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冷库的建设以及运营管理方式直接关系到冷库的能耗。本文分析了钢结构冷库的建筑形式，指出了降低冷库能耗的途径，并针对冷库施工管理提出了具体的建议。 文｜美建建筑系统（中国）有限公司 范鹏涛 随着人们生活水平不断提高，城市人口数量持续增长，城市生活越来越离不开冷链。冷库，在冷链体系中又有着无法替代的地位和作用。 国际制冷协会（IIR）统计，单位体积冷库能耗在30～50kW/m3/年。根据欧盟冷库与物流协会调查近300座冷库（范围涵盖欧洲、美国及中国）后发现，实际运营能耗平均值超过55 kW/m3/年（详见图1）。 通过实地分析考察，发现改善冷库运营条件可以节省30%～40%能耗。 表1为此次调查具体数据的统计分析。从表中可以看出，在剔除能耗的最高和最低值各20%的部分数据后，冷藏库能耗的最大值是最低值的2.6倍，差值为48.4 kW/m3/年。冷藏库单位体积年能耗指标与冷库容量大小无关，因此冷库能耗指标的巨大差异，主要是运营过程中的管理，以及设计建造时制冷机组参数选择、冷库建筑性能优劣所造成的。 冷库主要采用混凝土或钢材作为主体结构材料。与此相应，冷库分成土建库和钢结构冷库。由于钢筋混凝土材料自身限制，钢筋混凝土梁长度、单层高度多在10m以内。因此，土建冷库存在室内柱子分布较密、竖向一般为多层（3～5层）的特点。这对货架布置、冷库实得容量等均是劣势。且货架竖向为楼层所隔断，需靠垂直运输货梯等解决进出货物作业，会带来物流系统及运营成本增加，也限制了今后随着人力成本增加而进行智能货架物流系统技改的可能。除需要分切租赁给众多冷库使用者的情况外（钢结构冷库也可以采用分货架出租，解决分切出租问题），目前国际范围内钢结构冷库占据绝对数量优势。 钢结构冷库，主要分为下图2、图3所示的室内装配式冷库与室外装配式冷库。 室内装配式冷库，冷库板固定在外部建筑框架内部，主要起到冷库保温作用，防水及遮风挡雨则由外部围护材料承担，较为适用于旧有厂房改造为冷库。该种冷库通常顶棚高度较小（通常在7m以下），比较适合普通叉车堆垛。由于冷库板之外需要敷设彩钢板等额外防水屋面和墙面，其综合单位空间建筑成本投入并不低廉。 室外装配式冷库则是冷库板固定在钢框架之外，库板材料同时起到冷库保温和遮风挡雨的双重作用。室内照明、工业风扇和蒸发器等吊挂，均可方便地固定在室内裸露的钢结构上。因此，室外装配式冷库是国际现代化冷库的主流。 结合消防规范、冷库板运输长度限制等因素，国内钢结构室外装配式冷库高度多在24m以下。室外装配式冷库由于钢结构常年处于低温工作环境，因此对钢结构材料（钢材的抗冲击性能，一般宜选择高于Q345C或Q235C级别）、施工厂家设计加工能力有较高要求。不同于室内装配式冷库，室外装配式冷库库体钢柱柱脚需要加设特种保温垫块处理，以防止通过钢柱产生冷逸造成地坪冻融，进而危及冷库主体结构。 冷库电力消耗的60%～70%是用于制冷。从压缩机参数选择、冷凝压力、蒸发温度设定等，到冷库朝向、冷库板厚度选择等，都是有效降低冷库运营能耗的途径。本文仅重点叙述冷库建筑方面。 冷库规划阶段，除注意交通便捷外，还应注意避免建筑墙面大面积朝南，并注意选择浅色外墙，开门位置应注意避开常年主风向；充电室等区域应与冷库有效隔离，减少冷耗。 （一）冷库墙面板选择 冷库板目前主要用材如表2所示。K值越小，代表该种材料保温隔热性能越佳。由此，结合表2数据可以判断，聚氨酯（PU）与聚脲材料（PIR）是相对较好的选择。其中，后者为可以达到消防要求的B1级材料，因此应用比聚氨酯更广，也是低温库不可替代的保温材料。这两种材料，多是在工厂流水线上复合成夹芯板，成品运输至施工现场（区别于混凝土土建库，较多采用现场喷涂发泡方式）。真空绝热板由于成本过高，在国内大型冷库建筑中缺少应用案例。 表3为保温材料其他各项指标对比。由于国内新消防法规要求提高，能够达到A级防火性能要求的岩棉及玻璃丝绵夹芯板应用大幅上升。但由于材料自身特性，在夹芯板受到撞击或开洞造成内外钢板破损后，上述两种芯材会因吸水造成保温效果减小、丧失，并存在老化掉屑等弊端。当采用上述两种保温材料时，应采用夹芯板四面企口，门洞等位置应提前设计，杜绝现场手工切割，以有效封闭芯材。内外钢板本身，除提供芯材有效防护外，还有气密性作用，冷库板与檩条和主结构连接，塑料头自攻钉应用胶或绝缘垫片有效封堵，防止水汽侵入芯材。 冷库板越厚，外部热传导造成冷耗越小，但带来建设成本越高。如何把握建设成本与后期运营成本的均衡，需要根据不同地区温湿度以及冷库库温综合考虑。在采用聚氨酯材质情况下，冷库板厚度建议不低于100mm；低温冷冻库，不低于150mm。 PIR材质加工而成的夹芯板，保温性能好，材料性能稳定，轻质且吸水率极低，目前该保温材料尚无可替代产品。而且，从国际范围来看，冷库围护材料采用PIR夹芯板是通行做法。冷库的室内低温环境、智能物流体系普及造成冷库运营所需人员大幅下降，决定了冷库火灾危险性和可能造成的危害，都较生产型厂房及普通仓库小。希望行业能共同推动，修改相关规范、规程，以共同解决冷库围护材料性能要求与实际消防安全的冲突问题。 （二）屋面选择 室外装配式冷库屋面兼具防水保温、抵抗紫外线及酸雨侵蚀等作用。同时，由于冷库内多是食品、药品，对洁净度要求很高。因此，屋面保温处理需要更加谨慎。 目前欧美国家较为通行的做法是，钢结构檩条之上铺设镀锌钢板（可以选择耐腐蚀性更好的铝板或不锈钢板），钢板接缝、搭接位置均用耐候胶密封；钢板上铺设防潮隔气层，防止室内湿气向上侵蚀保温层，同时加强气密性和防止屋顶掉屑；两层岩棉或挤塑块保温层错缝铺设；TPO或耐老化PVC卷材敷设在保温层之上。卷材自身搭接、与墙面衔接部位等位置，全部采用热焊接。这种做法，可以较好解决防水及气密性。保温材料厚度根据热工计算来确定，一般建议厚度不低于200mm。 室内装配式冷库，由于防水及耐候性不需考虑，推荐采用夹芯板。 冷库建成后，应采用红外线热成像仪来检查冷库是否存在冷桥部位。在运营阶段，推荐每五年扫描一次，屋面有损毁或老化部位，应及时保养或更换。 （三）地坪处理 国内目前已经有超过9300万立方米的冷库，其中地坪冻融问题较为严重。 根据国际制冷协会推荐做法（如图4所示）从下到上其构造为：稳定层、隔汽层、素混凝土稳定层、防冻融加热层（压缩机排气加热/或和电加热）、隔汽层、抗压保温挤塑保温材料、隔汽层、钢筋混凝土面层及表面耐磨处理。 钢筋混凝土面层、素混凝土基层等，是根据室内实际重量计算得，一般不会存在问题。国内冷库地坪，主要是加热层及防潮层处理问题比较突出。 有不少冷库选择通过架空层或管道通风方式，来隔绝室内冷逸侵入基底土壤，进而造成地坪冻融。管道通风存在长度限制（管道不宜超过30m），架空层处理则存在建筑投入成本问题，且两者均没有彻底解决客观存在的冷逸问题。管道油路或电加热，则可以较好解决这个问题。 电加热需要较多的电能消耗，对大型冷库，不推荐单一采用。管道油路加热，可以选择丙二醇或乙二醇（后者毒性大，冷库安全要求高时不推荐）等作为介质，压缩机排气加热，通过热交换器传输给油路介质，热量不足时，采用电加热补充。 施工过程中，要加强对钢管质量及焊接质量的管控；混凝土覆盖前，首先进行通水加压试验，确保管道畅通无杂物，且无漏点存在。油路管道埋设在地坪之下，无法更换是该种地坪处理方法的弊端。但通过上述施工管理，是可以有效解决的。 加热层之外，尤其要注意防潮层敷设。从图4中可以看出，国际制冷协会的推荐做法，特别强调敷设了3层防潮层，其目的是隔绝来自室内与基底土壤的湿气对加热层及保温层的侵蚀，防止破坏或削弱地坪的保温、隔热性能。 目前国内冷库施工选择多是总包单位负责土建施工，钢结构与冷库板由总包单位或业主再直接平行发包。一座冷库的主体结构——地坪土建、冷库钢结构、冷库板，通常由三家单位分别实施。这样带来的弊端是施工单位各管一段，人们在施工现场通常会看到，地坪防潮隔气层与墙面没有有效搭接，地坪与墙面衔接位置保温处理不尽如人意；钢结构与冷库板连接处理有很大改善空间。而分拆施工的结果是标的额急剧减小，对有实力的业内公司吸引力不够，导致个人企业施工、挂靠资质现象严重，进一步加剧了冷库施工质量的下降。 施工质量管控，是抓冷库最终运营能耗和使用效果的最根本环节，也是成本最小的环节。希望业内人士尤其是冷库业主单位能够对此足够重视，尽可能减少对结构主体的分割，加强不同结构衔接位置保温和防潮隔气层处理。同时，借助目前较为先进的BIM施工管理方式，在施工准备阶段做足功课，用计算机三维虚拟手段，提前进行冷库主体结构、室内吊挂及照明系统、货架物流等的总装和碰撞，提早发现冲突点，减少在实际施工阶段的时间和物质成本，提升管理质量与工程最终质量。 冷库建筑不同于普通工业建筑之处，在于其整个使用寿命周期（通常为50年）的运营成本占比较大，室内持续制冷导致建筑物工作环境恶劣。因此，冷库建设需要根据自身使用性质不同，科学选择规划方案和建筑形式。在冷库板材质量、厚度选择上，需综合考虑一次建造成本与后期运营成本的平衡。建筑细节构造、不同专业碰撞分析以及施工过程管理，应借助先进的计算机辅助管理手段，提前在施工准备环节把问题消化掉。
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