现代冷链物流中冷库的绿色设计及可持续发展

彭伟清

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摘要：2021年11月26日,国务院办公厅关于印发《“十四五”冷链物流发展规划》的通知,为实现碳达峰、碳中和的“中国承诺”,其中重点提到了“数字化、标准化、绿色化”。绿色设计成为冷链物流的新征程。冷链物流是冷藏、冷冻类产品从生产、储藏、运输、到销售的各个环节保证低温和质量的一项系统工程。其中,冷库基础设施是物流新基建的重要内核,也是绿色设计的主要阵地。本文将以冷链物流中的冷库为核心,结合比较成功的冷链物流绿色设计案例,探讨现代冷链物流的绿色设计。

关键词：冷链物流;绿色设计;冷库;低碳;节能

引言

当前，随着物流行业的迅猛发展，各行各业对冷链运输和智能仓储的需求越来越大。其中，对冷库的要求除了传统的温度、湿度、通风调节，自动杀菌、消毒外，基于无线通信的物联网技术的新兴智能冷库还新增了诸多功能，例如远程管理、自动监测、移动仓储、货物智能自助候补、自动配货等，备受医疗行业、农业和其他相关领域的青睐。

1冷链物流现行标准中关于绿色设计的内容

据不完全统计,2020年我国国家层面出台的冷链相关政策、规划超过56项,现有冷链物流的国家标准、行业标准、地方标准及团体标准近300项。其中不乏与设计行业息息相关的新规范。以2021年12月1日实施的《冷库设计标准》为例,涉及绿色设计的内容主要有以下方面。（1）提出装配式冷库的概念,较传统的土建冷库,装配式冷库具有施工快、重量轻、保温性能更好等优势。（2）在制冷剂的选择上,提倡尽量减少卤代烃及其混合物的灌注量,减轻氨制冷剂泄漏的危害,对于二氧化碳制冷剂的正确使用提供设计导则。（3）为掌握制冷用电设备的耗电情况,提高能效,对制冷系统等设备提出了电能分项计量的要求。

2冷链物流的发展现状及冷库建筑的特点

随着人们生活水平的提高和生活质量的改善,人们对果蔬、肉制品、奶制品、茶叶、饮品等生鲜食材的需求量大幅提高,对生鲜食品的品质要求也更加严格。目前,国内冷库库容量已无法满足行业发展的需求。笔者预计,冷链市场的需求量还将进一步增长,因此,作为冷链物流系统中最重要的储存环节,冷库设计及建造技术的创新已经迫在眉睫。冷库是一类特殊的工业建筑,它需要长时间保持相对稳定的低温高湿的状态。同时,为了降低太阳辐射热的影响,冷库外墙和屋面的装饰面一般会涂刷成白色或其他浅色。总的来说,冷库设计一般需要遵循以下几点要求：①冷库建筑必须设计隔热保温和防潮隔汽层；②低温冷库建筑的地面必须进行防冻胀处理；③冷库地面除了要承担储存货物的功能外,还需要方便各种运输设备的进出,所以在设计时,设计人员应根据实际情况来合理把控混凝土和配筋的承载力；④受热胀冷缩的影响,低温冷库的围护结构很容易出现开裂和膨胀问题,因此冷库建筑中各围护结构均应具备较强的抗裂、抗冻性能。

3现代冷链物流中冷库的绿色设计及可持续发展思路

3.1先进的制冷系统

通过分析储存货物类型，进出货周期，冷库运营工艺要求，初投资以及运行费用、各种制冷剂及供液方式等因素，最终选定冷间1和冷间2果蔬存储库采用R507桶泵供液，制冷主机采用多机头并联螺杆压缩机组，末端蒸发器为吊顶式侧出风型冷风机辅以织物风道系统，冷间3采用R507/CO2载冷系统，桶泵供液，制冷主机采用半封闭变频螺杆压缩机组，末端蒸发器采用仓式冷风机，通过其“冷湖效应”实现库内冷空气的自然对流换热，该系统氟利昂R507均在制冷机房，末端均为CO2，两者通过板壳式冷凝蒸发器连接，大大提高了系统的整体能效，降低了系统充注量。

3.2冷库门设计

（1）操作简单便捷。集装箱冷库门需要频繁开启和关闭，为了便于人员操作，一般将其设计为左右对开门。（2）减少冷媒泄漏。冷库门频繁开启容易造成冷媒泄漏，为了减少冷媒泄漏，可采取以下设计措施：第一，将冷库门设计为大门加小门的双门结构，使用时可根据实际需要单独开启大门或小门或同时开启双门；第二，在冷库内部近门处设置由防水布、塑料或带有保温层的材料制成的门帘；第三，在冷库门外上方设置风幕机，阻断冷媒外泄流动。（3）确保人员安全。容积较大的集装箱冷库（特别是组合式集装箱冷库）内部空间较大，为了防止人员被误关在冷库内，可采取以下设计措施：第一，将冷库门设计为即使在锁闭状态下也可从冷库内部直接开启；第二，设置从冷库内部控制开关的应急逃生门；第三，在冷库外部的显著位置安装声光报警器，并将声光报警器开关设置在冷库内部。

3.3保温隔热设计

土建冷库的围护结构主要由砌块与保温层构成。为了实现库房存储量的最大化,土建冷库普遍采用现场喷涂硬质聚氨酯泡沫塑料的方式来达到保温隔热的目的,或者通过安装成品复合保温夹芯库板来进行隔热。具体施工时,施工人员可以根据冷库的轴网尺寸、层高及贮藏容量来选择合适的保温隔热材料。装配式冷库的保温隔热设计分为内保温结构设计和外保温结构设计这两种。其中,外保温结构中的围护结构可以直接采用复合保温夹芯板,同时库房的钢柱、钢屋架等结构主体需要放置在保温隔热层内侧；内保温结构主体采用轻钢结构,外墙和屋顶外围护结构均采用轻质夹芯板材（外侧单面金属板）,内隔热采用成品复合双面夹芯保温板。与此同时,外围护结构和内保温结构之间还需要设置空气层。目前,我国已建成的冷链物流装配式冷库多采用内保温结构。由于外保温结构不含屋面板及吊顶空腔,所以在具体应用时,设计人员可以适当降低建筑的总体高度,同时直接将复合保温夹芯板作为外围护结构,进而减少投资。

3.4地坪防冻胀措施

冷库的地基受低温的影响,易使土壤冻结,引起地面破裂甚至结构变形。为此,低温冷库地坪除要有有效的隔热层外,隔热层下还必须进行处理,防止土壤冻结。地坪防冻设计主要有：通风地坪、架空地坪、不冻液为热媒的地坪和电加热地坪等。应根据项目特点选择最合适的防冻方式,比如通风地坪分为自然通风地坪和机械通风地坪,在两者选择时应结合当地气候条件,寒冷地区宜采用机械通风地坪,并可以利用制冷机余热来加热,非寒冷地区宜采用自然通风地坪;而电加热地坪因耗电、耗能较高一般只适用于小型冷库。

3.5速冻集装箱冷库

速冻集装箱冷库主要用于将常温物品快速制冷至储存温度，从而在冷冻或冷藏储存前尽可能保持物品品质和特性，达到无损储存的目的。速冻集装箱冷库设计需要注意以下三点：第一，配置多台冷机，并放置在侧板上；第二，两端均设置冷库门，从而提高物品进出冷库的便利性，减少冷媒泄漏；第三，速冻物品四周预留冷媒运行空间，确保冷媒充足且分布均匀，从而使物品由外至内几乎同时降至储存温度。

结束语

伴随着中国冷链产业的快速发展，我国冷库设施需要朝着单体储量大，智能化、绿色化、节能型、先进性方向去发展。笔者希望在这个工程中的设计和施工中的经验能对今后同类型冷库的建设起到借鉴作用。

参考文献

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