牧草种植工厂设计规范（征求意见稿）.docx

ICS65.040.01P35团 体标 准T/CAMAXX2023牧草种植工厂设计规范Codefordesignofforageplantingfactories2023-实施2023-发布中国农业机械化协会发布前言11范围22规范性引用文件23术语和定义24总体要求35场区设计36建筑结构设计47生产设备设计68植物照明装置设计79暖通系统设计710给排水灌溉设计811电气系统设计912智慈管控系统设计9本文件按照GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由中国农业机械化协会提出并归口本文件起草单位：北京市农业机械研究所有限公司、北京京鹏环球科技股份有限公司、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所、北京京鹏环宇畜牧科技股份有限公司、北京市植物工厂工程技术研究中心本文件主要起草人：牧草种植工厂设计规范1范围本文件规定了牧草种植工厂设计的术语和定义、总体要求、场区设计、建筑结构设计、生产设备设计、植物照明装置设计、暖通系统设计、给排水灌溉设计、电气系统设计及智慧管控系统设计要求。本文件适用于牧草种植用植物工厂设计。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款，其中，注日期的引用文件，仅该口期对应的版本适用于本文件，不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB4806.1食品安全国家标准食品接触材料及制品通用安全要求GB4806.7食品安全国家标准食品接触用塑料材料及制品GB4806.9食品安全国家标准食品接触用金属材料及制品GB50007建筑地基基础设计规范GB50009建筑结构荷载规范GB50016建筑设计防火规范GB50019采暖通风与空气调节设计规范GB50052供配电系统设计规范GB50054低压配电设计规范GB50057建筑物防雷设计规范GB50068建筑结构可靠性GB50073洁净厂房设计规范GB50687食品工业洁净用房建筑技术规范GB51022门式刚架轻型房屋钢结构技术规范GB/T26572电子电气产品中限用物质的限量要求GB/T28576工业货架设计计算JG/T296空气吹淋室3术语和定义3.1牧草种植工厂forageplantingfactory利用智能控制系统，达到温度、湿度、光照、CO?浓度以及营养液等环境条件的精准控制，实现牧草周年高效快速生产的种植设施。3.2自动化栽培架automatedcultivationshelf用于安装和承载植物照明光源、营养液循环系统、牧草种植盘的层架结构，可实现种植盘在栽培架上自动输送。3.3光合有效辐射photosyntheticaIIyactiveradiation能为植物光合作用所利用的特定波长的辐射。一般定义为400nm到700nm°3.4光合光子通量密度photosyntheticphotonfluxdensity单位时间单位面积上通过的能为植物光合作用利用的光量子数。单位为微摩尔每平方米每秒(molm2sl)3.5光合光子通量photosyntheticphotoflux从辐射源的PAR(光合作用有效辐射)波段的光子通量，也就是能为植物光合作用所利用的光子通量。3.6光合光子通量密度分布photosyntheticphotofluxdensitydistribution光源或灯具发射光斑上的光合光子通量密度的空间分布。3.7光合光子效率photosyntheticphotoefficacy光合作用光子通量除以输入电功率。单位为微摩尔/秒/瓦(UnIoIs上或微摩尔/焦耳(UmolJ1)03.8牧草种植盘forageplantingplate底部具有排水孔，用于牧草规模化培育的种植装置。4总体要求1.1 结构安全性要求牧草种植工厂结构满足强度和刚度要求，因为外力作用导致局部损坏时，种植工厂主体结构保持稳定。4. 2荷载要求牧草种植工厂设计充分考虑项目建设地的风载、雪载、最大暴雨强度以及吊挂载荷等因素，其荷载组合应符合GB50009有关规定。4.3使用寿命牧草种植工厂的厂房结构设计使用年限符合GB/T50068有关规定。5场区设计5. 1选址5.1.1 牧草种植工厂应在大气含尘和有害气体浓度较低、自然环境较好的区域。5.1.2 牧草种植工厂应远离铁路、码头、飞机场、交通要道以及散发大量粉尘和有害气体的工厂、贮仓、堆场等有严重空气污染、振动或噪声干扰的区域。当不能远离严重空气污染源时，应位于最大频率风向上风侧，或全年最小频率风向下风侧。5.1.3 牧草种植工厂应布置在环境清洁，人流、物流不穿越或少穿越的地段。5. 2布局5.1.1 牧草种植工厂的平面和空间设计应满足生产工艺要求，布局设计应符合GB50687有关规定。5.2.2牧草种植工厂内对空气洁净度要求严格的工序应布置在上风侧，易产生污染的工艺设备应布置在靠近回风口位置。1.2.3 不同空气洁净度等级房间之间联系频繁时，宜设有防止污染的措施，如气闸室、传递窗等。1.2.4 应考虑大型设备安装和维修的运输路线，并预留设备安装口和检修口。1.2.5 应设置单独的物料入口，物料传递路线应最短，物料进入工厂前应进行清洁处理。5. 3规模牧草种植工厂建设规模大小宜按照以下方式划分：a）小型:面积小于300m2；b）中型：面积介于30011foom'之间；C）大型:面积大于1000m6建筑结构设计5.1 厂房空间结构5.1.1 牧草种植工厂建筑平面和空间布局应具有适当的灵活性。5.1.2 牧草种植工厂主体结构宜采用大空间及大跨度柱网，强度计算应符合GB51022有关规定。5.1.3 牧草种植工厂主体结构的耐久性应与内部装备相协调，并应具有防火、控制温度变形和不均匀沉陷性能。6. 2维护结构材料6.2.1牧草种植工厂围护结构的材料选型应符合保温、隔热、防火、防潮、少产灰尘等要求，牧草种植工厂的围护结构建筑设计应符合GB50073有关规定。6.2.2牧草种植工厂的顶棚、壁板及夹芯材料应为不燃烧体，且不得采用有机亚合材料。顶棚和壁板的耐火极限不应低于0.4h,疏散走道顶棚的耐火极限不应低于1.Oho6.3厂房功能分区和要求6.3.1厂房功能分区功能区按照牧草种植工厂的规模和经济性划分,可进行适当的合并和删减,功能区包括:a）准备区：工作人员进入牧草种植工厂的缓冲区域，完成清洁、更衣、再清洁等工作。b）播种区：种子储存、播种的区域。C）催芽区：牧草播种后催芽的区域。d）栽培区：牧草快速生长的区域。e）收获区：牧草采收及采收后整理、分拣、包装的区域。f）清洗消毒区：清洗、消毒、灭菌的综合区域。g）仓储区：保存生产需要的物料、包装物等的区域。h）办公区：根据生产规模配置的管理人员办公的区域。6.3.2厂房功能分区功能区结构设计及布局应符合以下要求：a）栽培区应按照生产流程合理布局，生产线布置不应造成往返交叉，应根据生产规模和工艺的需要设置检验室，定期对生产过程和产品进行必要的检验；b）清洗消毒区的设置应与生产规模、品种以及配备的工作人员数量相适应；c）仓储区位置应便于物流管理和卫生管理，各种物料、产品应按品种分类分批储存，应符合先进先出的原则，区内应单独设置退货或召回的物料隔离存放的区域；d）小规模的植物工厂可以在保证完成功能的前提下把部分区域进行合并；C）原料、半成品、成品应在独立的生产区域加工制作；f）工艺设备布局应符合生产流程要求，同类型设备宜集中布置；g）工艺布置宜使原料、半成品的运输距离最短，不宜往返交叉；h）操作台之间、设备之间以及设备与建筑围护结构之间应有安全维修和清洁的距离；i）应预留大型设备安装和维修的运输路线，并预留设备安装通道和检修通道；j）宜设置单独的物料入口，物料传递路线应最短，物料进入洁净区之前必须进行清洁处理。6.4基础地面要求6.4.1基础设计应符合GB50007有关规定。6.4.2牧草种植工厂地面应符合生产工艺要求，应平整、耐磨、易清洗、不开裂，且不易积聚静电。6.4.3地面垫层宜配筋，潮湿地区垫层应有防潮措施。6.5厂房空气净化6.5.1牧草种植工厂设置外窗时，应采用双层玻璃固定窗，并应有良好的气密性。6.5.2牧草种植工厂内的密闭门应朝空气洁净度较高的房间开启，并应加设闭门器，无窗的密闭门上宜设观察窗。6.5.3牧草种植工厂的空气洁净度等级应满足GB50073有关规定。6.6消防设计6. 6.1牧草种植工厂的耐火等级应不低于二级。7. 6.2牧草种植工厂内生产工作间的火灾危险性，应符合GB50016有关规定。8. 6.3安全出入口应分散布置，从生产地点至安全出口不应经过曲折的路线，并应设有明显的疏散标志，安全疏散距离应符合GB50016有关规定。9. 6.4牧草种植工厂外墙应设可供消防人员通往工厂内部的门窗，其门窗洞口间距大于80m时，应在该段外墙的适当部位设置专用消防口。专用消防口的宽度不应小于750mm,高度不应小于1800mm,并应有明显标志。10. 6.5牧草种植工厂的消防给水和固定灭火设备的设置应符合GB50016有关规定。6. 7防雷设计防雷设计符合GB50057的要求。7生产设备设计6.1 基本要求牧草种植工厂生产设备设计应考虑生产工艺和生产空间的功能需求。6.2 自动化立体种植架7. 2.1自动化立体种植架的高度、宽度、层高、布置排列等需符合牧草种植工艺要求。7. 2.2自动化立体种植架的设计应满足所承载的灯具、营养液循环系统的荷载要求，符合GB/T28576中的相关要求。7. 2.3自动化立体种植架应满足长期在高湿度环境下使用的防腐蚀要求。8. 2.4自动化立体种植架底部应有调节装置，可以调节栽培架的水平。7. 2.5自动化立体种植架平面布置需要符合牧草种植工程通风顺畅与操作方便的要求,种植架之间的工作通道与主通道符合操作安全原则。7.3 自动播种机自动播种机应满足牧草机械化播种技术要求和安全要求。7.4 自动收获机自动收获机应满足牧草机械化收获技术要求和安全要求。7. 5种植盘清洗机种植盘清洗机应满足清洗种植盘和其他清洁作业的要求。7.6种植盘消毒机种植盘消毒机应满足消毒种植盘和其他消毒作业的要求。7.7空气吹淋室空气吹淋室设置在牧草种植工厂入口处，技术要求应符合JG/T296有关规定。8植物照明装置设计8. 1一般要求8 .Ll灯具结构坚固、无松动，外观无破损、无变形、无裂纹、无污迹、无锈蚀、无气泡、无明显划痕，尖角处无毛刺，标识清晰耐久，连接牢靠不漏电。9 .1.2灯具应与种植架匹配，外壳内外表面(与外界接触)均应进行防腐处理，有良好的防高温、防腐蚀、冷热交替循环的稳定性能，点亮后无变色和严重色差。8. 2光学性能灯具光谱性能应符合栽培牧草的光配方，光谱光子通量效率应不低于L9molJ,灯具在额定电压条件下工作时无频闪。8 .3灯具寿命灯具寿命应不小于30000h,在使用100OOh能保证85%光子通量维持率。9 .4灯具选型8. 4.1宜使用线条型LED灯管、灯条，或LED面板灯，光束角不超过120。，与栽培架匹配。8. 4.2灯具安全性能应按照GB7000.1,灯具、连接线缆、连接器等器件的防护等级应达到IP65或以上要求，灯具所用金属件和塑料件中铅、镉、汞、六价珞、多滨联苯、多渡二苯健的含量，应符合GB/T26572的规定。8.5灯具布局8.5.1 采用顶部照明，矩形灯具布局，需要保证牧草冠层接收到光的分布均匀性。8.5.2 光源光谱和栽培面积范围内的平均光合光子通量密度(PPFD)应满足栽培工艺要求。8.5.3栽培单元单独排列时的PPFD最小值与平均值的比值应不小于0.5,多个栽培单元紧邻排列时中间栽培单元PPFD最小值与平均值的比值应不小于0.6,平均PPFD由栽培面按12宫格均匀分布12个测试点测得。9暖通系统设计9.1一般要求基于牧草种植工厂当地气候特点，同时考虑到电价的峰谷，设计将白天作为植物暗期，夜间作为植物明期0暖通系统设计应符合GB50019有关规定。9.2负荷计算9.2.1根据工厂内人工光源总量和室内外传热计算系统总负荷。9.2.2计算分析空调负荷，选择适宜功率和制冷量的热泵机组。9. 3通风系统9. 3.1根据牧草种植工厂的规模确定适宜的循环风机机器送风回风方式。9.3.2每层风速调控范围：0.5mmin*4mmin01.1.1 3.3每层通风风机噪音应不大于15db（出风口0.2m处）。9.4空调机组装置9. 4.1选择能效比高的空调机组，精确计算制冷量，实现节能。10. 4.2根据当地气候条件，在原有闭环风道的基础上，增设一组可控流量的外循环支路，在外循环支路上安装过滤系统，通过自然通风迅速降低工厂内的温湿度，提高资源利用效率。10给排水灌溉设计11. 1一般要求1.1.2 1.1牧草种植工厂内的给水排水管路应敷设在夹层或夹道内，也可埋地敷设。牧草种植工厂内管道宜暗装。1.1.3 2管道外表面可能结露时，应采取防护措施。防结露层外表面应光滑，易于清洗，并不得对洁净室造成污染。1.1.4 3管道穿过牧草种植工厂墙壁、楼板和顶棚时应设套管，管道和套管之间应采取可靠的密封措施。无法设置套管的部位也应采取有效的密封措施。1.1.5 4栽培区内预留下水管道，下水管道的数量根据最大排液量而定，保障废液的通畅排出，避免溢水。1.1.6 5牧草种植工厂供水由场区管网系统供给，外网供水压力建议不小于0.2MPa。1.1.7 6给水系统采用PPR管，在装有水池的区域配置地漏。1.1.8 7营养液供给系统由母液池、水泵、送液管路、回液管路、附件等组成，均采用PE材质，管路的可见光段均采用保温层与外包层包裹保护。2 0.2灌溉方式选择灌溉方式根据营养液管路敷设特征分为顺序供液和同时供液。10 .3主要参数确定10.3.1应采用耐腐蚀、内表面光滑、无污染的环保型材料。10.3.2营养液箱和栽培槽宜采用塑料或金属材质，定植板材料采用不透光硬塑料或泡沫塑料材质，循环管道宜采用塑料材质，应符合GB4806.1、GB4806.7、GB4806.9的要求。10.3.3应有保证措施使营养液工作液温满足表1的要求。10.3.4可控制水泵进行周期性的间歇供液，使营养液溶解氧满足表1的要求。10.3.5营养液箱和栽培槽应有避光措施，底部设排空装置。营养液箱的容积应介于栽培槽和管道内营养液容积的0.50.8范围。10.3.6栽培槽上均需安装液位调节装置，可对栽培槽内的液位做适当调节。10.3.7营养液回液需要有过滤装置，滤除营养液中的大颗粒物质。11电气系统设计11.1 布线设计一般要求11.1.1 牧草种植工厂的用电负荷等级和供电要求应按GB50052的有关规定和生产工艺要求确定。11.1.2 牧草种植工厂的配电系统设计应符合GB50054的有关要求。11.1.3 牧草种植工厂消防用电设备的供配电设计应按GB50016的有关规定执行。11.1.4 电源进线应设置切断装置，并宜设在牧草种植工厂外便于管理的地点。11.1.5 牧草种植工厂内的电气管线宜暗敷，穿线导管应采用阻燃材料。11.1.6 牧草种植工厂内的电气管线管口及安装于墙上的各种电器设备与墙体接缝处应有可靠的密封措施。11.2 控制箱设计基本要求11.2. 1所有配电箱（盒）的防护等级应达到IP34。11.2.2 应能实现温度、湿度、Cd浓度、灌溉周期、外循环周期、内循环周期的自动设置、自动运行。11.2.3 应能实现光周期和暗周期切换时的自动变温控制，无需人工干预，在昼夜模式切换时可以自动变换控制温湿度和CO?浓度。11.2.4 应具备手动控制功能，可以单独对设备进行手动开关控制。11.2.5 温度、湿度等指标异常时，控制柜应及时报警。11.2.6 应设置光照-温度连锁功能，牧草植物工厂内温度超过上限温度时自动关灯。12智慧管控系统设计12.1 一般要求智慧管控系统设计时，应以牧草为初始和最终调控对象，围绕牧草需求设定随时间变化的环境变量，优化牧草种植工厂内部环境，保障牧草快速健康成长。12.2 人机界面12.2.1界面采用触摸屏，使用密码进行登录。12.2.2应显示牧草植物工厂内植物照明装置、空调、风机、水泵等设备工作状态。12.2.3应用数值和曲线两种方式显示温度、湿度、C02浓度及营养液EC、PH值的设定值和实测值。12.2.4应显示和存储报警信息。12.3 控制要求控制系统的各项指标、范围、误差应符合表1中的要求:表1环境控制要求控制内容控制范围控制精度温度15C30°C不超过±2湿度50%RH-90%RH不超过±5%RHco2浓度600ppm1800ppm不超过±50PPm营养液EC值0.6mscm4.5mscm不超过±0.lmscm营养液酸碱度PH值：5.07.0pH值：±0.1营养液工作液温16°C-24oC不超过±1C营养液溶解氧D05mgL-12.4 设计要求系统设计应包括系统原理图、电气控制系统图、使用说明书等文件，设计应考虑其经济性、实用性和稳定性。