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大型代加工车间冷库设计 2023-12-08 10:03:27

近几年,我国冷链物流中心建设展现了强大的发展动力。从预制菜到社区团购,市场对冷库的需求不断加大,代加工车间的冷库尤其受市场欢迎。目前,我国冷库建设还有巨大的潜力,设计建设好代加工车间冷库对加快补齐物流基础设施短板有重要意义。

1 项目概况

连江海来特食品生产项目位于福州市连江县连江经济开发区青浦园区,总用地面积为24194m²,总建筑面积为35180.90m²。该项目由福建省海来特食品有限公司投资建设,拥有一座涵盖冷藏、速冻、低温冷冻等多个温区,能够为客户提供仓储、展示交易、物流配送等一体化服务,总库容约3万t的大型冷库物流园(见图1)。

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2 规划设计

2.1规划总体思路

项目类型为工业建筑,科学的规划设计能切实提升园区的产业综合竞争力。通过对用地总图的合理布局规划,确定工艺方案和主要单体的建筑风格等,明确功能分区和物流模式,形成基本的运营概念,便于业主对总体布局做出正确的决策。总图设计需组织好交通流线,协调与周边市政道路对接关系,保证冷链物流的流畅度。通过合理配置用地,达到厂区生产功能与建筑形体相协调的目的。实用、经济、美观是项目设计基本准则。冷链物流中心冷库建筑投资大,应在总体规划中实现社会效益和经济效益的统一,实现功能先进、分区明确、环境优美、经济合理、节能节地的目标。

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2.2总平图与单体设计

项目建设地块北侧为连黄路,南侧为通港大道,西临财桥支河,东侧为规划道路。项目沿东面市政道路方向设置2个开口,将其作为厂区的主出入口及次人口。总平设计物流组织预留充足的货车周转场地,场地最短边为35m,转弯半径为12m,满足大型货车物流交通(见图2)。主要新建建筑为1冷库(其中含有1-1#冷库、1-2"加工车间、1-3"设备房)。1#冷库为高层冷库加工车间建筑,火灾危险性等级为丙类,层数为5层,消防高度为27.8m,建筑面积为32702.12m。其中,1-1冷库功能是冻结物冷藏间,1-2"加工车间功能是食品加工车间,1-3功能是设备房(见图3)。

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3 冷库与加工车间平面图设计

1#冷库每层设置3个冻结物冷藏间、1个加工车间。冻结物冷藏间月台与穿堂进深约12m,设置左右楼梯及2部5t货梯、1部1t客梯。设备机房设置发电机房、变配电房、氟利昂机房设备间等配套用房。加工车间月台与穿堂进深约12m,设置左右楼梯及1部5t货梯,1部2t客货梯。加工车间到冷库工艺流程:原料进库→粗加工→精加工→内包装→外包装→成品冷藏→运输。冻结物冷藏间与加工车间贴邻设计,实现高效物流交通,利用现代智能化设备,提升加工与冷藏冷冻的智能化程度,加大生产线运行效率,降低运行成本,提升经济效益。

 

4 冷库与加工车间贴邻消防设计

冷库冷藏间与加工车间贴邻建设,要考虑冷库与加工车间满足各自的消防设计需要,月台穿堂相连部位设置必要的防火分隔。GB50016一2014《建筑设计防火规范》第6.2.8条规定,冷库的库房与加工车间贴邻建造时,应采用防火墙分隔,确需开设相互连通的开口时,应采取防火隔间等措施进行分隔,隔间两侧的门应为甲级防火门。项目冷库月台穿堂与加工车间、月台穿堂间通过防火墙、防火隔间分隔,冷库加工车间设置环形消防车道,消防车道半径为12m,满足消防要求。根据GB50072—2021《冷库设计标准》第4.2.3规定,冷藏间与穿堂之间的隔墙应为防火隔墙,该防火隔墙的耐火极限不应低于3.00h,该防火隔墙上的冷藏门可为非防火门;第4.2.18规定,面积≤1000m²的冷藏间可只设一个冷藏门,1#冷库设置3个冷藏间,每个冷藏间面积≤1000m²,冷藏间设1个冷藏门,满足消防要求。

 

5 主要技术要点问题

5.1围护墙面保温材料选择

为了维持冷库的低温环境,除了采用制冷系统不断向内部提供冷量外,需要尽量阻止外界的热量渗人冷库内,保温层的传热量占冷库总热负荷的20%~35%,因此,冷库的保温设计尤为重要[2]。项目冷库1~4层的围护墙体为烧结实心砖砌体砌筑,采用内保温结构,喷涂B1级自熄性聚氨酯发泡保温层,外侧彩色压型钢板。冷库常用保温材料类型有聚氨酯、挤塑聚苯板、聚苯乙烯泡沫等。新建混凝土冷库的围护结构材料一般采用聚氨酯夹芯彩钢板和聚氨酯喷涂,大型土建冷库为了增加保温性能和降低建造费用,多采用聚氨酯现场喷涂。聚氨酯泡沫塑料的气泡结构属于闭孔泡沫材料,几乎不连通,常温下,其静态吸水率很低,冷库的内墙、防冷桥处理也多用聚氨酯泡沫塑料。

5.2冷库防冻胀及地面防磨损措施

项目冷库为防冻胀,1层地坪设计架空层。冷库要考虑地面保温,否则会引起冻胀,防冻胀是冷库设计中需重点关注的问题之一。冻胀导致降温效果变差,影响冷库地面及库房安全。

常用的地坪防冻措施有,地下室高温防冻、地坪架空防冻、通风防冻、地埋管防冻、电加热防冻。现阶段,考虑造价及后期维护管理需要,设计以地下室高温防冻、地坪架空防冻为主。

冷库在长期使用过程中,容易受叉车搬运工具等破坏影响,后期造成地面起灰,保护层脱离等问题,影响正常使用,因此,地面防磨损也是保证冷库长期使用需重点考虑的一个问题。冷库的地面垫层应做伸缩缝,地面整浇层在不大于6m×6m范围内设置防裂缝,待整浇层达到砼强度时,切割防裂缝,可有效防止地面开裂,提高使用寿命。冷库楼地面需要耐磨耐冲击保护层,金刚砂耐磨地面、水磨石地面等具有经济、耐磨、抗压、易清洁等特点,为众多冷库项目所使用。金刚砂地面比水磨石地面在硬度、使用寿命、耐磨度等方面更优,金刚砂耐磨地坪完成后,配合混凝土密封固化剂,完成后,冷库地面具有寿命长、平整、坚固耐磨等使用特点。

5.3冷库冻结物冷藏间面积数量划分

冷库建设投资大,提高冻结物冷藏间利用率、出租率,对提高冷库投资回报有重要意义。冷藏间数量面积的划分要考虑管理需要,满足自用及出租,还要思考冷库运转经济节能。冷藏间划分越大,一个单独库出租租金也越高。市场能否接受需要调查。冷藏间设计需确定合理层高及柱网,并合理挑选货架规格,按货架规格设置空间,最大限度满足货架数量要求。本项目冷库按防火分区设置3个冻结物冷藏间,同时结合当地冷库出租市场调研结论,每个库房设置面积在1000m²以内,提高出租率,缩短投资回报周期。

5.4冷库楼地面及屋面做法

冷库一层楼地面与屋面是冷库直接与大气相接触的部位,其保温防水做法直接影响到冷库制冷效果。冷库屋面可采用保护层、防水层、找平层、找坡层、保温层、隔汽层、找平层和结构层构造措施。保温层可采用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板,防水层可采用高聚物改性沥青防水涂膜,防水多采用双层高分子卷材达到I级防水的要求。冷库一层楼地面可以采用防水隔汽层、聚氨酯保温层、防火隔离层、保护层构造措施。保温材料表面多孔,应做好防潮措施,表面应附防潮膜。

5.5制冷系统选择

本项目冷却设备采用氟利昂直接蒸发顶排管。当前,冷库制冷剂主要分为氨、氟利昂和二氧化碳。制冷剂的性质将直接影响制冷机的选择,合理选择制冷剂是每一个冷库建设单位都需要考虑的问题。氨具有刺激性气味,一旦泄漏,会造成人员中毒,遇明火可发生爆炸,火灾危险性高,但造价便宜;氟利昂相对安全但对大气臭氧有破坏风险,且造价比氨贵;二氧化碳费用低,易获取,稳定性好,但对设备要求高,制冷效率不如氨与氟利昂。现阶段,冷库制冷一般用排管制冷或者风冷,排管的制冷效果一般比风冷好些,排管导冷更快。所以,低温库一般用排管高温库用风冷。大、中型冷库用排管,小型预制冷库用风冷。制冷排管一般有铝合金排管以及钢排管,钢排管硬度大造价便宜,但导冷效率不如铝合金排管;铝合金排管导冷好,但铝硬度不高,需要在土建安装时比钢排管多设置支架。

5.6冷库冷间温度选择与月台设计

温度的选择也是冷库设计的重要环节,冷库需要控温的房间主要包括冷藏间、冷却间、冻结间、控温穿堂和控温封闭站台等。按冷藏设计温度划分:高温冷库(冷藏设计温度为-2~8℃)、中温冷库(冷藏设计温度为-10~-23℃)、低温冷库(冷藏设计温度为-23~-30℃)、超低温冷库(冷藏设计温度为-30~-80℃)等[4],控温穿堂和控温封闭站台温度控制在5~15℃,冷库温度的设定对食品的保存有重要作用,冷库设计应根据保持不同的食品而选择合适的温度。冷库月台根据停泊货车不同,月台高度通常设计在0.4~1.3m之间,安装升降调节平台,用于调节月台与货车连接高度差。月台前的货物物流操作区域净空高度在4~5.5m之间,月台的雨披高度设计不宜过底与过高,过底容易与车辆作业相冲突,过高对遮雨不利,同时要安装照明设备,宜与车辆顶部保持合适距离。月台宽度主要根据货物的种类、周转频率、叉车设备的尺寸、货物临时放置占地、结构柱网等因素设置,月台宽度通常在8~16m。

5.7冷库保温门及回笼间

冷库的保温门主要有两种:封闭月台保温快速卷帘门及低温冷藏库保温门。现代冷链重视全流程温控,越来越多的冷库正使用封闭月台达到全流程保温。经测算,若使用普通升降平台,其缝隙跑出的冷气能耗占到穿堂维护结构能耗的约50%,故选择节能型的升降门对冷库的节能具有重要的作用[5]。封闭月台保温门洞配置高度一般在2.8~3m,宽度不小于2.6m,选择合理的门洞有利于车辆对接及搬货,也有利于节能降耗。冷库冷藏间保温门采用高强度铝合金门框,门扇内采用聚氨酯泡沫填充,种类有平开门、平移门、对开门、升降门等。在冷藏间设置回笼间,能将进人冷藏间的热湿空气控制在一个小范围,减少对库内温度的影响。合理设置回笼间的大小,宽度与门相适应,进深控制在2.5m左右,底部采用素砼现浇,上部采用铝合金型材上拉铆钉固定金属面聚苯乙烯复合板,进出采用软性塑料门帘。

5.8冷库与加工车间相结合设计要点

冷库与加工车间相结合设计时要注意以下几点:(1)冷库月台与加工车间月台需要合理的交通组织,冷库月台车辆进出与加工车间车辆不能交叉,人员要做到合理分流,保证安全生产。(2)冷库与加工车间消防设计要独立考虑,相连同部位防火分隔措施要精心设计。冷库月台穿堂与加工车间月台穿堂间需要防火分隔,设置防火墙防火隔间,安装防火门。(3)冷库月台与加工车间月台标高不一致时,需要考虑水平联系设计,可通过设置升降平台进行水平联系。

 

6 绿色智能化冷链技术运用展望

随着时代的发展,绿色智能化是未来冷库发展的方向。随着节能低碳政策的推广及技术的进步,使用CO,等绿色环保制冷剂的冷库会越来越多。建筑光伏一体化是未来建筑节能趋势,可为冷库提供绿色能源。自动化立体冷库也是未来发展的趋势,在5G、云计算、智能化等技术日趋完善的背景下,AGV、无人机、无人码垛机、智能传感器等冷链智能设备将得到更广泛的应用。

 

7 结语

冷库设计从冷库的选址、建筑布局、材料选用、内部的平面功能设计,以及压缩机、冷库门等制冷和物流设备的选用,都将以更高效的制冷技术、节能环保等前提进行考量[6]。冷库建筑需要具有严格的坚固性、隔热性、密封性、抗冻性,以确保冷库的质量。连江海来特食品生产项目是集加工、冷藏、冷冻、物流运输为一体的大型冷链物流园,设计严格遵守国家规范,效果良好。本文对设计过程中的主要建筑技术要点及问题进行分析,可为做好冷库建筑设计提供新思路。