摘要：以大数据、物联网、机器人、传感器、5G等先进技术为基础的智能高架仓库是具有广阔的发展前景，位于北方地区的高架仓库对温度有一定要求，此类层高达30m高大仓储建筑采暖设计的项目经验较少，本文对沈阳某智能高架仓库的采暖设计进行分析探讨，旨在获得更为经济合理的采暖设计方式，为今后高架仓库的采暖设计工作提供参考。
关键词：智能仓库；高架仓库；采暖设计；散热器
0 引言
随着我国国民经济的快速增长，货物的流通和储备业务需求量也不断增加，我国现有仓储建筑仍存在大量缺口。在人力成本上升、经济转型升级、土地资源有限等背景下，许多物流企业开始大力发展智能仓储[1]。智能仓储可以依托大数据、物联网、机器人、传感器等不断进步的先进技术，对提升转运效率、客户体验一级企业核心竞争力都表现出极大的效力。
智能仓库是高架机械仓库的智能化升级，一般采用十几层乃至几十层的货架来储存单元货物，因此智能仓库一般层高较高，我国高架仓库单层一般都超过24m，对我国北方寒冷地区仓库的采暖设计带来较大挑战。
常用采暖暖方式有散热器采暖、热风采暖和辐射采暖等三种形式，普通物流仓库通常采用暖风机、（热水或燃气）辐射采暖[2]，而对于层高很高的智能高架仓库，从气流组织角度看，屋顶下挂暖风机或辐射采暖的效果很差，集中热风采暖需占用仓库面积，且处理设备投资较高[3]，因此本文主要通过对沈阳某智能高架仓库项目的采暖设计方法的实用性、经济性及优缺点进行探讨。
1 项目背景
本项目位于沈阳市，地块内包含两栋基本相同的智能高架仓库，每栋建筑面积为13110m2，每栋功能分为分拣区和储货区，分拣区单层10m；储货区为单层智能高架仓库，层高约31.8m，由3个防火分区组成，每个防火分区面积约3000m2，每个防火分区进深均为131m，宽22m，示意图见图1。
图1：智能高架仓库分区示意图
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2 设计概述
2.1 室外设计参数
智能高架仓库的室外设计参数见表1。
表1：沈阳市室外设计参数
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2.2室内设计参数及设计概况
根据业主方储存物品的需求，高架储存区冬季采暖设计温度为10℃，分拣区满足值班供暖需求即可，故设计温度取5℃。
根据室内外设计参数及高架库内的机械发热量计算出的热负荷如表2。
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本工程热源由3台燃气真空热水锅炉提供，机组内置换热器，直接供热，供回水温度为80℃/60℃，供回水系统采用上供上回式同程系统，南北分拣区内各设一个热力入口（热力小室），在热力小室内按防火分区独立分系统。
分拣区采用吊装下送风式暖风机组末端，并在选两个提升门处设置热水型热风幕；高架储存区采用GZ3060型钢制柱型散热器供暖，由每片约530W散热量、25片组成一组散热器；防火分区1-2和1-4外墙处设置上下两层散热器，以上两个防火分区内墙不设置散热器，在防火分区1-3内墙设置单层散热器（见图2）。
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图2：智能高架库散热器采暖系统图
3 采暖方案讨论
3.1 采暖热源的选择
从项目经验看，需采暖的仓库一般位于我国北方严寒寒冷地区，常见热源一般有市政热源、自建燃气锅炉房、燃气辐射采暖及电储能锅炉等[4]。燃气辐射是比较经济、效果较好的采暖方式[3]，但消防要求较高，丁类厂房采用较多，对于丙二类仓储建筑消防限制较多；电储能锅炉在北方工业建筑中也有采用，但需有地方政府政策支撑，节能审查较为严格；市政热源和自建燃气锅炉房作为热源是最常见的采暖方式，采暖效果也比较稳定，两种方式皆可，主要考虑因素是两者的经济性和具体项目的周围环境确定，本项目经比较分析采用自建燃气锅炉房。
3.2 分拣区采暖
分拣区是智能高架仓库的装卸货通道，是必不可少的功能区，其层高与一般仓库相当，吊装暖风机安装方便，有一定气流组织效果，且价格便宜，是仓储比较青睐的采暖方式，本项目分拣区采用吊装暖风机采暖，但对于高大空间的物流仓库，其大门无法保持常闭状态[5]，因此选两个提升门上补充设置热水型热风幕隔断室外冷气流。
3.3 高架储存区采暖
智能高架储存区采暖形式的设计时，可供参考的相似项目经验较少，只能根据现有项目情况及已有普通仓库采暖形式去探索。
1.确定采暖末端形式。本项目高架仓库层高达到30m，属于高大空间，从民用高大建筑经验来看，采用集中空气处理机组+末端喷口的形式，气流组织和采暖的效果都会很好，但其机房需占用仓库面积，空气处理设备投资较高，对于用于租赁的仓储建筑有点奢侈；若参照一般仓储建筑的形式，屋顶下挂暖风机或辐射板采暖，至少一半空间高度以下的区域基本没有采暖效果，因此通过以上判断，确定采用最为经济传统的散热器采暖。
2.其次是散热器布置位置。如图3所示，高架仓库内每堵土建墙边均布有双钢柱，无双柱突出的墙壁及其余区域布满货架，如防火分区1-2和1-4内墙（长边，图3中竖向墙体布满了货架，若内墙布置散热器将影响货架堆货，因此有三边可以布置散热器，结合高架仓库的热负荷主要来自围护结构热负荷（即主要是外墙和屋面）的特点，将大部分散热器沿外墙布置是合理的；以上两个防火分区内墙处的热负荷均由防火分区1-3设在分区之间内墙处散热器承担。
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图3：高架仓库区货架布置局部图
3.散热器上下两层设计。对于正常层高房间采用散热器采暖时，散热器通常只要放置地面即可达到采暖要求，但考虑高架库层高达到30m，可能气流尚未达到屋面，其温度已消耗殆尽，因此大胆采用上下两层叠放散热器（见图2）。
4.上层散热器的固定。由于本项目仓库为刚结构，外墙是PLC板材质，散热器无法直接固定在外墙上，考虑到墙体本身是依靠钢柱及其墙面横向檩条固定，与结构专业讨论后，对某个高度的横向檩条进行加固处理，即可将散热器挂设在檩条上。
4 总结
在沈阳某智能高架仓库采暖设计中，选用了较为传统经济的散热器形式，并根据建筑形式提出了一些不太常见的设计方法，也能够达到室内设计温度的要求，基本可以满足仓库的正常使用，但由于此类项目积累较少、工程工期紧等多种因素，智能高架仓库的采暖设计还有很多值得改进的地方。
首先在末端的设置上，由于高大空间的温度梯度较大[6]，本项目上层散热器底标高仅为3.6m，主要是从安装安全角度考虑不敢设置太高，从采暖效果看，上层散热器设在10m高以上可能更佳；另外，随着热水辐射板成本不断降低，墙面及屋面采用热水辐射采暖的效果会更好。
其次对于此类层高动辄20m以上的智能高架仓库，散热器采暖不均匀的特点尤为明显，若在不影响货架的地方设置导流风机加强对流，也是可以尝试的方式。
再者是提高负荷计算分析的准确性。本工程设计时，《工业建筑节能设计统一标注》还未实施，仓库围护结构基本没有节能要求，没有围护结构节能计算书以及准确的传热系数，加之库内机械的发热量也无准确数据，因此热负荷计算不准确，需加强计算的准确性。
最后是建立CFD模型。气流组织及温度分布的理论模型的建立是做好设计的理论依据，对于智能高架库此类的特殊建筑尤为重要。
随着5G网络的不断普及、AI技术的日新月异，无人仓库、智能仓库是仓储行业的发展方向，具有广阔的市场前景，库房内的暖通设计要求也不断提高。
参考文献
[1] 王平平.“互联网+物流”智能化仓储系统的现状与行业发展[J]. 物流商论,2018, 12:6-7.
[2] 赵宇,高扬等.高大厂房采暖设计形式探讨［J］.建筑科学, 2012,2:43-43.
[3] 屈志敏. 论工业厂房采暖设计［J］. 建筑与装饰, 2017, 7:113-114.
[4] 郑怀江.工业厂房的采暖方式［J］. 机械工程师, 2008, 5:109-110.
[5] 朱佩璋.工业厂房高大空间采暖设计方案比选［J］.山西建筑, 2011,37(11):118-119.
[6] 谢小朋,王海源等.高大厂房散热器与辐射板采暖的温度场研究［J］. 建筑热能通风空调,2016,35(9):81-84.
论文作者:范巍
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第24期
论文发表时间:2020/4/24
标签：采暖论文; 仓库论文; 散热器论文; 高架论文; 智能论文; 分区论文; 项目论文; 《建筑实践》2019年第24期论文;