑物、构筑物的组成内容和使用功能的要求，结合用地条件和有关技术要求，进行综合分析，正确处理建筑物布置、交通运输、管线排布和绿化诸方面的关系。要充分利用地形、节约用地，使该建筑群的组成内容和各项设施，成为统一的有机体，并与周围的环境及其建筑群体相协调。

食品工厂总平面设计的内容包括：平面布置和竖向布置两大部分。平面布置就是合理地对用地范围内的建筑物，构筑物及其他工程设施在水平方向进行布置。平面布置中的工程设施包括：①运输设计。合理进行用地范围内的交通运输线路的布置，即：使人流和货流分开，避免往返交叉。②管线综合设计。工程管线网（即厂内外的给排水管道、电线、电话线及蒸汽管道等）。③绿化布置和环保设计。绿化布置对食品厂来说，可以美化厂区，净化空气、调节气温、阻挡风沙、降低噪音、保护环境等，从而改善工人的劳动卫生条件。但绿化面积增大会增加建厂投资，所以绿化面积应该适当。食品工厂的四周，特别是在靠马路的一侧，应有一定宽度的树木组成防护林带，起阻挡风沙、净化空气、降低噪音的作用。种植的绿化树木花草，要经过严格选择，厂内不栽产生花絮、散发种子和特殊异味的树木花草，以免影响产品质量。一般来说选用常绿树较为适宜。环境保护是关系到国计民生的大事。工业“三废”和噪音，会使环境受到污染，直接危害到人民的身体健康，所以，在食品工厂总平面设计时，在布局上要充分考虑环境保护的问题。

竖向布置就是与平面设计相垂直方向的设计，也就是厂区各部分地形标高的设计。其任务是把地形设计成一定形态，使既平坦又便于排水。在地形比较平坦的情况下，一般都不做竖向设计。假如要做竖向设计，那么就要结合具体地形合理地进行综合考虑，在不影响各车间之间联系的原则下，应尽量保持自然地形，使土方工程量达到最少限度，从而节省投资。

综上所述，所谓总平面设计，就是一切从生产工艺出发，研究并处理建筑物、构筑物、道路、堆场、各种管线和绿化诸方面的相互关系，并在一张或几张图纸上用设计语言表示出来。

二、总平面设计的基本原则

各种类型食品工厂的总平面设计，无论原料种类、产品性质、规模大小以及建设条件如何不同，它们都是按照设计的基本原则结合具体实际情况进行的。食品工厂总平面设计的基本原则有下列几点：

（1）食品工厂总平面设计应按任务书要求进行，布置务必紧凑合理，做到节约用地。分期建设的工程，应一次布置，分期建设，还必须为远期发展留有余地。

（2）总平面设计必须符合工厂生产工艺的要求。

①主车间、仓库等应按生产流程布置，并尽量缩短距离。

②全厂的货流、人流、原料、管道等的运输应有各自路线，力求避免交叉。

③避免物料往返运输。动力设施应靠近负荷中心，如变电所应靠近高压线网输入本厂的一边，同时，变电所又应靠近耗电量大的年间。又如冷机房应接近变电所，并紧靠冷库。罐头食品工厂肉类车间的解冻间亦应接近冷库，而杀菌工段、番茄酱车间等用汽量大的工段应靠近锅炉房。

（3）食品工厂总平面设计必须满足食品工厂卫生要求。

①生产区（各种车间和仓库等）和生活区（宿舍、托儿所、食堂、浴室、商店和学校等）、厂前区（传达室、医务室、化验室、办公室、俱乐部、汽车房等）和生产区分开。为了使食品工厂的主车间有较好的卫生条件，尽量在厂区内不搞饲养场和屠宰场。如一定要搞，应远离主车间。

②生产车间应注意朝向，在华东地区一般采用南北向，保证阳光充足，通风良好。

③生产车间与城市公路须有一定的隔离区，一般宽为30～50m，中间最好有绿化地带阻挡尘埃污染食品。

④根据生产性质不同，动力供应、货运周转和卫生防火等应分区布置。同时，主车间应与食品卫生有影响的综合车间、废品仓库、煤堆及有大量烟尘或有害气体排出的车间间隔一定距离。主车间应设在锅炉房的上风向。

⑤总平面中要有一定的绿化面积，但不宜过大。

⑥公用厕所要与主车间、食品原料仓库或堆场及成品库保持一定距离，并采用水冲式厕所，以保持厕所的清洁卫生。

（4）厂区道路应按运输量及运输工具的情况决定其宽度，一般厂区道路应采用水泥或沥青路面，以保持清洁。运输货物道路应与车间间隔，特别是运煤和煤渣，容易产生污染。一般道路应为环形道路，以免在倒车时造成堵塞现象。

（5）厂区道路之外，应从实际出发考虑是否需有铁路专用线和码头等设施。

图2-1　建筑间距与日照关系示意图

（6）厂区建筑物间距（指两幢建筑物外墙面相距的距离）应按有关规范设计。从防火、卫生、防震、防尘、噪音、日照、通风等方面来考虑，在符合有关规范的前提下，使建筑物间的距离最小。例如：建筑间距与日照关系（图2-1），冬季需要日照的地区，可根据冬至日太阳方位角和建筑物高度求得前幢建筑的投影长度，作为建筑日照间距的依据。不同朝向的日照间距D约为1.1～1.5H。（D为两建筑物外墙面的距离，H为布置在前面的建筑遮挡阳光的高度）。

建筑间距与通风关系：当风向正对建筑物时（即入射角为0°时），希望前面的建筑不遮挡后面建筑的自然通风，那就要求建筑间距D在4～5H以上。当风向的入射角为30°时，间距可采用1.3H。当入射角为60°时，间距D采用1.0H。一般建筑选用较大风向入射角时，用1.3H或1.5H就可达到通风要求；在地震区采用1.6H或2.0H。

（7）厂区各建筑物布置也应符合规划要求，同时合理利用地质、地形和水文等的自然条件。

①合理确定建筑物、道路的标高，以既保证不受洪水的影响，使排水畅通，同时又节约土方工程。

②在坡地、山地建设工厂，可采用不同标高安排道路及建筑物，即进行合理的竖向布置。但必须注意设置护坡及防洪渠，以防山洪灾害。

（8）相互间有影响的车间，尽量不要放在同一建筑物里，但相似车间应尽量放在一起，提高场地利用率。

三、不同使用功能的建、构筑物在总平面中的关系

食品工厂的主要建筑物、构筑物根据它的使用功能可分为：

生产车间——如实罐车间、空罐车间、糖果车间、饼干车间、面包车间、奶粉车间、炼乳车间、消毒奶车间、麦乳精车间、综合利用车间等。

辅助车间——机修车间、中心试验室、化验室等。

仓库——原料库、冷库、包装材料库、保温库、成品库、危险品库、五金库、各种堆场、废品库、车库等。

动力设施——发电间、变电所、锅炉房、冷机房，空压机和真空泵房等。

供水设施——水泵房、水处理间、水井、水塔、水池等。

排水系统——废水处理设施。

全厂性设施——办公室、食堂、医务室、哺乳室，托儿所、浴室、厕所、传达室、汽车房、自行车棚、围墙、厂大门、厂办校、工人俱乐部、图书馆、工人宿舍等。

食品工厂是由上述这些功能的建筑物、构筑物所组成，而它们在总平面上的排布又必须根据食品工厂的生产工艺和上述原则来设计。

食品工厂生产区各主要使用功能的建筑物、构筑物在总平面布置中的关系见图2-2。

图2-2　主要建筑物、构筑物在平面布置中的关系示意图

如图2-2所示，食品工厂总平面设计应围绕生产车间进行排布，也就是生产车间（即主车间）应在工厂的中心，其他车间、部门及公共设施均需围绕主车间进行排布。(www.xing528.com)

四、总平面设计的阶段

（一）初步设计

对于管线不复杂的食品工厂总平面设计，其初步设计内容常包括一张总平面布置图和一份设计说明书，有时仅有一张总平面布置图，图内既包括建筑物、构筑物、道路和管线等，又包括说明书，必要时还附有区域位置图。其图和说明书内容要求如下：

总平面布置图：图纸比例按1∶500或1∶1000，图内应有地形等高线、原有建筑物、构筑物和将来拟建的建、构筑物的布置位置和层次，地坪标高、绿化位置、道路梯级、管线、排水沟及排水方向等。在图的一角或适当位置绘制风向玫瑰图和区域位置图。

一个地方的主导风向，就是风吹来最多的方向。为了考虑主导风向对建筑总平面布置的影响，常将当地气象台（站）观测的风气象资料，绘制成风玫瑰图供设计使用。风玫瑰图有风向玫瑰图和风速玫瑰图两种，一般多用风向玫瑰图。图2-3为风向玫瑰图一例。风向玫瑰图表示风向和风向频率。风向频率是在一定时间内各种风向出现的次数占所观测总次数的百分比，根据各方向风的出现频率，以相应的比例长度，按风向中心吹描在8个或16个方位所表示的图线上，然后将各相邻方向的端点用直线连接起来，绘成为一个形似玫瑰花一样的闭合折线，这就是风向玫瑰图。图中最长者即为当地的主导风向。在看风向玫瑰图时，它的风向是由外缘吹向中心，决不是中心吹向外围。总平面设计手册中都列有我国主要城市的风向玫瑰图。在每一城市的风玫瑰图中，以粗实线表示全年风频情况，虚线表示6～8月夏季风频情况，它们都是根据当地多年的全年或夏季的风向频率的平均统计资料制成，需要时可查阅参考。在总平面布置时，应将食品工厂的原辅材料仓库、食品生产车间等卫生要求高的建筑物布置在主导风向的上风向，把锅炉房、煤堆等污染食品的建筑物布置在下风向，以免影响食品卫生。

图2-3　大同风向玫瑰图

风速玫瑰图也是用类似于制作风向玫瑰图的方法绘制而成，其不同点是在各方位的方向线上不是按风向频率比例取点，而是按平均风速（m/s）取点。

工厂或车间所散发的有害气体和微粒对厂区和邻近地区空气的污染，不但与风向频率有关，同时也受到风速的影响。如果一个地方在各个方位的风向频率差别不大，而风向平均速度差很大时，就要综合考虑某一方向的风向、风速对其下风向地区污染的影响，其污染程度可用污染系数来表示：

污染系数=风向频率/平均风速

上式表明：污染程度与风向频率成正比，与平均风速成反比。也就是说，某一方向的风向频率越大，其下风向受到污染机会越多，而该方向的平均风速越大，其来自上风向的有害物质很快被风带走或扩散，下风向受到污染的程度就越小。因此，从污染系数来考虑食品工厂总平面布置，就应该将污染性大的车间或部门布置在污染系数最小的方位上。

图2-4　厂区生活区区域位置示意图

1—居住区　2—行政区　3—厂区　4—厂区发展区　5—居住发展区

应该指出，风玫瑰图是一个地区，特别是平原地区风的一般情况，但由于地形、地物不同，它对风气候（大气环流所形成的风）起着直接的影响。由地形引起局部地区性的气候和由错综复杂地形、地面状况对风的阻滞或加速而形成的地区性的风（又称局部地方风，如水陆风、山谷风、顺坡风、越山风、林源风、街巷风等）往往对一个局部地区的风向、风速起着主要的作用。所以，在进行食品工厂总平面设计时，应充分注意地方小气候的变化，并在设计中善于利用地形、地势及其产生的局部地方风。

区城位置图：常用的比例为1∶5000或1∶10000，该图常附在总平面图的一角上，以反映总平面周围环境的情况，如图2-4所示。

在总平面扩初设计说明书中主要包括下列内容：设计依据，布置特点，主要技术经济指标和概算等方面。文字应简明扼要。主要技术经济指标包括：厂区总占地面积；生产区占地面积；建筑物、构筑物面积（包括楼隔层、楼梯、电梯间的电梯井，并按楼层计。建筑物的外走廊、檐廊、挑廊，有围护结构或有支撑的楼梯及雨篷，若走廊或楼梯最高一层无顶者，不计面积）；生产区建筑物、构筑物面积；露天堆场面积；道路长度（指车行道）；道路面积；广场面积；围墙长度；建筑系数和土地利用系数等。

建筑系数（%）=（建、构筑物占地面积+堆场、露天场地、作业场地占地面积）/厂区占地面积×100%

土地利用系数（%）=（建、构筑物占地面积+堆场、露天场地、作业场地占地面积+辅助工程占地面积）/厂区占地面积×100%

辅助工程占地面积包括：铁路、道路（包括引道、人行道）管线、散水坡、绿化占地面积。

建筑系数尚不能完全反映厂区土地利用情况，而土地利用系数则能全面反映厂区的场地利用是否经济合理；表2-1中摘录部分不同类型食品工厂的建筑系数及土地利用系数。

（二）施工图设计

扩初设计经上级批准后就进行施工图设计，目的在于深化扩初设计，落实设计意图和技术细节，设计和绘制便于施工的全部施工图纸。

小型食品工厂总平面设计施工图，通常仅绘一张总平面布置图，必要时加绘排水管线综合平面布置图、竖向布置、道路、台阶梯级等详图。各图纸具体内容要求如下：

表2-1　部分食品厂的建筑系数和土地利用系数

（1）建筑总平面布置施工图：图纸比例1∶500或1∶1000，图内有等高线，红墨水细实线表示原有建筑物、构筑物，黑墨水粗实线表示新设计建筑物、构筑物。图按《建筑制图标准》绘制，而且要明确标出各建筑物、构筑物的定位尺寸，并留有扩建余地，以满足生产发展的需要。

（2）竖向布置是否单独出图，视工程项目的多少和地形的复杂情况确定。一般来说对于工程项目不多、地形变化不大的场地，竖向布置可放在总平面布置施工图内，注明建、构筑物的面积、层数、室内地坪标高、道路转折点标高、坡向、距离和纵坡等。

（3）管线布置图。一般简单的工厂总平面设计，管线种类较少，布置简单，常常只有给水、排水和照明管线，有时就附在总平面施工图内，但管线较复杂时，常由各设计专业工种出各类管线布置图。总平面设计人员往往出一张管线综合平面布置图，图内应表明管线间距、纵坡、转折点标高、各种阀门、检查井位置以及各类管线、检查井、窨井等的图例符号说明。图纸的比例尺寸与总平面布置施工图相一致。

（4）总平面布置施工图说明书。一般不单独出说明书，通常用文字说明的内容附在总平面布置施工图的一角上。主要说明设计意图、施工时应注意的问题、各种技术经济指标（同扩初设计）和工程量等。有时，还将总平面图内建筑物、构筑物的编号也列表说明，放在图内适宜的地方。

为确保设计质量，施工图纸必须经过设计、校对、审核、审定会鉴后，才能发至施工单位，作为施工依据。

有关厂区道路主要技术经济指标列于表2-2中。

表2-2　有关厂区道路主要技术经济指标

注：有兽力车通过的路面，其纵坡应小于10%。多雨和冰冻地区纵坡应小于10%，有大量兽力车通过时，每500m应设一缓和坡度，其纵坡为2%～3%，长度大于50m。

五、国内外食品工厂总平面布置概况

建国初期，我国食品工厂的建设处于萌芽阶段，那时建筑都还采用砖木结构的平房，跨度小。因此，在总平面布置中形成了小块“田”字型的形式，整个布置由很多小面积建筑物组成。随着食品工业的发展，食品工厂总平面布置逐步向立体发展。目前，国内外食品工厂总平面布置的发展趋势是：工厂规模大，但厂区建筑物不多，往往所有车间和仓库都集中在一幢建筑物内，成为生产区。管理部门也集中在一个建筑物中。这样，有利于连续化生产和集中管理，相应地也可节省用地和投资费用。

国外大多数食品工厂的厂前区有较宽的道路、草坪、停车场和树木，给人以宽阔舒适的印象。道路均采用沥青路面，人流与货物运输基本分开，货物运输除汽车外，不少工厂设有原料运输铁路线。

工厂管理部门的办公室大多集中在一起，在建筑物入口处，设有联系柜（包括电话总机）。许多工厂的办公室与车间毗邻，管理人员随时可通过观察窗看到车间内的情况。在职人员较多的工厂内设有职工食堂，食堂大都设在建筑物中间分隔层上，以利用空间，节省投资。

随着我国工业的发展，可耕地的逐年减少以及卫生对食品工业的要求愈来愈高，我国的食品工厂，正向把生产区集中在一个建筑物内的方向发展。