冷庫建筑的設計要點分析

曾志毅

（福州芳圓建筑工程設計有限公司，福建 福州 350001）

0 引言

冷庫主要用于食品的冷凍加工和冷藏，它不同于一般的工業(yè)建筑和民用建筑，是一種對隔熱性、密封性、堅固性和抗凍性有嚴格要求的特殊建筑。因此，為使室內(nèi)保持一定的低溫，食品冷庫的墻壁、地板及平頂都敷設有一定厚度的隔熱材料，以減少外界傳入的熱量。本文以平潭萬噸冷鏈產(chǎn)業(yè)園項目為例，論述冷庫建筑的設計要點。

1 工程概況

平潭萬噸冷鏈產(chǎn)業(yè)園，位于福建省平潭綜合實驗區(qū)流水鎮(zhèn)，該項目征地面積為34858m2，總建筑面積43835m2。其中地上建筑面積為43175m2，地下室建筑面積為660m2；計容建筑面積54339m2；建筑占地面積14393m2，主要建設五棟建筑,分別為辦公樓、宿舍樓、水產(chǎn)品冷庫及加工區(qū)、水產(chǎn)品冷庫、水產(chǎn)品加工車間。文中涉及到的冷庫單體建筑的工程名稱為1#水產(chǎn)品冷庫與2#水產(chǎn)品冷庫及加工車間。建筑高度均＜24m，為多層鋼筋混凝土現(xiàn)澆的冷庫建筑，其中冷庫都為-23℃的低溫冷藏間。

2 冷庫建筑的設計要點

2.1 冷庫的結(jié)構(gòu)安全

冷庫建筑按其結(jié)構(gòu)承重方式的不同分為外墻自承重外保溫體系和外墻非承重內(nèi)保溫體系。

2.1.1 外墻自承重外保溫體系外墻自承重方式的保溫層外墻和主體結(jié)構(gòu)為兩個獨立的承重結(jié)構(gòu)體系，外承重墻與庫內(nèi)主體結(jié)構(gòu)應有可靠的連接，如在柱端設置鋼筋與冷庫主體結(jié)構(gòu)連接等。保溫層設置在外承重墻和冷庫邊跨的柱梁之間，從室內(nèi)地面開始設置，直至屋面的頂棚。應根據(jù)工藝要求，預留保溫層的空間。這種保溫方式中間層的柱子不用保溫，僅需在一層柱子底部及頂層柱子頂部1.5m范圍內(nèi)需要保溫。中間層的地面也不需要設置保溫層，僅需要在一層地面和頂層的頂棚設置保溫層，保溫層把整個冷庫從底層到頂層的四周圍成密閉的一圈。

2.1.2 外墻非承重內(nèi)保溫體系

外墻非承重內(nèi)保溫體系是每層為獨立的一個冷庫，各層的地面，外墻、頂棚和柱子的上下1.5m范圍內(nèi)均要設置保溫層。這種結(jié)構(gòu)的保溫層不用預留空間，為正常的一個主體機構(gòu),比較方便施工。每層形成一個獨立的密閉的冷庫，可以獨立調(diào)解溫度，儲藏不同的產(chǎn)品。

2.2 冷庫底層土壤防凍脹

當冷庫設計溫度低于0℃時，應采取有效的通風措施防止冷庫內(nèi)地下土壤凍脹破壞。地面以下通風是有效防止凍脹的可靠措施。通風方式有兩種形式，分別為排管通風和架空通風。

2.2.1 排管通風

冷藏間有一邊長度小于40m時，可以采用排管通風，排管直接埋到土里，造價較為便宜。

2.2.2 架空通風

冷藏間的長度都大于40m時，就必須采用架空通風。架空通風層應能自然通風，為了防止雨水進入，應在通風的墻上設置百葉窗。架空通風層的造價相對較高，但是防止凍融的效果較好。當?shù)孛娴耐临|(zhì)為巖石和砂礫，地下水位較低時，通風層可以不用設置。文中提到的1#水產(chǎn)品冷庫與2#水產(chǎn)品冷庫及加工車間，前者長度約為100m，后者的最小寬度為42.5m，所以兩座建筑均采用了架空通風層的通風方式，通風層高度為2m，在通風層的外墻設置了百葉式的通風口。

2.3 月臺設計

月臺是指為裝卸貨而修建的平臺。利用該平臺，搬運的人員或叉車能夠便捷、安全地在運輸車輛和平臺之間裝卸貨物。月臺必須與裝卸貨廣場設置在一起，該項目規(guī)劃設計了較為方正而廣闊的裝卸貨廣場，可以同時容納多部大型集裝箱車同時作業(yè)。冷庫規(guī)范規(guī)定的月臺寬度不應小于7m[1]，上述項目中，根據(jù)甲方的實際操作需求，月臺是按13m寬度設計。由于水產(chǎn)品的體積較為龐大，扣掉預留的3m寬調(diào)解平臺寬度，裝卸平臺的凈寬僅剩10m。月臺一般比室外的裝卸貨廣場高1.2～1.3m，為連接月臺和貨斗，一般在月臺上要設置高度調(diào)節(jié)板，以方便人員卸貨和叉車裝卸貨。要根據(jù)卸貨車位數(shù)量配置高度調(diào)節(jié)板，在建筑設計時，按照高度調(diào)節(jié)板廠家提供的參數(shù)預留高度調(diào)節(jié)板的坑位，在合理的位置下沉結(jié)構(gòu)板，并配合電氣專業(yè)布置電線，待高度調(diào)節(jié)板安裝到位后，再用水泥磚砌筑周邊節(jié)點，使月臺的地面都在同一高程上，形成一個完整而又寬大的月臺。

2.4 屋面構(gòu)造設計要點

（1）冷庫屋面應采用保溫隔熱措施。因為冷庫與周邊的環(huán)境溫差較大，除了在冷庫內(nèi)側(cè)天棚設置工藝要求的保溫層外，還需在屋面結(jié)構(gòu)層的上部設置保溫隔熱層，這樣有利于節(jié)省能耗，降低冷庫的運行成本，也可以防止屋面因為溫差而產(chǎn)生裂縫。當屋面采用有保溫措施的時候，冷庫的伸縮縫的最大間距可以做到45m，當采取比較可靠的措施時，伸縮縫之間的最大距離可以達到50m[2]。

（2）當采用外墻自承重的結(jié)構(gòu)形式時，由于外墻和冷庫的主體結(jié)構(gòu)為兩個獨立的承重體系，屋面的周邊圈梁不能與外墻承重墻有剛性的連接，必須沿著冷藏間的四周斷開；屋面外邊跨周邊主梁采用懸挑結(jié)構(gòu)，與外承重墻的圈梁頂部設置10cm左右的空隙，空隙之間采用瀝青麻絲、水泥砂漿和密封膏封堵，并用不銹鋼蓋板蓋縫。這樣可以保證冷藏間和外墻為兩個獨立的結(jié)構(gòu)體系，防止冷藏間制冷時收縮，拉壞整個結(jié)構(gòu)。

2.5 冷藏間的門檻設計

由于冷庫建筑結(jié)構(gòu)體系的特殊性，特別是在外墻自承重體系中，要做到外墻和冷庫的主體體系獨立承載時，就必須在冷庫和月臺或者穿堂之間斷開，設置沉降縫。冷庫門底下有地熱阻絲，不同的廠家預留的地熱阻絲深度不一樣，大約5～10cm。設計時，門檻處的梁和板應注意下降10cm左右，以便后期安裝地熱阻絲。由于冷庫已和月臺或穿堂斷開，故在門檻處應該采用足夠厚度的金屬板蓋住。金屬板應能夠跨越冷庫和月臺或穿堂，以便工作人員和叉車行走，冷藏間門檻節(jié)點如圖1所示。

圖1 冷藏間門檻節(jié)點

冷藏間門檻處還應考慮防火和防水的要求，由于該項目每層為一個防火分區(qū)，且為水產(chǎn)品的冷藏間，在裝卸貨的過程中難免有水流出來，考慮用瀝青麻絲填縫，縫隙的上下端再用密封膏塞縫，地面和頂棚均用不銹鋼蓋板蓋住，這樣即可保證防火性能，又可以防止水流到下面樓層。

2.6 制冷機房的設計

制冷機房設計時一般緊靠冷藏間，因為冷藏間用冷負荷最大，減少能耗。為制冷機房或制冷機組進行供電的配電房要緊挨布置。以便節(jié)省造價，降低日常運行的成本。在機房的平面設計中，機房的深度和開間應滿足制冷設備布置的要求。層高應根據(jù)制冷設備廠家的通風要求和結(jié)構(gòu)設計的要求，確定最后的高度，以免制冷機房凈高不夠。制冷機房根據(jù)工藝要求，一般屋面上都要布置蒸發(fā)冷卻器，設計時應根據(jù)工藝要求布置墩位，根據(jù)設備的自重和運行荷載，進行結(jié)構(gòu)設計，以免后期結(jié)構(gòu)不滿足要求。制冷機房都應設置事故排風機，在控制室的排風機上和機房外墻上都要安裝人工開關按鈕。當采用氨制冷系統(tǒng)時，因為氨機房的火災危險等級為乙級，所以氨機房的占地面積和體積都要注意，不能過大，以滿足當前行業(yè)標準的要求。該項目采用的是氟利昂制冷機組，氟利昂的火災危險等級為丁類，其機組體積較為小巧，占地面積不大，且對層高的要求也較低，日常綜合運行成本合適。

2.7 防火設計

防火設計是所有建筑設計中的重中之重。冷庫又是建筑設計中比較特殊的建筑，因此在設計中既要遵守《建筑設計防火規(guī)范》（GB 50016-2014）[3]，也要遵守《冷庫設計標準》（GB 50072-2021）[4]。

2.7.1 冷藏間的建筑面積

規(guī)范中對單棟冷庫的冷藏間，按不同的耐火等級，對其最大允許的建筑占地面積和單個防火分區(qū)最大允許的建筑面積作了限制。

（1）耐火等級為一、二級時，多層冷庫最大面積為7000m2，每個防火區(qū)最大面積為3500m2；高層冷庫中冷藏間最大占地面積為5000m2，每個防火區(qū)最大面積為2500m2。

（2）耐火等級為三級時，多層冷庫只允許建到三層，最大占地面積為1200m2，每個防火分區(qū)最大面積為400m2；耐火等級為三級時，高層冷庫不允許建設。

（3）當冷庫有必要設置在地下室時，僅可以設置在地下一層；地下冷藏間要根據(jù)地上建筑為多層或高層建筑，地下冷庫冷藏間的占地面積相應的不大于地上冷藏間的最大允許占地面積。

（4）地下冷藏間的防火分區(qū)面積都不能超過1500m2。

該項目中的1#水產(chǎn)品冷庫有2個冷藏間，每個冷藏間的建筑面積為2485m2，兩個冷藏間的占地面積為4970m2，每個冷藏間為單獨的一個防火分區(qū)；2#水產(chǎn)品冷庫及加工車間有1個冷藏間，冷藏間的建筑面積為1707m2，占地面積為1707m2，為單獨的一個防火分區(qū)。均滿足多層冷庫的最大占地面積要求和防火分區(qū)的最大建筑面積要求。

2.7.2防火墻

（1）冷庫穿堂和冷藏間之間的內(nèi)隔墻應該為防火墻，而且該墻的耐火極限應不低于3h，此時應注意該墻上的冷庫門可以不是防火門，設計中沒必要要求冷庫門一定要達到甲級防火門。

（2）當兩座冷庫的防火墻貼鄰布置時，相鄰冷庫的外墻應該為防火墻，屋頂?shù)哪突鸬燃壊坏陀?h。冷庫與附屬用房（如變配電房，制冷機房及控制室）相鄰布置時，相鄰的墻體至少有一面是防火墻，屋頂耐火極限不低于1h。

2.7.3 建筑的長度

冷庫在規(guī)劃時，當兩座以上冷庫貼鄰布置時，冷庫總的長度不得超過150m，每棟冷庫一定要設置環(huán)形的消防車道。

2.7.4 冷庫的疏散門

冷庫的疏散門是利用冷庫的冷藏門作為疏散門，疏散門的數(shù)量是根據(jù)冷藏間的面積來確定的，當冷藏間的面積小于1000m2時，設置一個即可以；當冷藏間的面積大于1000m2時，應設置兩個以上的疏散門[3]。冷藏門內(nèi)側(cè)應設有應急開門鎖控制裝置，并設計一個醒目的標志，以便發(fā)生火情時，方便逃生。與冷庫生產(chǎn)、管理無關的其他用房，嚴禁設計在冷庫以內(nèi)。附屬用房只能設計在冷庫的首層，且應有獨立的安全出口。

3 結(jié)束語

本文根據(jù)實際的項目設計案例，從7個方面分析了冷庫建筑的設計要點。由于冷庫的特殊性和其工藝上的要求，對比其他的建筑設計，冷庫設計中應更加注意一些特殊節(jié)點的預留，在設計長度的限制，月臺與裝卸廣場的協(xié)調(diào)設置等各方面均要有細致的考慮。目前，裝配式建筑在冷庫建設中也有所發(fā)展，但傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在我國冷庫建設中的應用還要再持續(xù)一段時間。本文所總結(jié)的冷庫設計要點，具有一定的實用價值。