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论某保税区冷链仓库制冷设计关键节点

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发表时间:2024-01-02 09:42来源:云南省城乡规划设计研究院网址:http://www.ynghy.cn


随着社会经济发展水平的提升,冷链物流的开发建设得到了国家的大力支持发展,本文以实际工程某项目为例,重点阐述了冷库制冷设计中的几个核心关键节点,图文并茂,并引用了部分经验数据。最后总结对制冷设计行业的展望。

作者:普荣贵   王甫井

随着社会经济发展水平的提升,特别是前两年的疫情充分暴露了我国在物资储备运转方面存在的短板,观察会发现我国的冷链物流配配套远不能满足当下社会发展的需要。为此国家及政府出台了很多政策来引导建设冷链物流的开发建设,根据国家《“十四五”冷链物流发展规划》《国家骨干冷链物流基地建设实施方案》《云南省“十四五”冷链物流发展实施方案》等文件要求,大力发展冷链物流对促进城乡居民消费升级,支撑扩大内需战略具有非凡意义。笔者因项目实际需要,以设计师身份切切实实地参与了某综合保税区冷库制冷工艺设计。当前市场上的冷库设计水平良莠不齐,很多冷库设计项目设计院的参与度主要到土建设计阶段。即仅完成了冷库的土建框架设计。而冷库运行本身的制冷工艺基本全无,造成实施时缺项漏项严重,施工成本高。

进一步调查制冷设备厂家项目深化设计的制冷工艺图纸,发现图纸参差不齐,与制图要求的作图标准相差甚远,大部分深化图仅有系统原图或部分通用大样图。以笔者亲自参与版纳某保税区冷库项目为例,笔者从以下几个方面介绍。首先是冷库保温板设计,当前大部分的冷库基本是拼装式冷库。顾名思义就是冷库的保温结构层用成块保温板拼装组成,当前冷库保温板材质主要采用彩钢板聚氨酯保温板,耐火极限应满足B1级,实标工程中很多聚氨酯保温板材料耐火极限达不到B1级,更有甚至采用聚苯乙烯板,这样的工程建成后将存在极大的消防安全隐患。据调查国内多起冷库火灾起因皆因保温板引燃造成的重大火灾。广大工程设计人员设计及验收时应引起足够的重视。冷库保温板另外一个重要参便是厚度确定,实际工程中很多冷库工程商设计保温板时基本上是套用经验确定,即高温库采用100mm保温板,中温库采用200mm保温板,低温库采用300mm保温板。具体计算公式依据基本不清楚,基实作为暖通专业设计人员计算保温板的厚度是无可厚非的。根据公式

当确定了保温隔热材料的导热系数、再根据室内外温差便可计算出围护结构总热阻R0,带入公式很快就可以计算出冷库保温板厚度。经笔者实际测算大部分冷库工程商套用的保温板厚度均能满足规范要求,且保温厚度且绰绰有余,当然作为一名设计人员了解保温板厚度计算是理所应当的。

冷库设计中另一个重要的关键节点是冷库的冷负荷容量计算。相比较常见的中央空调系统项目,空调负荷的计算理论依据均比较成熟规范。相反关于冷库负荷的计算软件较少且相应的理论依据不是很成熟。与空调负荷对比,冷库负荷的维护结构冷负荷及新风负荷在总冷负的占比很小,原因是冷库的围护结构没有外窗、保温板比一般空调房间外墙热阻系数大,且保温板外还有土建墙体,这减少了太阳辐射及室外空气流动的扰动,常规的冷库基本不设置新风系统。新风补充主要通过冷库门开启时的空气渗透补充,因此新风负荷占比也很小。冷库负荷中占比较大的冷负荷主要为冷间内货物热流量,其次是冷间操作热流量, 然而不同类型的冷库负荷差异很大,尤以蔬莱、子种,水果等有呼吸热流量的冷库负荷指标最大,肉类、水产品等次之。在计算冷库冷负荷时可借助冷冻设备厂家的计算软件分析计算,如某制冷设备厂家冷负荷计算界面如表1。


1冷负荷计算表


在方案及初步设计阶段段也可采经验指标估算冷库负荷,与常规空调项目指标估算不同的是,冷库负荷指标估算按冷库容积估算,而不是按平方估算,大部分冷库为单层且净空较高将近八九米。经笔者查阅相关资料及记录部分实际工程案例,整理以下冷库负荷指标供工程计人员参考:

表2冷库负荷指标

中大型冷藏库单位制冷负荷估算表





冷藏间等单位制冷负荷表





序号

库房名称

库房温度℃

单位耗冷量(W/t)





库房设备负荷

制冷机械负荷

一、冷藏间方面





1

一般冷却物冷藏间

±0、-2

88

70

2

250t以下冻结物冷藏间

-15、-18

82

70

3

500~1000t冻结物冷藏间

-18

53

47

4

1000~3000t单层库冻结物冷藏间

-18、-20

41~47

30~35

5

1500~3500t多层库冻结物冷藏间

-18

41

30~35

6

4500~9000t多层库冻结物冷藏间

-18

30~35

24

7

10000~20000t多层库冻结物冷藏间

-18

28

21

注:表中机械负荷已包括管道等冷损耗补偿系数7%





说明:一般冷却物冷藏间单位制冷负荷乘以2.0的修正系数,冻结物冷藏间单位制冷负荷乘以1.6的修正系数。






当冷库设计冷负荷确定之后,并可以开展冷库制冷设备的选型计算。当前的制冷设备厂家基本淘汰了液氨制冷设备,液氨为剧毒物质,遇明火会产生爆炸,现行的冷库中已很少采用液氨制冷。常规冷冻机组主要采用氟利昂及二氧化碳制冷机组。选择冷冻机组首先应根据冷藏类型先择对应的冷冻机组,中温库、高温库应选择中温机组,低温库应选择低温机组。根据冷库负荷来选择制冷机组时,应注意匹配相应的室温。常规来说冷冻机组蒸发温度的会比冷库库温低5度左右,选择机组设备时要进行温差修正量计算,蒸发温度与库温相差越大,制冷机组的衰减量也越大。在布置冷制机组时,制冷冻机组的布置应靠近负荷中心(冷库)布置。中型及大型制冷机组均配备蒸发冷机组,蒸发冷设备应布置室外通风风良好的地方,另蒸发量设备的荷载重量一般较大轻则七八吨,重则几十吨。当将蒸发冷设备放置在冷库屋顶时应引起足够重视。在冷库制冷设计的过程中,经常有一个设计人员忽略的常识是冷库地坪的防冻措施,现实中很多冷库地坪并没有设置地坪防冻措施,或者设置了常规的地坪防冻措施,做法跟采暖项目中的防潮保温做法类似,即防潮防水层+保温层(一般采用地暖用的XPS挤塑板)+钢筋水泥层。这样的做法在很多冷库工程商中是标配,实际上对于高温库及中温库似乎没有造成工程投诉的案例。但对于低温冷冻库则必须采用通风地面防冻设计,因为冷库下面的基土抗冻性能差,实际工程中部分冷冻库地面因地下土壤冻结,导致冷库地表开裂、隆起等现象。通风地面防冻做法是在上述常规做法的下面预埋通风管或直接架空。需要注意的是冷库地坪经常有叉车作业,地面的结构荷载比常规的水泥地面要厚且需加强配筋,另外水泥地坪饰面也是不抗冻,需考虑在上面铺设金刚砂或自流平等。冷库设计过程中暖通设计人员应知晓其做法并告知土建专业。配合做到室内地坪与月台地坪标高在一个平面。综上所属, 冷库的制冷工艺并没有想象的陌生复杂。它的制冷原理与空调制冷原理是相通的,作为暖通设计行业的一份子。可以主动尝试承担冷冻冷藏方面的技术储备及适当扩展制冷行业的应用。以期推动制冷行业越来越规范的发展应用。

本文已收录于云南暖通年会论文集

参考文献:

[1]制冷与空调 | 2021 年第 007 期[2]制冷技术 | 2023 年第 01 期[3]陆耀庆.实用供热空调设计手册

编辑制作:云南省城乡规划设计研究院信息中心