CC BY
57
4/2008
ВЕСТНИК
МГСУ
ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ЗДАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ШАМПИНЬОНОВ НА ПРОМЫШЛЕННОЙ ОСНОВЕ
Блажнов А.А.
Культивирование шампиньонов на промышленной основе позволяет круглогодично обеспечивать население качественной белково-витаминной продукцией. В современных шампиньонницах годовой съём грибов достигает 1500 т с 1 га, что соответствует 70-90 т сухого пищевого белка. Проектирование таких зданий осложняется их новизной и спецификой производственного процесса. К изменяемым параметрам архитектурно-строительного решения, в частности, относятся: число этажей; состав и расположение в плане помещений основного производственного назначения; габариты культивационных помещений. Проведено исследование влияния указанных факторов на экономичность и функциональное соответствие объёмно-планировочной структуры шампиньонницы, по результатам которого разработаны принципы её рационального проектирования.
При производстве шампиньонов последовательно проводятся пастеризация субстрата, проращивание грибницы в субстрате и выращивание грибов на стационарных стеллажах. Для их проведения может быть предусмотрен один (для всех процессов), два (для пастеризации субстрата и для проращивания грибницы и выращивания грибов) или три вида (для каждого процесса) производственных помещений. Анализ выведенных математических выражений рабочей площади (81) при различной номенклатуре помещений основного производства показал, что при двух видах помещений 82 ? 0,94 81, при трёх видах - 83 ? 0,82 81. Полученный результат свидетельствует о целесообразности проектирования шампиньонниц с тремя видами производственных помещений по назначению: для пастеризации субстрата в массе, проращивания грибницы в массе, культивирования грибов. Достоверность вывода подтверждается результатами технико-экономического анализа разработанных вариантов здания: рабочая площадь, площадь застройки и стоимость строительства шампиньонницы (с учётом стоимости инженерного и технологического оборудования) при трёх видах производственных помещений уменьшаются по сравнению с аналогичными показателями при одном виде помещений соответственно на 15, 5 и 6%. При двух видах производственных помещений площадь застройки шампиньонницы не изменяется, рабочая площадь и стоимость строительства уменьшаются на 5 и 2%.
ВЕСТНИК 4/2008
Помещения основного производственного назначения функционально связаны из-за необходимости перемещения технологического сырья. Длительности периодов пастеризации субстрата (6-10 сут.), проращивания грибницы (9-13 сут.) и выращивания грибов (35-60 сут.) изменяются в некоторых пределах, зависящих от ряда факторов, что допускает возможность принятия различного соотношения соответствующих помещений: 1:2:6, 2:3:10 и т.д. Установлено, что от состава помещений различного назначения зависит эксплуатационная надёжность объемно-планировочной структуры шампиньонницы, определяющей непрерывность процесса не только в здании, но и в смежных производствах грибоводческого комплекса. Функциональное соответствие структуры шампиньонницы в основном зависит от состава помещений пастеризации субстрата и проращивания грибницы в связи с небольшой продолжительностью проводимых в них процессов и возможным выводом из эксплуатации одного из помещений при «отказе» вентиляционного оборудования или необходимости проведения ремонтных работ. Результаты исследований показали, что соответствие состава производственных помещений различного назначения основной функции достигается при соблюдении следующих положений:
соотношение помещений должно определяться исходя из длительностей проводимых в них процессов, принимаемых кратными одной неделе, так как при этом обеспечивается ритмичность производства (производственные операции выполняются в определённые рабочие дни). Критерий рациональности соотношения помещений:
(Нп :N. :N )/(1:Т-:= т , (1)
Т П Т г
где т - целое число (т = 1,2...п); Nп, ^ Nв - число помещений пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов; Тп, Тг, Тв - длительности процессов в соответствующих помещениях, принимаемые кратными одной неделе;
предусматриваемый состав помещений пастеризации субстрата и проращивания грибницы должен гарантировать непрерывность производства при «отказе» одного из помещений. Формула критерия эксплуатационной надежности состава помещений:
^ + Nг -1 > NпtТ^ + Nг -Тг, (2)
Т п Т г
где /П, 1г -временно допускаемые минимальные продолжительности процессов пастеризации субстрата и проращивания грибницы.
Левая часть неравенства (2) выражает рациональный состав помещений пастеризации субстрата и проращивания грибницы, уменьшенный на единицу, правая - минимально необходимое для производственного процесса количество вышеуказанных помещений.
4/2008_
Технико-экономический анализ одно-, двух - и трёхэтажных шампиньонниц показал нецелесообразность строительства малоэтажных зданий для стеллажной системы выращивания грибов в связи с усложнением производственного процесса, сокращением на 2-3% выхода продукции из-за увеличения продолжительности загрузки и разгрузки производственных помещений, возрастанием единовременных и приведенных затрат на 12 и 5%.
Особенностью технологического процесса в шампиньоннице является перемещение значительных масс компонентов, составляющее на крупных объектах несколько сотен тонн в неделю. Установлено, что при рациональном соотношении производственных помещений, соответствующем выражению (1), еженедельный грузооборот в здании и грузопотоки между помещениями постоянны (рис.1). В связи со значительными грузопотоками в шампиньоннице при обосновании взаиморасположения помещений в качестве доминирующего критерия целесообразно принять минимум длины транспортных связей с учётом их грузонапряжённости. Функция цели по критерию связи:
^ =10 • l,, (3)
где - весовое значение связи между помещениями / и I, - длина связи между помещениями / и
Рис.1. Функциональная схема шампиньонницы с характеристикой грузовых потоков: 1- цех приготовления субстрата; 2-помещение пастеризации субстрата; 3-помещение проращивания грибницы; 4-помещение выращивания грибов; 5-склад использованного субстрата; 6-холодильник для грибницы; 7-цех приготовления покровного материала; 8-холодильник для грибов; 9-экспедиция; 10-склад упаковки; 11-моечная тары для сбора грибов; 12-склад чистой тары; 13-растворный узел ядохимикатов.
ВЕСТНИК 4/2008
Весовое значение связи при еженедельной повторяемости грузопотоков в шампиньоннице определяется по формуле:
Я,, = Ч ,, • О, (4)
где - коэффициент грузонапряжённости связи между 1 и ] помещениями (рис.1); О - масса субстрата, укладываемого в пастеризационное помещение.
Приведенные на разработанной функциональной схеме шампиньонницы помещения основного производства и подсобного назначения в совокупности являются системообразующими, дополнительно к которым должны предусматриваться помещения вспомогательного (санитарно-бытовые и др.) и технического (для кондиционеров, холодильного оборудования) назначения. Анализ схемы и технологического процесса показал целесообразность выделения трёх функциональных зон при формировании планировочной структуры здания: подсобно-вспомогательного назначения, располагаемой вне производственной части шампиньонницы; выращивания грибов (блок культивационных помещений); подготовки субстрата (блок помещений пастеризации субстрата и проращивания грибницы, размещение которого в центре культивационной зоны обеспечивает уменьшение грузооборота) (рис.2).
1 1 1 1 1 1 2 6 1 1 1 1 1 1 :
5 1 г~
4 8
5 1
1 1 1 1 1 1 2 7 1 1 1 1 1 1 — б
t
204.0
Рис. 2 Схема планировочного решения шампиньонницы площадью выращивания
1 га: 1-культивационные помещения; 2-помещения пастеризации субстрата и проращивания грибницы; 3-коридор для загрузки и разгрузки помещений; 4-коридор; 5-вентоборудование; 6-холодильное оборудование; 7-центральный кондиционер; 8-блок помещений подсобно-вспомогательного назначения.
Экономичность объёмно-планировочного решения шампиньонницы существенно зависит от принятых габаритных размеров помещений выращивания грибов, занимающих до 75% полезной площади. Размеры культивационных помещений являются функцией параметров размещаемых в них стационарных стеллажей: числа ярусов выращивания грибов, ширины и количества стеллажей, которые при постоянной площади выращивания в по-
4/2008_МГСУНИК
мещении могут изменяться в технологически допустимых пределах. На основании исследования функций площадей ограждающих конструкций здания и математической модели контролируемой (наиболее значимой) части приведенных затрат, выраженных через указанные параметры оборудования, установлено, что с увеличением ширины стеллажей, числа ярусов выращивания и уменьшением количества стеллажей в культивационном помещении стоимость строительства шампиньонницы и эксплуатационные затраты (на отопление, ремонт ограждающих конструкций) уменьшаются. В связи с этим размеры культивационных помещений должны предусматриваться исходя из технологически допускаемых максимальных значений ширины, высоты и длины стеллажей.
Результаты проведенных исследований позволяют сформулировать следующие принципы формирования объёмно-планировочной структуры шампиньонницы:
здания для стеллажной системы выращивания грибов следует проектировать одноэтажными с тремя видами помещений основного производства по назначению: для пастеризации субстрата в массе, проращивания грибницы в массе, культивирования шампиньонов;
состав и соотношение помещений основного производственного назначения следует предусматривать, принимая длительности проводимых в них процессов кратными неделе;
предусматриваемое общее количество помещений пастеризации субстрата и проращивания грибницы должно обеспечивать непрерывность производственного процесса при вынужденном выводе из эксплуатации одного из помещений;
объемно-планировочные размеры культивационных помещений следует принимать исходя из максимально допустимых по технологическим требованиям значений ширины, высоты и длины стеллажей для выращивания грибов;
в здании следует выделять три функциональные зоны: подсобно-вспомогательного назначения, пастеризации субстрата и проращивания грибницы, выращивания грибов. Блок помещений пастеризации субстрата и проращивания грибницы целесообразно располагать в середине блока культивационных помещений.
Результаты исследования предназначены для применения на начальном этапе формирования объемно-планировочного решения здания для выращивания шампиньонов на промышленной основе: выборе этажности, состава и размеров помещений основного производственного назначения, компоновки плана.
Рецензент: д.т.н., профессор кафедры Архитектуры МГСУ Ю.И. Блинов
