浅谈冷库建筑设计

方明和

摘要：冷藏库的设计要满足制冷设备及制冷工艺的要求，即与建筑设计、结构设计密切联系，又与隔热设计和防潮隔湿设计直接相关。总体布局即要符合最大占地面积要求，又要符合防火分区的要求，利于火灾时的人员疏散；随着制冷技术的不断革新，冷库建筑设计也必然应进行相应的改进。

关键词：隔热设计；防潮隔湿设计；最大允许占地面积；防火分区

社会经济的发展，促使冷库的规模变得越来越大，才能满足产品的多样化及日益开放的市场需求。科学规划、设计厂区冷库，即可满足企业远近结合的总体规划，又可为企业创造出更多的社会效益及经济效益。

由于制冷技术和制冷工艺的变革，就要影响到冷库的建筑设计，改变冷库的平面设计及布置，改变冷库的剖面设计及空间型式。因此，冷库的建筑设计，既要充分考虑制冷技术和制冷工艺的现实情况，切实符合其工艺要求；又要考虑制冷技术的改进和更新。这就是要以发展的眼光来进行冷库的建筑设计。

1冷藏库总平面设计中，库址选择至关重要

冷库工程总平面设计，必须具有各种技术经济资料（包括库址选择、库址的地质资料图）并按照设计任务书所确定的原则、任务、建库的性质和规模进行总体规划。总平面设计合理与否直接影响到基建投资的大小，产品成本的高低，是冷库设计中一项重要的基础工作。

库址选择是冷库工程建设前期工作中一个重要部分。在库址选择时，除必须考虑到冷库的性质、用途、建设投资、发展规划等条件外，还要考虑一次投资与经常费用的最佳关系。应符合当地规划的要求并经当地规划部门批准；应选择要交通运输方便的地方，且具备可靠的水源、电源和排水条件。

例如：某冷库库址由于选择不当，未对库址的地势和地质进行详细的调查研究，就仓促的决定下来，导致后果严重。该库址地势低洼，地基承载力不足，仅80kpa，而设计承载力为200kpa，由于地基承载力不够，不得不把原设计和条形基础改为大面积的片筏基础，多用钢筋50t。

2工艺流程决定总平面设计，适应地形会减少投资，负荷中心宜靠近冷藏间

进行冷库总平面设计时，应充分了解生产工艺流程。

总平面中出货台需留出足够大的空间让货柜车停放并可调头，若出货台满足不了货柜车的停放要求，则物流的成本势必增加。所以总平面设计前应了解货柜车的相关参数。和冷库较少单独建设，往往和生产车间一起，一边是生产，一边是储藏；这种情况下可让冷库置于生产车间中间，减少外围的温差，即减少热耗。

生产工艺流程是产品加工制造的步骤。即由原料经过加工后制成成品所行经的路线，它决定着各车间的性质和相互之间的关系，以及车间之间的运输系统，劳动力的数量和生产用的水、电等。

总平面设计应进行多方案比较，充分论证及造价分析。

比较全库分区是否合理，生产区、原料区、生活区应分区明确。以冷库为中心，确定建、构筑物的位置及相互间的距离，确定主要道路的走向，合理地组织交通运输。进厂道路和出厂道路应分开，处理废弃品的道路与成品或熟食品的道路要分开。不仅交通管理方便又能减少食品污染。

3规范对冷库布局有一定的要求

GB50072-2010《冷库设计规范》第4.18条规定：二座一、二级的库房贴邻布置时，贴邻布置的库房总长度不应大于150M，总占地面积不应大于10000㎡。库房应设置环形消防车道。由于如今生产规模较以前有了很大的提高，往往规模容易超出规范的要求。

对于冷藏间的最大允许占地面积和防火分区的最大允许建筑面积，规范规定，对于一、二级耐火等级建筑，单层、多层为：冷藏间占地不大于7000㎡，防火分区不大于3500㎡。平面布局设计中就应该合理分区，组织消防疏散。

4冷藏间是冷库的核心，平面宜取正方形或接近正方形

冻结物冷藏间是用来长期贮存冻结食品的库房，室内温度我国目前采用-18-200C，相对湿度为95%左右，在这种温湿环境下，细菌、微生物、甚至寄生虫也不能生存。

冷藏间的平面形式宜为矩形，但长边和短边尽量接近。最好能设计成正方形，这样在室内的走道长度最短，节省交通面积，室内利用率为最高；同时墙体围护结构面积最小，降低能量损耗。

由于冷藏库楼板的荷载较大，库存物堆放较高，故多采用钢筋混凝土无梁楼盖，其柱网的经济尺寸皆为6.0m×6.0m，

每一冻结物冷藏间的大小，一般以400t的库容量较好，因为一列车20节冷藏车的总容量为400t，使之每一列车的来去，只要开一间低温库即可装满。但在沿海和江河港口的贮备库，要与冷库船的容量相适应，一般在1000t左右。

例如贮藏400t肉食品的低温库，按单间设计，一般净高按4.6m，若取正方形库房形式，其平面布置可19m×19m即可。取6m柱距，边柱中心至第4期朱铁庆：等，冷库建筑设计中的问题探讨

冻结物冷藏间的库门最好对着低温川堂，使之经过冻结间加工的货物直接通过低温川堂运进来，这样可以减少库内的耗冷量。

冷藏间的层高主要取决于库内的堆货高度，用人工堆货，它的高度只能在3.1m左右，用码垛机堆货，堆放高度可高些。

冷库建筑层高为：

(1)多层冷库层高不小于4.8m，净高取4.6m：

(2)单层冷库净高不小于5m；

(3)高温库(0-20C)净高不小于4m(地下室高温库当条件限制时允许不低于3m)。

氨机房及配电用房为整个厂区的负荷中心，宜与冷藏间靠近，减小能源损耗及管道的长度及穿越其它功能房间。

5隔热设计是冷库设计的生命，掌握热流传导规律阻止热传导

冷库建筑的特点，即它区别一般性工业与民用建筑的地方，就是对隔热防潮要求较高。因此，在构造上做好隔热防潮处理，是搞好冷库建筑构造设计的关键。即这一构造处理是否合理与可能，往往决定了冷库设计的成败。

首先隔热层应是连续的，不能产生间断和缝隙，以防止出现冷桥，使冷气从室内跑出去。这看上去并不难做到，但往往被柱子、梁、隔栅、门框等所隔断，因此在构造上应使隔热层通过去，连续不断，且不能出现空隙。一般用散粒体隔热材料如珍珠岩粒、稻壳等较易于做到；但对用板状体隔热材料如：软木板、泡沫板就应堪重处理。一般散粒体材料珍珠岩宜用在墙体上，地面由于荷载较大，宜用板状材料，如：软木板，每层厚50mm，共4层。

隔热层要有足够的厚度，达到设计所要求的传热系数值。冷库外部的高温热流，通过冷库的围护结构，传至冷库内部的过程，一般要经过三个阶段和三种传热方式：

(1)热量从高温一侧传至维护结构的表面，即感热阶段，其传热方式是对流换热和辅射换热。

(2)透热阶段，热量从围护结构高温一侧表面传至低温一侧表面，热量是经过热传导传热；

(3)放热阶段是由围护结构的低温一侧表面传至室内冷空气中，即通过对流和辅射换热方式。

由以上可以看出，隔热层的厚度和材料对阻止热传导是至关重要的。

6隔热材料要热阻大、吸湿小，设置在低温侧

冷库中设置隔热层后，能有效地阻止热量的传递过程，可以起到良好的隔热作用。隔热材料应设置在低温侧。

但由于周围空气中，含有水蒸汽，也将渗透到隔热材料中，降低了隔热材料的热阻，其导热系数成倍的增加，而使隔热能力急剧的下降，甚至失去隔热能力，以致使整个冷库完全失去隔热能力，使冷库报废。

对隔热材料的选用上，除了要考虑其导热系数应尽量小，一般为0.05-0.1kK/m-h．oC左右；还要考虑其价格低廉，宜就地取材、运输方便，既要考虑其耐久性能好，不易燃，不霉烂，还要考虑其吸湿性要小，耐冻性好。可建议选用软木、珍珠岩矿棉、泡沫砼、泡沫塑料和稻壳等。

外界的自然温度与冷库要求的库内温度(-18-230C)，往往相差很大，可达50-600C，在这样温差下的隔热层一般设计较厚，隔热材料费用也较高，可占整个冷库材料费用的20-50%，可见热隔工程的设计是影响土建费用的关键。

6防潮隔湿设计能保证隔热层发挥作用．应在其内外两侧设计隔气层

隔热材料很好的解决了冷库的隔热问题，同时还必须具有很好的防潮隔湿的性能，以阻止周围的潮湿环境对围护结构中的隔热材料的不良影响。

湿气一般总是由高温度区向低温度区渗透，因此要把隔气层敷设在隔热层的高温侧，即在冷库的外侧。但在寒冷地区，当冬季室外温度低于库内温度时，水蒸汽将由室内通过围护结构向库外渗透；

在两边设置隔气层时，应将其间的潮湿汽设法事先排出，并清除积水，而后填装隔热层，否则一旦当两边隔气层间渗入水蒸汽后，将使隔热层的隔热效能遭到无法挽回的损害。如：某冷库在施工中，雨水淋湿了隔热材料，而未及时进行处理，在冷库建成后，隔热材料（泡沫混凝土）中的受潮，湿气在隔气层中不能排出，隔热材料根本达不到预期设计的隔热性能。

由此可见，在进行围护结构隔热设计的同时，必须进行围护结构的防潮隔湿设计，以防止周围湿空气影响隔热材料的性能。

冷库建筑中，库外温度绝大多数情况下高于库内温度，既使在库外相对湿度不太大的情况下，库外的水蒸汽分压力，也大于库内水蒸汽分压力的值。

在围护结构的设计中，合理的布置各层材料位置，是防止围护结构中产生凝结水的措施之一。但在很多情况下，还是避免不了在围护结构的隔热材料中产生凝结水的现象。在这种情况下，为进一步降低水蒸汽的分压力值，使其不要超过最大水蒸汽分压力值，在隔热层外设置隔汽层。采用蒸汽渗透系数小的材料作为隔汽层。由于隔汽层材料蒸汽渗透系数很小，使之水蒸汽分压力值在通过该层材料时，形成急剧的下降，从而防止围护结构内部产生凝结水。

隔汽层的材料，常用石油沥青或油毡。石油沥青的蒸汽渗透系数为0.001，比砖砌体小14倍，导热系数同砖砌体；石油沥青油毡，它的蒸汽渗透系数值为0.00018，约为石油沥青的五分之一，所以能起到很好的隔汽作用。

目前国外大量采用的装配式大板冷库建筑，围护结构外侧采用铝合金波纹板，中间填以高效的塑料保温材料，由于金属板隔汽性能很强，其蒸汽渗透系数为零，故不会因蒸汽渗透而产生结露现象，使用效果很好。

参考文献：

GB50072-2010《冷库设计规范》