浙江省工业设计研究院 浙江省 310052
摘要：本文介绍了冷库建筑的制冷与通风的设计，并对在设计中遇到的问题，如制冷系统的选择、消防通风的设置进行了总结。
关键词：冷库；制冷系统；排烟设施
1 工程概况
本项目为浙江某农产品物流中心配建冷库，地上五层，地下一层，建筑高度31.350米，建筑面积15237.4平方米，冷库计算吨位1.2万吨，属于大型冷库；共有14个-18°C低温库、1个制冰间、1个速冻间及2个高温库组成。
2 设计计算参数
2.1室外设计参数[4]
3 冷源及制冷系统设计
3.1 冷库设置基本概况
3.1.1 本冷库采用氟系统，R404a作为制冷系统的制冷工质；
3.1.2 为方便分期建设，要求：1~3层-18℃低温库可以同时使用，并可以停库不制冷，4~5层低温库可以同时使用，并可停库不制冷；
3.2 制冷系统设置
根据各个用冷房间的功能及使用时间，分区块分别设置多套独立的制冷系统，其负荷及系统设置如下：
3.2.1 地下一层两个0℃高温库，每间库房所需均为制冷机械负荷151.93kw，两间分别配置2套制冷系统，选用1台80HP活塞并联压缩机组，其在-10/35℃工况下单台机组产冷量160kw，制冷机组设置在一层制冷机房内；间冷却设备均采用吊顶式冷风机。
3.2.2 地上一层制冰间，库温-10℃，制冷机械负荷128kw，选用1台120HP活塞并联压缩机组，其在-20/35℃工况下单台机组产冷量135kw；间冷却设备采用快速薄片制冰机。
3.2.3 地上一层速冻间，库温-35℃，制冷机械负荷75.49kw，选用1台75HP活塞并联压缩机组，其在-42/35℃工况下单台机组产冷量77.3kw；间冷却设备采用吊顶式冷风机。
3.2.4 地上一层两个低温库，库温-18℃，制冷机械负荷共计103.76kw；地上二层三个低温库，库温-18℃，制冷机械负荷共计96.41kw；地上三层三个低温库，库温-18℃，制冷机械负荷共计123.75kw；以上三层的冷间合用一套制冷系统，选用1台240HP双级变频螺杆机组，其在-30/35℃工况下单台机组产冷量346kw；一层间冷却设备采用吊顶式冷风机，二、三层间冷却设备均采用顶排管。
3.2.5 地上四层三个低温库，库温-18℃，制冷机械负荷共计123.75kw；地上五层三个低温库，库温-18°C，制冷机械负荷共计134.97kw；以上二层的冷间合用一套制冷系统，选用1台180HP双级变频螺杆机组，其在-30/35°C工况下单台机组产冷量275kw；冷却设备均采用顶排管。
3.2.6 冷却设备均采用膨胀阀压差供液。
3.2.7 冷凝器均采用蒸发式冷凝器，置于制冷机房的屋顶。
3.3 制冷管道系统设计
3.3.1 氟制冷系统中，管径28以下（含28）采用铜管，28以上采用无缝钢管。
3.3.2 管道附件：无缝钢管弯头等管件采用GB12459-2005,材料：GB/T8163-2008 20#钢。支架等型钢采用标准：槽钢GB707-88；角钢GB9787-88；钢板GB709-2006。系统用各种阀门（如截止阀、节流阀、止回阀、安全阀、浮球阀、电磁阀等）均须用氟专用产品，公称压力≥2.5MPa。
3.3.3 制冷系统管道布置：制冷系统管道从制冷机房内穿冷库外墙进入冷藏间内，竖向通过预留结构孔洞布置，水平管道吊装在结构板下,管道采用异程式布置。
3.4制冷系统控制：
3.4.1根据冷间内的温度自动检测装置反馈信号，至制冷压缩机组，实现运行负荷自动或手动条件。
3.4.2对制冷系统设备运行状态进行监视、记录和打印等管理。
4 机房通风
制冷机房设置平时排风兼事故排风系统，排风量按不小于4次换气次数计算确定，事故排风按照12次换气次数计算确定；选用双速风机，平时低速运行排风，事故时高速运行排风。事故排风的风机采用防爆型。
5 排烟设计
5.1 穿堂区域，由于火灾时利用此处作为走到疏散，故地上穿堂利用可开的外窗自然排烟，地下穿堂区域设置机械排烟系统，排烟量按照60m2/m3×h计算(只负担一个防烟分区)，排烟风机设置在建筑二层防火吊顶内；设置机械补风系统，补风量大于排烟量的50%，补风风机设置在一层防火吊顶内。
5.2 冷库冷藏间内，考虑到房间内温度较低，可燃物较少，且无人员经常停留，故不设置机械排烟系统。
6 设计中遇到的问题
6.1 氨系统与氟系统的如何选择
6.1.1分析
氨系统与氟系统制冷剂的对比：氨属于天然制冷剂，对臭氧层和温室效应没有影响，氨蒸气无色，对人体有毒，具有强烈的刺激性臭味，氨1吨在4000元左右；氟系统制冷剂采用R404A，R404A不含有氯原子，对臭氧层没有破坏，属于环保冷媒，无毒、不燃、不爆、安全可靠，氟1吨在18000元左右。
氨系统与氟系统系统设置的对比：氨机组都是大型化设计，单机功率大，会存在同一台机组带不同温度要求冷间情况，耗能大，缺乏灵活操控性。氟利昂机组大中小型都有，并且可以模块化组合、便于分区配置机组，可以根据温区选择能效比高的机组，便于库温的控制和业主日常管理。
氨系统与氟系统经济型的对比：二者建造费用相差不大，运行管理费用氨系统率高，二者差别在于制冷剂的单价，每次添加制冷剂时，费用相差将近5倍。
6.1.2 系统的选择：本项目建设在农贸批发市场内的分配性冷库，安全隐患是建设方关心的重中之重，且建设方要求考虑制冷系统分批建设的可能性，故设计采用氟系统更为妥当。
6.2 冷间是否设置排烟设施
6.2.1分析：
《冷库设计规范》中提到：冷库中贮藏物为冷冻食品，大多以水产、肉类、蔬菜、水果为主，其火灾危险性，在现行国家标准《建筑防火设计规范》GB50016中划为“丙类”，这应该理解为是在正常温度和湿度条件下它的火灾危险性，而冷库库房的工况是高湿低温，所贮存物也是高湿低温的，且正常使用中无火源引入的可能，工作人员极少。因此长期实践中冷库正常使用中还未出现过火灾事故。
冷库库房内的贮存物一旦与火源接触，由于高湿低温也不易点燃，即使点燃后达到一定火势也是要有较长的延迟时间，此时这种一旦有火源的出现时间必然是在工作时间，由于延迟时间会被工作人人员发现，并及时扑灭，故也不具有火势蔓延成火灾事故的危险性。非工作时间内是没有人的，因此也就不会有火源引入。
历史上层有在投产后发生火灾事故的，火源为穿过隔热层的电线设置不当，短路引发的，因此在电气相关条文中做了加强防护[2]。
6.2.2 关于排烟的设置：若根据建筑定性（丙类），设置排烟设施，则对应设置机械排烟与机械补风系统（冷间均为密闭空间），机械排烟系统以排烟为目的，不惜采用助燃（增设补风）的办法，以换取人员逃生的清晰路线及时间。但在冷间这种工作人员极少，且利用火势较长的延迟时间逃生与自救的场所，设置机械排烟系统显然不够合理。鉴于上述情况，正常情况下冷库储藏物属于不易点燃，且人员较少的区域，不属于人员经常停留或可燃物较多的需要考虑排烟设施的情况。故冷库冷间为考虑设置排烟设施。
7 结语
7.1 在经济条件允许的情况下，尽量采用环保冷媒的氟系统，以减少安全隐患。
7.2 冷库的冷间可以不设置消防排烟设施[5]。
参考文献
[1]李敏《冷库制冷工艺设计》 机械工业出版社 2009
[2]中华人民共和国商务部 《冷库设计规范》GB50072 中国计划出版社2010
[3]中华人民共和国公安部 《建筑设计防火规范》GB50016 中国计划出版社2010
[4]中华人民共和国住房和城乡建设部 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》中国建筑工业出版社2012
[5]《浙江省消防技术规范难点问题操作技术指南》浙公通字[2015]54号
论文作者:栾洪亮,赖庆林,陆葵
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年2月下
论文发表时间:2017/6/13
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