中华人民共和国国家标准冷库设计规范GB 50072-2001 3
5.3.5 钢筋混凝土结构中的钢筋一般是单根或成束分散配置于混凝土中,其在低温条件下的工作情况与钢结构不同,存在着较为有利的因素。根据调查,除原标准图"结109"薄腹梁因采用排筋和密焊接头不合理而发生过低温脆断事故外,在冬季严寒地区使用的其他钢筋混凝土和预应力混凝土构件,尚未发现低温脆断现象。试验研究表明,钢筋低温脆断除同材质和温度有关外,还同结构构造和施工工艺密切相关,黑龙江省低温建筑科学研究所对钢材低温选用问题进行了大量的实验研究,在《钢筋混凝土结构在负温下应用的几个问题》一文中提出:
1 "结109"T型截面薄腹梁在负温下发生脆断的主要原因,是由于采用了上附绑条下带缺口的排筋密焊接头。这种接头构造不合理,易在接头缺口处产生应力高度集中和焊接缺陷,因而在负温下发生脆断。后来的标准图改用工字型截面分散配筋的薄腹梁,迄今为止,再没有发生过负温脆断的事例。
2 钢筋混凝土结构中的钢筋,分散在混凝土中,接头少,产生应力集中和焊接缺陷的可能性小,即使个别钢筋断裂,也不会扩展到其他钢筋上去,加之钢筋受力状态简单,它同混凝土有一定粘结力。因此,在负温下,钢筋混凝土结构发生脆断的可能性极小。
3 通过大量调查、研究、试验证明(最低气温为-45℃),采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋及冷拔低碳钢丝共10个钢种配筋,构件破坏时,钢筋(钢丝)应力可达到或超过屈服点,达到抗拉强度,在负温下均未发生脆断现象。国外有关资料也证明了这一点。
建国以来,在冷库建设中亦从未发生过钢筋混凝土构件冷脆断裂的情况。
黑龙江低温建筑科学研究所建议,编写《冷库设计规范》时,可考虑该所的《在负温条件下应用钢筋混凝土结构设计与施工的建议》一文有关内容。但冷库工程中过去和现在一般采用Ⅰ、Ⅱ级钢筋,为慎重起见,本规范只提"宜"采用Ⅰ、Ⅱ级热轧钢筋。
修订《钢结构设计规范》时提出钢结构的温度划线问题,给冷库负温环境钢结构构件指明了选用钢材的范围。钢结构构件分为四个工作温度,即计算温度划线分为-15℃、-20℃、-30℃、-40℃四种。对于承受动力荷载的结构,计算温度高于-20℃时,以+20℃的缺口冲击试验值为保证条件;等于或低于-20℃~-40℃时,以-20℃的缺口试验值为保证条件。对于承受静力荷载的结构或间接承受动力荷载的结构,以-30℃划线,高于-30℃的构件采用沸腾钢;等于或低于-30℃时,则采用镇静钢。
按冷库内钢结构的受力特点及工作温度,可以认为是承受静力荷载的结构,故冷库内钢结构均可按最低工作温度高于-30℃条件来选用钢材。
6 制冷
6.1 冷却设备负荷和机械负荷的计算
冷负荷计算方法,基本上沿用《手册》的计算方法,我们调查结果认为,这个计算方法存在计算繁琐,机械负荷偏大的问题。但目前还缺少充足的实验数据作为改进计算方法的依据。因此,本节的编写仍以《手册》为基础,根据调研和苏州、上海两次技术讨论会关于"在冷库冷负荷方面,适当地减少机械负荷,保持或稍增库房冷却设备负荷"这-主导思想,参考了国内外的有关资料,力求简化计算,并通过必要的验算而编写成的。编写中着眼于现实生产状况,适当考虑将来的发展方向。对目前尚提不出具体数值而又比较重要的系数和数据,这里只提出原则和概念,由设计者根据具体情况计算取值,待今后条件成熟时再予增补。
"冷却设备负荷"计算是对所有冷间逐间进行计算。分别把各冷间的各项"计算热流量"汇总,即为各冷间"冷却设备负荷"值。冷却间、冻结间和货物不经冷却而进入冷却物冷藏间的货物热流量尚需乘以1.3的货物热流量系数。
"机械负荷"计算,是分别把相同蒸发温度所属冷间的各项"计算热流量"乘以系数后汇总,即得各蒸发温度系统的"机械负荷"值。
此次修订,本节仍沿用原规范的计算方法,仅对某些系数的取值作一些修订。
6.1.1、6.1.2 根据过去冷库使用经验,冷间冷却设备的配置尚符合使用要求。冷却间、冻结间的冷却设备热流量仍按《手册》中规定的方法,乘以货物热流量系数P=1.3计算。国外大多把果蔬及鲜蛋经冷却后再进入冷却物冷藏间,而我国大多不经冷却就把果蔬及鲜蛋进入冷却物冷藏间。据反映,有些冷却物冷藏间,货物进入后需2周左右的时间,库温才能稳定,所以此次修订本规范时,把货物不经冷却而进入冷却物冷藏间的货物热流量系数P也取1.3。对冻结物冷藏间的冷却设备热流量,规定了进货温度、进货质量等,使进货温度、进货质量更接近于实际调研情况,一般较《手册》的规定值有所提高。
在"冷却设备负荷"计算中,规定冷却间、冻结间不计算换气热流量Φ3、操作热流量Φ5,这部分热流量归在该类冷间的货物热流量系数P内考虑。
6.1.3~6.1.5 规定的各条,是把属于同一蒸发温度的冷间各项计算热流量分别乘以各种修正系数之和作为"机械负荷"的。其计算公式见本规范公式(6.1.3)。
关于季节修正系数n1《手册》中系按生产旺季不在夏季而根据不同库温加以修正的,不能确切体现生产旺季所在的不同月份的差别。原规范季节修正系数n1值,是参照湖北工业建筑设计院所编的《冷藏库设计》(1980)一书中的季节修正系数计算原则,并按我国纬度的高低划分为五个区域,而制定了原规范中附录三季节修正系数n1值表。正如原规范条文说明中所述:"由于我国幅员辽阔,区域差别较大,该表所列数值还是有它局限性。"根据近年来原商业部设计院及中国水产科学研究院水产规划设计所设计的冷库,n1大多采用1。其次是现在的冷库都是多种经营,淡旺季并不明显。所以,这次修订,n1宜取1。
由于Φ1 的运算中已由"a"值考虑了太阳辐射,为简化运算,这个季节修正系数值不再考虑太阳辐射的因素。
货物热流量折减系数n2,《手册》中未予考虑,这是造成以往配机过大的一个主要原因。本条加了修正值。其n2值:当冷库中冷却物冷藏间的公称体积(见本规范3.0.3条的公称体积,下同)为大值时,取小值;公称体积为小值时,取大值。当冷库中冻结物冷藏间的公称体积为大值时,取大值;公称体积为小值时,取小值。冷加工间和其他冷间n2取1。
在冷却物冷藏间蒸发系统的"机械负荷"计算中,货物热流量Φ2计算公式[见本规范公式(6.1.9)]中的第4项Φ2d(即货物冷藏时的呼吸热流量),不存在货物机械负荷折减问题,应不乘以该系数n2。本规范为计算方便计,仍与Φ2公式[见本规范公式(6.1.9)]中其他3项一同乘以该系数;但差值不多,这样处理是可以的。
通风换气热流量Φ3的同期换气系数n3,过去《手册》中未予考虑,本规范取值修正。其n3,当"同时最大换气量与全库每日总换气量的比数"大时,取大值。
冷间用的电动机运转热流量Φ4的同期运转系数n4,《手册》中将电动机运转热流量归入经营操作热流量内,分类混淆。本规范按用电的不同情况,特设置了电动机同期运转系数。
操作热流量Φ5的同期操作系数n5《手册》中按冷间性能和冷间面积考虑,体现不出不同条件的区别。因而本规范按不同操作情况下同期操作最多时的冷间考虑。贮存冷却物和冻结物两类不同的冷藏间,总间数应分别计算。冰库总间数也应单独计算。
计算机械负荷中,冷却间和冻结间的Φ3和Φ5不计。
制冷装置和管道等冷损耗补偿系数仍按《手册》数值。
6.1.6 本条将《手册》中10个计算公式归纳为1个。即以室内外计算温度差θw-θn乘以温差修正系数a(见本规范附录B表B.0.1-1)和围护结构的传热系数Kw、围护结构的传热面积Aw组成的稳定传热公式[见本规范公式(6.1.6)],以简化计算。
6.1.7 围护结构的传热面积Aw,其计算法在《手册》上规定得太细。我们对此作了简化。但外墙、屋顶和地面等仍以该外表面积为准。
此次修订,在原规范图示的基础上,增加了文字叙述。
6.1.9 本条将冷却间、冻结间、冷却物冷藏间和冻结物冷藏间等冷间中与货物冷却、冻结及冷藏有关的各种热流量归纳为一个具有4项的通用公式,见本规范公式(6.1.9)。
货物冷加工、冷藏的时间t,已与进货质量一起综合考虑;在本规范6.1.10条规定的进货质量下,冷藏间一律为24h,冷却间、冻结间则按设计要求的冷却或冻结时间计算。
本规范公式6.1.9中第4项(即Φ2d)的热流量只有在果蔬冷藏间内才有。因鲜蛋的呼吸热流量甚微,且缺乏该类数据,故鲜蛋贮存期的呼吸热流量暂忽略不计,待今后有具体数值时再予充实。
6.1.10 各种冷藏间的允许进货质量,根据实地调研情况以每间库容量的比例而定。对水产冷库往往因其"日冻结质量"很大,都进入一个冷藏间则负荷过大。此时,可根据具体情况分摊到几个冷藏间内。
6.1.11 包装材料和运载工具的质量,具体计算比较麻烦。现按各种包装材料和运载工具占其容纳货物质量的比值算出质量系数Bb,计算时,以Bb值乘进货质量m即可得出包装材料和运载工具的质量。本规范表6.1.11的Bb值系按表19的调查数据计算并归纳简化后得出的。
当包装材料和运载工具的材质不同时,由于其比热容的不同,则应分别列项计算。
6.1.13 本条2款所提到的冻结货物温度仅作为计算货物热流量的依据,不能作为冻结货物贮藏或运输过程中的依据。
由于有些货物冻结后需包冰衣或包装后再进入冻结物冷藏间,此次修订,把原规范第5.1.14条的三款改为"无外库调入的冷库,进入冻结物冷藏间的货物温度按该冷库冻结间终止降温时或包冰衣后或包装后的货物温度计算"作为本条3款。
肉、鱼的进货温度按以往各设计单位习惯采用的数字,经实践证明比较合理。果蔬、鲜蛋的进货温度,过去有的按收获季节昼夜平均气温;有的按每日最高和最低气温的平均值;还有的采用平均气温,但上午进货减2℃,下午进货加2℃。几种方法的共同点是与收获季节气温联系在一起。现为统一起见,本条6款规定果、菜、蛋进货温度用当地该食品进库旺月的月平均温度。
6.1.14 通风换气热流量分为两项:一项是货物换气热流量;另一项是长时期停留在加工间、包装间等操作人员需要更换新鲜空气所带进的热流量。为了节省能源和减少库温波动,通风换气时间一般应在早晚气温较低的时候进行。长时间在冷间内,操作人员的换气应按现行国家标准《工业企业设计卫生标准》TJ 36要求,更换新鲜空气。
6.1.15 电动机运行热流量,应根据不同情况按电动机的额定功率乘以安装系数、负荷系数、同期使用系数、热转化系数及低温下空气密度修正系数。但因目前缺少这方面具体数值,所以暂定按Φ4=1000∑Pdξb公式计算,待今后有上述具体数值时再作修改补充。
6.1.16 操作热流量包括与操作有关的照明、开门和操作人员三项热流量。
原规范第6.0.12条"冷却间、冻结间、冷藏间、储冰间和冷间内穿堂的照明照度可采用10~20lx;加工间、包装间等的照明照度可采用30~50lx。"据反映这样的照明照度不够,因此这次将原规范第6.0.12条修订为本规范7.3.4条:"冷却间、冻结间、冷藏间、冰库和穿堂等处照明的照度不宜低于20lx;加工间,包装间等处照明的照度不宜低于50lx。"根据原苏联国家制冷设计院编制的《分配性冷库工艺设计部门规范》BHTП03-86,照度20lx、50lx,折合到库房每平方米面积的热流量分别为2.3W/m2、4.7W/m2。据此,本条作了相应的修改。
开门热流量,参考美国和日本的每昼夜换气次数的数据,算得开门热流量。美国和日本的计算公式相同,换气次数则分为0℃以上和0℃以下两种情况分别列表。日本的比美国的简单,只给一个低于0℃的换气次数表。该表与美国0℃以下的数值相同,空气密度作为定数0.83kg/m3,空气冷却比焓差按库温给出几个定值。我们认为日本的虽然简单,但对我们这样一个幅员广阔的国家是不够准确的。故空气密度仍按库温下的密度,比焓差则按各地各种库温具体计算,并根据我国目前多数冷库都设有空气幕的实际情况,加了空气幕修正系数。为可靠起见,空气幕修正系数M值不分电动门或手动门,一律取0.5。
这个计算公式中,没有考虑门扇形状和大小,这对开门热流量的影响,是会有一定误差的。但为计算上简化起见,该类差值,本规范暂不予计算。
此次修订,对原规范中对开门热流量的说明,"当每间的冷藏门超过两樘时,应按两樘门的开门热流量计算",说得含糊,现改为Φ5b--每扇门的开门热流量,较为明白。另外,每日换气次数,对进出货频繁的冷间来说,按本规范图6.1.16取值,显得不够。此次修订,本规范对nk的说明改成"nk--每日开门换气次数,可按图6.1.16取值。对需经常开门的冷间,每日开门换气次数,可按实际情况采用"。
冷却间和冻结间不计算Φ5这项热流量。
6.2 库房
6.2.1~6.2.4 这几条说明如下:
单位长度吊轨载货质量的取值:
1 肉类,有几种意见:
1)《手册》(1975年)为225~280kg/m。
2)原商业部设计院《商业冷藏库设计技术规定》(征求意见稿)为200~250kg/m。
3)原商业部冷藏加工企业管理局编的《冷库制冷技术》(1980年)规定,一般的吊运轨道每米长度的负荷为250~280kg/m,可 以吊挂2~3个牛的1/4片肉体或3~4个猪的半片肉体;吊挂羊肉时,为了提高冷却间的利用率,可以采取特制的挂笼双层挂法或三钩挂法,使在每米长的轨道上能够挂10~15个羊腔。
4)1981年5月《冷库设计规范》(初稿)上海座谈会意见,猪白条:手动时(悬挂4头,每头50kg)200kg/m;机械传动时(悬挂3.5头,每头50kg)175kg/m。
5)《牛羊屠宰与分割车间设计规范》SBJ 08规定:冷却间轨道上悬挂劈半后的牛二分胴体每米按1.5头计算;羊胴体(每叉挡挂3只)每米按9只计算。每头牛胴体按300kg计,每只羊胴体按25kg计。这样算来,牛胴体为450kg/m,羊胴体为225kg/m。
6)《上海农村经济》(1996年第2期)报道:世界平均每头牛胴体重206kg,日本产肉量最高,平均每头重达392kg;我国每头牛平均130kg。世界平均水平每头猪胴体重76kg,以捷克产肉量最高,平均每头胴体重达140kg,我国猪与世界平均水平相仿。
7)《快速冻结》(中国商业出版社1996年)一书对各种牲畜屠宰前每头的质量情况分列如下:
我国幅员广大,各地猪种不一,质量相差悬殊。如猪体较小的有浙江省每吨约28头。猪体较大的如辽宁省每吨约15头。据东北地区反映最大的猪其毛重平均约108kg 按出肉率为67%计则每头胴体为72kg。但考虑到猪体小的吊轨每米所挂头数有所增加,猪体大的所挂头数相应减少。因此拟采纳上海座谈会的建议,即上述第4)项的取值为下限,并分别增加上限值:猪胴体,手动(县挂3.5头/m,每头76kg)为265kg/m,机械传动(悬挂3.3头/m,每头76kg)为250kg/m。
牛的品种不一样,每头胴体质量也不一样,有的仅150kg(兖州及贵阳),有的达200kg以上,甚至达300kg。其次吊挂形式也不一样:有的每米挂3~4个1/4胴体,有的以1/2胴体吊挂,每米挂1头或1.5头。我们取用每头牛胴体质量为130~265kg,以1/2胴体吊挂每米挂1.5头,则m'd=195~400kg/m。以1/4胴体吊挂,每米挂1头,则m'd=130~265kg/m。
羊胴体的质量也大小不一,有的10kg/个(贵阳),有的14kg/个(海拉尔),有的16kg/个(北京清真食品公司),大的可达20kg/个以上。吊挂的方式有双层羊笼挂法或三钩叉挡挂法,一般可挂10~15个羊胴体。我们取用每米挂12个羊胴体,每个羊胴体质量14~20kg计,则m'd=170~240kg/m。
2 鱼类:冻鱼类目前国内多为盘装,用冻鱼车运载悬挂。各水产冷库对鱼盘和冻鱼车的尺寸已趋向统一,已制订了《水产品冻结盘》GB 4602及《冻鱼车车体》SC140.1 标准。冻鱼车车体分A、B、C三种型式。A型为9层与DJP20冻结盘配套,每层可放2盘,所以每一冻鱼车的装载量为20×2×9=360kg,每米吊轨可放1.35个冻鱼车(长度方向与吊轨垂直,得20kg盘m'd=486kg/m。B型为10层与DJP10、15冻结盘配套,每层可放2盘,所以每一冻鱼车的装载量为15×2×l0=300kg(以15kg盘为例),每米吊轨可放1.35个冻鱼车(长度方向与吊轨垂直),得15kg盘m'd=405kg/m。
3 虾:目前生产冻虾,大多用2kg盘,每个冻鱼车可放80盘(每层放8盘共10层),则每个冻鱼车的装载量为160kg,每米吊轨可放1.35个冻鱼车(长度方向与吊轨垂直),得m'd=216kg/m。
此次修订增加了牛羊单位长度吊轨净载货质量并对猪及鱼虾的取值作了调整。但由于我国幅员广大,各地品种及吊挂方式与本条所述的不尽相同时,设计者可按实情调整取值。
吊轨轨距和轨面高度的取值,经调研了解到的吊轨轨距和轨面高度情况,见下表。
6.2.5 随着速冻食品的发展,各种成套的冷却或冻结设备也多起来了,所以本规范新增此条。
6.2.6 在原规范第5.2.6条的基础上,此次修订增加了1和6两款,增加1款的目的是现在制造制冷设备的厂家很多,并由有关单位制订了相应的标准,为控制产品质量加了1款。对原规范第5.2.6条的二款也作了修改,修订为本条的3款。
6.2.9 本条采用的冷却设备传热系数是以理论计算值为母体,将现场测试结果和我国长期沿用的数据作为比较依据,并在各地冷库设计和生产实践的基础上综合归纳,经有关专业会议讨论同意后而制定的低限标准。
1 排管传热系数的确定和取值依据。本条中述及本规范附录C表C.0.1~C.0.4所列墙排管和顶排管的传热系数,是以湖北工业建筑设计院《冷藏库设计》(1980)一书的表7-2-8至7-2-18为蓝本,引进6mm霜层这一影响因素,经修正换算编制的。
2 本规范K值可靠性分析。本规范的排管传热系数,虽然脱胎于理论计算值,但与生产实践中沿用已久、且被证明是切实可靠、稍偏保守的一套数据比较,不仅具有同等的实用性,而且有更广泛的适用条件和工况范围。在考虑了供液方式影响之后的修正值,与我国现有的实测数据基本一致。
1)本规范中所采用的K值与《手册》中采用的K值比较。
在△t=6~14℃,高度方向上的管子数n=6~18根的条件下,当采用重力供液方式时,本规范值略有下降(氨单排光滑蛇形墙排管平均降低3%左右;氨单层光滑蛇形顶排管平均降低7%左右;氨双层光滑顶排管平均降低6%左右),当采用氨泵强制循环供液方式时,本规范K值则略有提高(氨单排光滑蛇形墙排管平均提高6%;氨单层光滑蛇形顶排管平均提高3%;氨双层光滑顶排管平均提高5%)。
《手册》(1975)的K值表来源于原苏联资料。在数值上,它比美、日等国的要小,但美、日等国的计算温度差取值一般较小,而且用对数平均温度差,因此,所选配的冷却设备传热面积两者出入并不大。经过我国20多年的使用,证明这些数据是切实可行的,可以作为比较的依据。
2)本规范K值与实测K值比较。
由上海水产学院、上海民用建筑设计院、上海市二商局、上海市食品公司等单位组成的传热系数测试组,于1979年5月及8月在江苏省浏河海洋渔业公司3000t水产冷库冻结物冷藏间内进行测试,实地测定了在生产时氨泵强制循环供液的几种光滑顶排管的传热系数。测试结果如下所示:
用本规范K值与之比较,单层光滑蛇形顶排管和双层光滑蛇形顶排管的K值略有降低(约l%~3%),而对U形顶排管则有所提高(约5%)。
3 有关学术会议的结论。1980年12月和1981年5月的苏州、上海讨论会,对蒸发器传热系数取值问题,进行了反复的讨论。认为:由于我国目前仍然采用较大的计算温度差,冷间进货量也难以进行有效的控制,所以采用这种低限标准比较符合我国的国情。它既能保证足够冷却设备的蒸发面积,又能在热负荷较大的不利条件下维持库温,同时在采用氨泵强制循环供液时,经过修正的K值也不过分保守,从而确认了本规范这种取值方法和标准。
4 关于空气冷却器传热系数的确定,空气冷却器属工厂产品,其传热系数已由有关标准规定。
6.2.10 搁架式冻结设备传热系数的确定,由于我国目前尚缺少氨搁架式冻结设备传热系数的理论计算公式,也未进行过实地测试工作。因此,我们一向沿用国外文献中所提供的数值。
原苏联米高扬全苏制冷工业科学研究院公布的氨搁架式冻结设备的传热系数,在△t=10℃和空气自然对流条件,K=17.445W/(m2·℃)。日本《实用冷冻空调便览》第9.11表中,用直径42.7mm无缝钢管制作的氨搁架式冻结设备。当空气自然对流时,K=11.63W/(m2·℃);半鼓风时,K=11.63+6.978W;式中,W--空气流速(m/s);当W=1.5m/s时,K=22.097W/(m2·℃);W=2m/s时,K=25.586W/(m2·℃);当采用氨泵强制循环供液时,上列数值增加15%。日本《冷冻空调技术》载文对管间距为100mm,层间距为250mm的氨搁架式冻结设备,在计算温度差△t=10℃横向吹风的条件下,K=24.423W/(m2·℃);搅拌鼓风的条件下,K=20.934W/(m2·℃)。
根据我国多年的生产经验,也证明空气自然对流的氨搁架式冻结设备,K=17.4W/(m2·℃);风速1.5m/s时,K=20.9W/(m2·℃);风速2.0m/s时,K=23.3W/(m2·℃)是切实可行的。
6.2.11 根据美国专家G.F.Sainsbury在京讲学的《冷库设计资料》,"蒸发温度与进入蒸发器的冷却介质(空气或水)之间的温差在5~8℃范围内。"另据国际制冷学会出版的《热带发展中国家冷藏手册》推荐为4~5℃。原苏联国家制冷设计院编制的《分配性冷库工艺设计部门规范》--BHT∏06-86为7~11℃。此次修订把本条2款叙述为"空气冷却器的计算温度差,应按对数平均温度差确定。可取7~10℃,冷却物冷藏间也可采用更小的温度差。"
6.2.13~6.2.15 冷藏间使用空气冷却器作为冷却设备,具有明显优点,国外冷库由于贮存货物多为包装食品,早已广泛采用。国内冷却物冷藏间普遍采用空气冷却器送风系统,冻结物冷藏间使用空气冷却器的情况也逐渐增多。此次修订本规范新增的6.2.13~6.2.15条是根据原苏联国家制冷设计院编制的《分配性冷库工艺设计部门规范》--BHT∏03-86相关内容编写的。
6.2.16 冷却间、冻结间的气流组织方式有各种各样,有的设导风板,有的设风管。不管哪种形式,都需做到均匀及在货物间要保持一定的风速。对冷却白条肉的冷却间来说,意大利出版的《冷冻食品工业》为0.5~1.0m/s(采用二阶段冷却工艺的第一阶段的风速为1.5~2m/s);原商业部冷藏加工企业管理局编的《冷库制冷技术》(1980)为0.5~1.5m/s(采用二阶段冷却工艺的,第一阶段的风速为1.5~3m/s)。为减少干耗,我们采用意大利出版的《冷冻食品工业》的数据,成为本条新增的1款。
根据我国大多数肉联厂冻白条肉的经验和原商业部测定资料介绍,影响白条肉冻结质量和冻结时间的因素较多,其中很重要的条件是采用较低的蒸发温度和保持一定的均匀的温度场、速度场。普遍认为通过白条肉的表面风速以1.5~2.0m/s为宜。风速过低对冻结速度有明显的影响;若速度过大,对冻结速度的提高并不明显,反而风机电能消耗增加。
水产品冷冻加工,国内多采用盘装冻鱼车吹风冻结间。根据辽宁省建筑设计院的试验和测定资料介绍,水产品冻结间内气流组织情况对鱼品冻结速度和质量有十分明显的影响。实践证明,盘装冻鱼车的冻结间内,其气流必须尽可能防止出现死角、短路,保证气流能均匀的以1~3m/s速度横向吹过盘间进行冻结,则具有较佳效果。
6.2.17 冷藏间内货垛间的风速,原规范为不宜大于0.3m/s。原苏联国家制冷设计院编制的《分配性冷库工艺设计部门规范》BHTП 03-86为不高于0.1~0.5m/s。原商业部设计院编著的《冷库制冷设计手册》(1991)为0.25m/s。原商业部冷藏加工企业管理局编的《冷库制冷技术》(1980),冷却物冷藏间货垛间的气流速度一般为0.3~0.5m/s,冻结物冷藏间要求货垛间风速不大于0.25m/s。根据美国专家G.F.Sainsbury《冷库设计资料》介绍, "果蔬都是以框装、篓装、木箱或纸箱装形式贮存于库内,因此要保持一定的气流速度,才能把货堆间的热量带走,气流速度过低就不能充分地移走货堆间的热量,气流速度过高,不仅增加了电耗,而且会增加商品于耗,因此选择合适的气流速度,以及使货堆间的气流均匀分布,对果蔬冷库来讲是十分重要的。""气流速度又与库内热负荷情况和货堆情况密切有关,一般来讲,刚进货时,热负荷大,货间风速就要大一些,以便把产品热量很快移去,贮存期产品温度已经降低,热负荷减少,货间风速也要相应降低。设计时可按进货情况考虑,货间风速一般可以取100ft/min(0.51m/s),贮存期风速应适当降低,因此最好采用双速风机,进货时全速,贮存期半速,这样就基本上能适应进货期和贮存期的不同要求。"
据此,我们把本条规定为"冷却物冷藏间内,货垛间平均风速应为0.3~0.5m/s,冻结物冷藏间内,货垛间平均风速不宜大于0.25m/s"。
6.2.18 调研中发现,对水果、蔬菜冷库是否需要通风换气存在两种意见。一种意见认为通风换气作用不大,可以不设。如上海、浙江地区许多冷库,虽然设有通风换气装置,但大多数是设而不用;冷库有关人员反映,从直观感觉上没有发现因未进行通风换气而受到严重损害的情况。另一种意见认为,通风换气作用很大,非设不可。从北京、广东、广西等地区来看,许多设置了通风换气装置的冷库都坚持使用,有的冷库把通风换气列为冷库科学管理的一项重要内容。从果蔬、鲜蛋贮藏工艺要求,保证食品质量和安全生产等方面考虑,本规范作了肯定。
通风换气量的要求,根据国内实践经验,可按每天不宜少于2次换气考虑。果蔬贮藏间,可根据二氧化碳的呼出量和允许浓度按下式计算确定:
公式(6)来源于湖北工业建筑设计院《冷藏库设计》(1980)。
利用库门开启达到通风换气的办法,只适用于非地下室面积较小的冷藏间。据实践经验,当平面尺寸大于12m×12m时或地下室、半地下室、不经常开门的冷却物冷藏间,宜采用机械通风换气装置,以保证通风换气效果。此次修订,把原规范第5.2.15条二款,按上述内容修改,修订为本条2款。
原规范没有提及新鲜空气的进风口的要求,此次修订加上,修订为本条3款。
6.2.19 调查中发现,有些冷库通风换气系统的管道未作保温,没有关闭装置或关闭装置不严密,且管道敷设时又未坡向库外,而导致库外空气通过管道进入库内,使产生的凝结水滴在食品表面上,引起食品发霉、腐烂、变质。因此,本条对通风换气系统的设计和安装提出了要求。
6.3 氨压缩机和辅助设备
6.3.1 随着国民经济及制冷行业的发展,氨压缩机及辅助设备的制造厂家也逐渐增多。有关部门制订和颁发了一系列相关的标准,设计人员所选用的氨压缩机和辅助设备的使用条件和技术条件应符合这些标准的要求,以保证氨压缩机和辅助设备在运转中的可靠性和安全性。据此新增本条。
6.3.2 据对50多个冷库的现场普查和使用单位的反映,同一氨压缩机房内的压缩机,能量方面应有大有小,互相搭配,以免食品冻结或制冰等局部生产时,发生大马拉小车的不合理现象,造成能源浪费。例如一个冷库有4间相同能量的冻结间,设计时不宜选用2台(或2套)能量相等的机器,而应选择3台(或3套)机器,即2台能量相等,各能满足任何一个冻结间生产的需要,另1台可以满足2个冻结间的需要。单级氨压缩机的电动机功率,以前是按"标准工况"或"空调工况"来配的,现在是按"中温"、"低温"工况配的。在冷库氨制冷系统设计中,有的压缩机并不在这种工况下运行,有的用2个单级机组成配组式双级机组,此时所配的电动机功率要按实际工况核实,并由制造厂选配适宜的电机。这样可达到节省能源的目的。据此,此次修订,增加了本条5款。
6.3.4 本条列出了各制冷设备灌氨量的体积百分比,其数值是按照20多年设计冷库采用的数值编制的。并参考了《手册》、原商业部冷藏加工企业管理局编的《冷库制冷技术》(1980)等资料。其中"氨泵强制供液"方式各冷却设备的灌氨量(以前《手册》等资料中刊载较少),除依据我国近20年设计中取用的数值外,还参考了国外有关冷藏设计书刊的数据。此次还根据原商业部设计院编著的《冷库制冷设计手册》(1991)的资料,对部分数据加以补充和修改。
6.3.9 油分离器断面的计算,这里列出了计算公式及填料式和其他型式油分离器中允许的气体速度。某些手册资料中也有以计算进气管道直径(以进气管道的气体速度计算)选定油分离器规格的。现摘录这类书刊中的数据(见表22),供参考。
6.3.11 对于冷凝器的选用,除本规范条文中列出的进出水温差和冷凝温度外(这类数据系我国冷库设计常用的经验数据),还取决于该设备的传热系数和热流密度。因冷凝器属标准产品,这些数据应按有关标准或制造厂提供的为准,设计时还应考虑投产后产生水垢、油污等的影响。
冷凝器冷却水进出口的温差,据某些设计单位的反映,在南方的炎热地区,如在长江以南气温较高的杭州、南昌、福建等地,由于冷却水进水温度较高,其立式壳管式冷凝器的进出水温差极小。为此,本规范条文中降低了以往冷却水温差的下限值,以符合生产的需要。冷却水水温与温升、冷凝温度的关系,一般为冷却水进水温度与进出水温升成反比,与冷凝温度成正比。表23数值,供参考。
6.3.12 按照我们以往的设计和对冷库的普查来看,使用单位普遍认为贮液器的体积不够。尤其是规模较小的冷库和淡季常需抽空的水产冷库,反映更多。查其原因,规模较小的冷库,往往地处县城或自治州,距供应制冷剂(99.8%以上的纯氨)的化工厂甚远,供应上有困难且在建设时一般没有专用的氨库。水产冷库由于淡旺季明显,淡季时其冻结间、制冰设备的蒸发器常要抽空,致氨液无设备贮存。因此本规范对贮液器的容量,较以往的设计略予增大,以利生产。
贮液器的氨液充满度,以往各设计单位无一致的数据。一般采用70%和80%的两种。原商业部设计院1964年编的《冷藏库设计标准<讨论稿>》、1968年版的《手册》、1979年《商业冷藏库设计技术规定<征求意见稿>》和1980年湖北工业建筑设计院编的《冷藏库设计》,对贮液器充满度都采用70%;原商业部设计院1975年《手册》、原商业部冷藏加工企业管理局编的《冷库制冷技术》(1980)等书,以及机械行业标准《氨制冷装置用贮液器》JB/T 7658.8-95,贮液器充满度都采用80%,本规范采用70%。
6.3.15~6.3.17 几年来,对低压循环贮液器体积的选用各不相同,看法不一,国内外有关资料所列的计算公式也各不相同。当库房冷却设备用翅片管空气冷却器时,计算所得的结果差别不太显著,但当库房冷却设备为光滑排管时,计算所得的结果相差悬殊,一般都偏大。目前国内冷库采用光滑排管下进上出供液系统还很普遍,为此不加分析地采用某些计算公式和数据,显然是不合适的。
根据国内20多年氨泵强制循环系统运行的实际情况,低压循环贮液器的体积应根据它的功能来计算较为合理。
低压循环贮液器的体积,有以下三个方面的功能:
1 保证气体分离的体积V1。
2 氨泵停止运行后,冷却设备的蒸发器和管道回液的体积V2。该体积在正常运行时,可作为负荷波动引起的回液体积。
3 保证氨泵运行时不断液的体积V3。
V1:它与低压循环贮液器的型式(立式或卧式)有关。立式低压循环贮液器除了控制其气体流速0.5m/s要求有一定的截面积外,还应使气体进出口之间的距离不小于600mm。该体积根据国内立式低压循环贮液器的规格小于最大允许充满度所剩的体积,即0.6Fd<(1-βd)Vd。
卧式低压循环贮液器,由于液面波动对桶身截面有影响,气体流速也随之变化。为了保证在接近最大允许充满度时亦能很好地分离,必须使该断面的气体流速不大于0.8m/s。即使最大允许充满度所剩的体积等于保证气体分离的体积。
因此,不论立式还是卧式低压循环贮液器,V1实际上可等于低压循环贮液器最大允许充满度所剩的体积。即:
V2:它的大小与系统的供液方式有关。在上进下出供液系统,当氨泵停止运行时冷却设备的蒸发器和回气管的液体将全部流回低压循环贮液器,因此必须计算这部分的回液量,而供液管的液体一般不会流回来。所以
在下进上出供液系统,回气管一般高于顶管,因此顶管的液体在停泵后不能从回气管流回低压循环贮液器。在单层和自动供液的多层冷库,由于供液管上设有止回阀,液体也不能从供液管流回低压循环贮液器。为了简化计算,在设计多层冷库手动操作时,系统管道设计应考虑停泵时液体不致通过液体管倒流。这样,冷却设备的回液量可以不计算,但墙、顶排管内的充满度随负荷变化而增减,因此要考虑负荷波动引起的回液体积。由于各库房负荷波动不在同一时间出现,并能起到互补作用,因此负荷波动的回液体积可按冷却设备最大一间的蒸发器体积的20%计算。在下进上出供液系统中
V3:它的大小与系统的供液形式有关。在上进下出供液系统,氨泵启动时低压循环贮液器内已有足够的氨液供泵使用,可以不计算氨泵启动时保证不断液所需的液体体积,只考虑正常运行时保证低压循环贮液器出液口处不产生气化的液柱高度300mm所需体积就行了。该体积约为立式低压循环贮液器体积的20%,因此V3=0.2Vd。
在下进上出系统中,当氨泵停止运行后,冷却设备蒸发器内的液体没有流回低压循环贮液器,在氨泵启动时就没有足够的液体供泵使用,故必须计算在氨泵启动时保证不断液所需的液体体积。它与氨泵每小时流量和氨泵启动到液体流回低压循环贮液器的时间有关。由于该体积大于正常运行时保证低压循环贮液器出液口不气化所需的体积,故后者可不计算。即
6.3.18 把原规范的第5.3.17条二及一款经修改后修订为本条1及3款。原规范对氨泵的排出压力没有提出要求,此次新增加为本条2款。由于某些氨泵产品样本中,对低压循环贮液器正常液面至氨泵轴中心线的液柱高度有规定,此时可按样本规定采用。
6.3.19 本条将原规范第5.3.18条的一、二、三款内容合并。
6.3.22 将原规范第5.3.21条、5.3.22条的内容合并,并根据原商业部设计院编著的《冷库制冷设计手册》(1991)有关内容,编写为本条。
6.4 安全保护和自动控制
6.4.1~6.4.3 此次修订,将原规范第5.4.1条的一、二、三款内容,按氨压缩机、冷凝器及氨泵的安全保护分条编写,并根据现今的设计情况增加了一些内容。
6.4.4 此条主要根据原苏联制冷工业科学研究设计院编制的《氨制冷装置和安全管理规范》(第7版)有关内容编写。
6.4.5 本条在原规范第5.5.3条内容的基础上,根据原商业部设计院编著的《冷库制冷设计手册》(1991)有关采用的氨压力表"带压力和温度刻度",此次修订,本条增加了"宜带饱和温度刻度"字句,以便用同一块表可测得压力和饱和温度;原规范第5.5.3条有关压力表"量程不得小于工作压力的1.5倍",此次修订根据原商业部《冷藏库氨制冷装置安全规程》(1985)有关内容,增加"不得大于工作压力的3倍";另外,根据原苏联制冷工业科学研究设计院编制的《氨制冷装置安装和安全管理规范》(第7版)有关内容,增加了距观察地面多高,选用多大直径的压力表。
6.4.6 根据目前的设计情况,低压循环贮液器、氨液分离器和中间冷却器设有超高液位报警装置外,还设有正常液位自控装置,此次修订把它列上。本条替代原规范第5.4.1条五款。
6.4.7 本条主要根据原商业部《冷藏库氨制冷装置安全技术规程)(1985)及原劳动部《压力容器安全技术监察规程》(1990)有关内容编写。为此次修订新增。
6.4.8 冷库制冷系统中的压力容器,有的处于低压侧,有的处于高压侧。处于低压侧的压力容器,其安全阀必须校正在1.25MPa(表压)开启;处于高压侧的压力容器,其安全阀必须校正在1.85MPa(表压)开启。
根据美国和原苏联的资料,压力容器应设带有专用三通截止阀的双安全阀,如图2。以便在一个安全阀检修时,另一个安全阀与容器(设备)相通。每个安全阀的通径应从整个容器(设备)的泄压考虑。
鉴于目前专用三通截止阀国内尚未生产,近期仍可采用单个安全阀,为便于更换,可在容器(设备)与安全阀之间装截止阀,此阀的通径应不妨碍安全阀的正常泄放。压力容器(设备)正常运行时截止阀必须保持全开,并加铅封。本条替代原规范第5.4.1条四款。
6.4.9 本条根据现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ 19的相关条文编写。替代原规范第5.5.5条七款。
6.4.10 为了观察气体、液体、热氨分配站及中间冷却器盘管进出口处的温度,所以新增本条。
6.4.11 有的冷库对设在室外的冷凝器、油分离器等设备,没有设围栏,对设在室外的贮液器也不设遮阳棚。为保障安全增设本条。
6.4.13~6.4.18 替代原规范第5.4.2~5.4.4条。在70年代中期,我国建设的冷库工程中,已逐步使用了我国自行设计和制造的氨制冷自控元件,使冷库在制冷的操作方面逐步地实现了自动化。但由于:需增加投资约10%~15%;需培训和提高管理人员及维修人员的技术水平;电压不稳;元件质量等原因,因此每个冷库的自动化程度要根据生产需要、投资条件和维修人员的技术力量等实际情况来确定。
6.4.19 根据国家现行标准《氨制冷装置用紧急泄氨器》JB/T 7658.12及美国采暖、制冷、空调工程师学会编制的《机械制冷安全规范》ANSI/ASHRAE 15-1994的有关内容编写。此条系新增。
6.5 管道
6.5.3 氨管的管径计算已见于书刊手册者有原苏联和美、英、日等国外资料,其控制指标一般以允许压力降或允许速度为准。我们采用的控制指标已在本条文中阐明。此次修订,对制冷管道允许速度,根据《手册》给予补充。
6.5.4 本条1款为原规范5.5.1条一款。此次修订,根据原苏联国家制冷设计院编制的《分配性冷库工艺设计部门规范》--BHП 03-86把原规范的"各种管道的挠度不宜大于1/350",改为 "各种管道的挠度不应大于1/400";本条4、5款为原规范第5.5.5条五、六款;其他各款系根据原苏联制冷工业科学研究院编制的《氨制冷装置安装和安全规范》(第7版)及原商业部设计院编著的《冷库制冷设计手册》(1991)等资料的有关内容编写。
6.5.5 根据国家现行标准《制冷装置用压力容器》JB 6917及各制造厂的样本,目前制冷压力容器的设计压力:高压侧为2.0MPa、中低压侧为1.4MPa。所以本规范规定气密性试验压力:高压侧为1.8MPa(表压)、中低压侧为1.2MPa(表压)。
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6.6 管道和设备的保冷、保温与刷漆
6.6.1 本条为原规范第5.6.1条的部分内容,指出了需保冷的部位。
6.6.2 现行国家标准《设备及管道保冷技术通则》GB 11790及《设备及管道保冷设计导则》GB/T 15586(以下简称《通则》及《导则》)。有关设备及管道保冷的计算公式和原规范第5.6.1条是一样的。不同的是原规范周围环境温度采用夏季空气调节日平均温度,而《通则》及《导则》是采用夏季室外空调计算温度。相对湿度原规范没有提到,而《通则》及《导则》采用最热月月平均相对湿度。另外,《实用制冷工程设计手册》(1994),也是采用与《通则》、《导则》相同的环境参数,所以此次修订以《通则》、《导则》为准。
保冷层的厚度计算是根据保冷层外表面不凝露作为计算原则的。对干燥地区计算出的保冷层厚度,虽可保持保冷层外表面不凝露,但冷损失量可能超过要求。此时,可按允许冷损失量对保冷层厚度进行核算。
6.6.3 在某些设计中,需保冷的管道在穿过墙体或楼板时,图省事而中断保冷结构,这是不对的,所以增加此条并取消原规范第5.6.5条。
6.6.5 为这次修订时新增的条文。
6.7 盐水制冰和储冰
冷库中设制冰间和冰库有以下几个方面的用途:
1 通过铁路用普通加冰保温车调出食品;
2 为出海捕鱼保鲜用;
3 为过路的普通加冰保温列车补充冰量;
4 供应当地零售用冰。
在沿海水产加工厂的冷库和铁路加冰站中制冰、储冰的生产能力是很大的,许多水产品加工厂中一般储冰量和冷藏量往往相同;考虑到制冰、储冰有它独特的要求,故单写一节,便于设计使用。
制冰的方式有好几种:冰桶制冰(盐水制冰)、接触式制冰、砖状冰、片状冰、管状冰等。由于目前冰桶制冰用得较多,再加上其他制冰方式资料不多,因此,本节仅写盐水制冰。
6.7.2 本条所列计算结冰时间公式为美国通用的经验公式,一般用于厚度在250mm以上的大型冰块较为适宜。该经验公式,厚度原为厘米,本规范为统一起见,现已折成为毫米。根据日本资料介绍,当厚度250mm以下的冰块采用Plank公式为宜,算式为:
厚度250mm以下的冰块用本规范6.7.2条计算公式(6.7.2)计算时,比用Plank公式算出的时间多1~3h。本规范统一选用本规范公式(6.7.2)计算。
6.7.4 每日生产1t冰的热流量为7000W/t,这已为大家公认数据,如要详细计算可按有关资料计算。
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7 电气
7.1 变配电室
7.1.1 冷库的正常运行,关系到广大人民的日常生活和食品卫生,如供电不能保证,一旦停电,势必会使库温升高,导致食品变质,从而造成较大的经济损失,因此从对供电可靠性的要求看,冷库应属二级负荷。对小型冷库因停电造成的损失较小,可按三级负荷供电。
7.1.2 当对冷库难以实现专用回路供电要求时,许多冷库为了保持正常运行,都希望有第二路电源供电,因此可以考虑采用自备电源的方法取得第二电源。
7.1.3 根据对110个冷库与肉联厂的统计资料进行分析,冷库总电力负荷需要系数采用0.55~0.70是合适的。
7.1.4 一般冷库的运行均有淡旺季之分,因此为了调节负荷,做到经济运行,宜选用2台变压器。由于我国大部分地区的供电部门是采用二步价计费方式,为了减少初投资及运行费用,同时又兼顾到变压器的运行效率并有一定的裕度,因此变压器的负荷率可采用0.8~0.9。
7.1.5 冷库的主要用电设备在氨压缩机房,约占全库总用电负荷的50%以上,因此机房是冷库的负荷中心,变配电室应尽量靠近机房设置。
7.1.6 冷库的自然功率因数较低,而且用电负荷大部分集中在氨压缩机房,且冷库一般没有高压负荷,因此应在低压配电室集中设置补偿装置,对远离配电室且负荷又相对集中的污水处理厂、屠宰加工车间、分割肉加工车间等,为了提高补偿效果,减少线路上的电能损失,可分别在这些场所的配电室设置补偿装置。
7.1.7 一旦突然停电,为了及时地进行必要的倒闸操作,在高、低压配电室宜设置应急照明。
当应急照明电源取自直流电源屏时,应对电源屏的容量进行校核。
7.2 氨压缩机房
7.2.1 氨气比空气轻,有强烈的刺激气味,爆炸极限为15.5%~27%,根据现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058中关于爆炸危险区域的划分应按释放源级别和通风条件确定的规定,氨压缩机房可划为2区,并应根据通风条件调整区域划分。
原规范考虑到氨压缩机房一般通风良好,且必须有人值班,因氨气具有强烈的刺激气味,爆炸下限较高(15.5%),当出现漏氨时,远未达到爆炸下限值就已被发现,又根据商业冷库多年的运行经验,尚未发生过氨压缩机房当出现漏氨时因电气火花引起爆炸事故的例子,因此没有要求氨压缩机房按爆炸危险区域进行电气设计。
本次修订原规范工作,根据现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058中关于符合易燃物质可能出现的最高浓度不超过爆炸下限值的10%时,可划为非爆炸危险区域的规定,在本规范(送审稿)审查会上,与会专家要求增加本条内容,以保证氨压缩机房的运行安全。
7.2.2 为了进一步提高氨压缩机房的运行安全,在运行中会产生强烈电气火花的启动控制设备不应布置在氨压缩机房中。
因为氨气对温度测量和记录仪表的铜接点有腐蚀作用,因此不宜将该仪表布置在氨压缩机房中。
7.2.3 装设电流表除可监视电机运行情况外,还可用于监视制冷设备的运行情况,例如氨压缩机的制冷量,氨泵的上液量以及空气冷却器(冷风机)的结霜情况。
空气冷却器(冷风机)的电机台数多而容量小,属于同一台空气冷却器(冷风机)的数台电动机由于同时启停,工作环境和工作状态相同,因此可共用一块电流表,共用一套控制电器和短路保护电器。
7.2.4 氨压缩机在运行中会出现一些意外情况,如机械故障等,因此要紧急停车进行处理,以免事故扩大。
7.2.5 事故排风机虽然台数少、容量小,但其要在机房出现漏氨事故的情况下进行工作,因此对供电可靠性要求高,属于冷库的二级负荷,因此在供配电设计上,应在机房电源被切断的情况下保证事故通风机的可靠供电。
在机房漏氨的情况下,事故排风机如过载停止运行,会使事故进一步扩大,因此当排风机过载时,宜发出报警信号提醒值班人员注意观察,而不适宜直接作用于停机。
7.2.6 因为氨气比空气轻,为了安全起见动力配线宜在地下敷设。
7.2.7 在发生漏氨时,氨气会聚集在氨压缩机房的上部,为了进一步提高氨压缩机房的运行安全,应选用防爆型灯具,照明线路宜穿管明敷。
7.2.8 当突然停电时,值班人员为了安全要对制冷设备的有关阀门进行必要的操作,因此氨压缩机房宜设应急照明。
7.3 库房
7.3.1 冷库电气设计的一般要求。
7.3.2 由于冷间属于低温潮湿场所,电气设备易受潮损坏,且检修困难,因此如无特殊要求应将电气设备布置在干燥场所。
7.3.3 根据现行国家标准《肉类加工工厂卫生规范)GB 12694中对吊挂在肉品上方的灯具的要求,又考虑到冷间内属潮湿场所,因此规定冷间内照明灯具应采用具有防护罩的防潮型白炽灯具。
7.3.4 原规范规定冷却间等照明照度可采用10~20lx ,通过调查,一般冷库设计多为每6m×6m布置一盏60~100W白炽灯具,实际照度仅为10lx左右,操作工人反映亮度不够,因此本次规范修改,将冷却间等设计照度适当提高定为不宜低于20lx。
原苏联国家制冷设计院1989年编制的《分配性冷库工艺设计部门规范》中亦规定冷却物和冻结物冷藏间的设计照度为20lx。
7.3.5 当冷间内布置有顶排管时,由于顶排管要定期融霜和人工扫霜,为防止损坏灯具和保障工人安全,故不应将灯具布置在顶排管下面,而应沿顶排管二侧布置。
7.3.6 一般说来,冷间外多为穿堂,对电气设备而言环境条件远较冷间内为好,因此为了操作与检修的安全与方便,照明开关应集中布置在冷间外。
当冷库进出货时,冷库门要打开较长的时间,由于库内外冷热空气的交换,库门外附近的墙面会因湿度大而凝水,对电气设备不利,因此照明开关宜远离门口布置。
7.3.7 为提高冷间内的照明可靠性而制定本条。
7.3.8 库房低温潮湿,属于有特殊触电危险的用电场所,为提高用电的安全性,对冷库部分的供电,宜采用带有专用保护线(PE线)的TN-S或TN-C-S系统,灯具金属外壳应与保护线可靠连接。
根据现行国家标准《工业企业照明设计标准》GB 50034中的规定,当冷间内灯具安装高度≤2.2m时,供电电源应采用AC24V安全电压。
7.3.9 原规范规定"低于0℃的冷间电气线路应采用铜芯耐低温绝缘电线或电缆,并宜明敷"。通过调查,目前国内仅橡皮绝缘电力电缆具有较好的耐低温性能,考虑到绝缘电线仅一层绝缘,且不适于桥架明敷,因此本规范修订时,取消了原规范规定在冷间内使用绝缘电线,明确指出在0℃以下的冷间只允许使用铜芯橡皮绝缘电力电缆。
7.3.10 根据冷库的特点制定本条。
7.3.11 自限温电热带是新型的电加热材料,与电热线相比优点很多,安装方便,维修容易,安全可靠,故推广使用。
7.3.12 为了冷库的安全,阁楼层不得挪作它用,平时也不能上人,因此规定阁楼层内不应敷设电气线路,以防发生意外电气事故而引起火灾。
7.3.13 本条是为保障人身安全,防止人员被误关在冷间里面而规定的,由于现在冷藏门开门机构较前已大有改进,在库内可以较容易的将门开启,因此可根据需要装设。
7.3.14 电梯属于冷库中的二级负荷,供电应予以保证,不应与其他负荷共用一路电源。考虑到冷库一般采用3t货梯,电机容量较小,故多台电梯可共用一路电源。
7.3.15 消防水泵属于冷库中的二级负荷,供电应予以保证,不应与其他负荷共用同一路电源。
7.3.16 当某层冷库发生火警时,不仅可由该层消火栓箱处自动启动消防水泵,而且在控制室应发出该层火警的报警信号,以通知值班人员。
7.3.17 对冷库而言,地下土壤防冻是保证冷库正常运行的重要措施,因此当采用地下机械通风的方案时,除有温度显示外,通风机应能自动运行。
7.3.18 根据现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB 50057的规定,冷库宜按三类防雷建筑物设计。
7.4 制冷工艺自动控制
7.4.1 对一般冷库而言首先应该要求做到安全生产、改善工人劳动条件、提高制冷系统运行的稳定性和节能,为此目的制定了本条。
7.4.2 对有条件的冷库,可提高制冷工艺的自控水平,根据不同冷库的需要,制冷自控系统可设计成半自动运行和全自动运行二类。
7.4.3 实现冷库微机管理和微机自动控制是今后的发展方向,目前在国内个别地区的冷库做到了,并取得了很好的效果,因此对有条件地区的冷库,可根据需要推广采用这项新技术。
8 给水和排水
8.1 给水
8.1.1 对本条说明如下:
1 本条中对冷凝器进出水温差未作规定。由于冷凝器设备的选用、温差的要求等均属制冷范围,因此由制冷专业提供设计数据。
2 冲霜水水温只作下限的规定,根据1968年集宁肉联厂冷库上、水下管道的测定资料,当水温不低于+10℃,冷库管道长度在40m内流动的水不会产生冰冻现象。
冲霜水水温的上限,根据日本、原苏联资料可为30~50℃,当水温较高时,可缩短冲霜时间,减少冲霜水量。冲霜时间与水量水温成反比。考虑到目前国内情况及今后发展趋势,有条件时,可适当提高水温,以缩短冲霜时间和减少冲霜水量。
8.1.2 条文中所采用的冷却水浑浊度标准,根据广州市西村冷库所用增步河水浊度平均为52mg/L,最高450mg/L(持续2h)。当直接取用时,在冷凝器管壁形成的泥垢可用高压水冲洗,在气温高时增加用刷子清洗,就能冲掉,即能满足生产需要而不必作其他处理。广东、广西地区和其他地区某些冷库用河水为水源的情况也如此。
8.1.4 从节能节水角度考虑应提倡循环用水,但南方地区靠近江河的冷库,若水源充沛,水质又可直接使用,当冷凝器进出水温差较小时,略增大些冷凝器面积还是比增加一套冷却塔装置的一次投资及经常运转费用要省些,故仍可考虑一次用水。
8.1.6 国务院办公厅国办发[1991] 6号通知中提出,将直流排放的冷却水、洗涤水等尽可能合理地利用起来,推广循环用水一水多用。
过去在冷库设计中有采用自然通风冷却塔、喷水池等冷却构筑物,由于其冷却效率低,占地面积大,目前已很少采用。近年来小型玻璃钢机械通风冷却塔已工厂化生产,正趋向定型化、系列化,己被广泛采用。
8.1.7 本条提出对冷却塔的选用原则。目前,生产小型玻璃钢冷却塔的厂家有上百家,这些厂多数都有设计单位为技术指导,一般都有较完整的设计文件和较好的工艺管理措施及不同级别的鉴定,且取得了在某些市销售产品的证书。但也有些厂的产品存在较多的问题,质量差,缺少完整的设计技术资料和检测资料,依靠 "灵活"的推销手段销售产品,设计选用时应当注意。
8.1.8 本条规定按湿球温度频率统计方法计算的频率为10%的日平均气象条件,在冷库工程设计中是恰当的。我国其他工业部门如火力发电厂设计技术规程(1985年版)规定:冷却水的最高计算温度宜按历年最炎热时期(一般以3个月计)频率为10%的日平均气象条件计算。
我国石油、化工和机械部门选用的频率为5%。
英国冷却塔规范BS-4485(1977版)规定:根据不同工艺过程的需要,选择历年炎热时期(一般以4个月计)频率为1%~5%。
原苏联给水设计规范(1976年版)规定:按工艺对冷却水温的要求程度和由于冷却水温超过而引起的破坏选择设计保证率。如设计保证率为90%时,整个工艺过程和个别装置的经济性暂时降低。
根据冷库的实际运行情况,有些地区存在定期不定期的停电若干小时,亦有的地区在用电高峰期电价与平常时期的电价差别较大。因而有些厂在用电高峰期停机,错过用电高峰期后再开动机器制冷降温。这样运行操作既满足工艺过程在较长的时间内不受破坏,保证存储商品的质量,又能在常年运行中得到较好的经济效益。在冷库工程设计中采用近期连续不少于5年,每年最热3个月频率为10%时的空气干球温度及相应的相对湿度作为计算依据,可以满足工艺对水温的要求。
8.1.9 这是新增加的条文。目前多数冷库运行中未采取水质稳定处理措施。有的地区水的硬度较高,冷凝器结垢较严重,因而须采取水质稳定处理措施,但由于地域不同,水质各异,可根据各地具体情况确定,本条未作硬性规定。循环水稳定处理的任务在于防止结垢和防腐蚀性,其方法有排污法、化学法、物理法(如电子除垢器、静电除垢器)等,至于选择哪种方法应进行技术经济比较,便于操作管理而定。
8.1.10 冷却塔的水量损失包括蒸发损失、风吹损失、渗漏损失、排污损失。
蒸发损失:根据现行国家标准《工业循环水冷却设计规范》GBJ 102中冷却塔蒸发损失水量公式计算,当气温30℃,冷却塔进出水温差2℃时,蒸发损失率为0.3%。
风吹损失:现行国家标准《工业循环水冷却设计规范》GBJ 102中规定,机械通风冷却塔(有除水器)的风吹损失率为0.2%~0.3%,有的资料规定为0.2%~0.5%,对于冷库设计中常用的中小型机械通风冷却塔一般均未装除水器,尚无风吹损失水量资料。考虑到无除水器水量损失会增加,其风吹损失率按大于1%计。
渗漏损失:具有防水层护面的冷却塔的集水池中的渗漏,一般可忽略不计。
排污损失:损失水量占循环水量的0.5%~1.O%或更大。
根据冷库设计多年的实践和各项损失累计,本条规定补充水量为冷却塔循环水量的2%~3%。
8.1.11 作为防结冰措施,在冷却塔进水干管上设旁路水管,能通过全部循环水量,使循环水不经过冷却塔布水系统及填料,直接进入冷却塔水盘或集水池。这项措施已在我国及美、英等国作为成熟经验普遍实施。
从循环水泵至冷却塔的进水管道一般系明敷,在管道上应安装泄空管,当冬季冷却塔停止运转时,将管道内水放空,以免结冰。
8.1.14 制冷机厂对空气冷却器(冷风机)冲霜用水量有规定,从调查各冷库的冲霜时间看,一般一冻或两冻冲一次时,20min左右即能将霜冲净。
冷库用冷却水、冲霜水调查表,见表24。
8.1.15 本条规定空气冷却器(冷风机)冲霜配水装置前的自由水头不应小于5m,可以满足使用要求。
8.1.17 我们调研中了解到过去许多冷库即使在穿堂或楼梯间设了消火栓,也没有用过。但考虑冷库内大部分隔热材料和包装材料为可燃物,以往消火栓没有使用,并非其本身不起作用。为此,多层冷库还应在穿堂或楼梯间设消火栓,这样,一旦发生火灾,就能迅速扑救,及时阻止火势蔓延。单层冷库则利用室外消火栓扑救灭火。
氨压缩机房门外设室外消火栓,一是为救火;二是当机房大量漏氨时,可作水幕以保护抢救人员进入室内关闭阀门等。
8 给水和排水
8.1 给水
8.1.1 对本条说明如下:
1 本条中对冷凝器进出水温差未作规定。由于冷凝器设备的选用、温差的要求等均属制冷范围,因此由制冷专业提供设计数据。
2 冲霜水水温只作下限的规定,根据1968年集宁肉联厂冷库上、水下管道的测定资料,当水温不低于+10℃,冷库管道长度在40m内流动的水不会产生冰冻现象。
冲霜水水温的上限,根据日本、原苏联资料可为30~50℃,当水温较高时,可缩短冲霜时间,减少冲霜水量。冲霜时间与水量水温成反比。考虑到目前国内情况及今后发展趋势,有条件时,可适当提高水温,以缩短冲霜时间和减少冲霜水量。
8.1.2 条文中所采用的冷却水浑浊度标准,根据广州市西村冷库所用增步河水浊度平均为52mg/L,最高450mg/L(持续2h)。当直接取用时,在冷凝器管壁形成的泥垢可用高压水冲洗,在气温高时增加用刷子清洗,就能冲掉,即能满足生产需要而不必作其他处理。广东、广西地区和其他地区某些冷库用河水为水源的情况也如此。
8.1.4 从节能节水角度考虑应提倡循环用水,但南方地区靠近江河的冷库,若水源充沛,水质又可直接使用,当冷凝器进出水温差较小时,略增大些冷凝器面积还是比增加一套冷却塔装置的一次投资及经常运转费用要省些,故仍可考虑一次用水。
8.1.6 国务院办公厅国办发[1991] 6号通知中提出,将直流排放的冷却水、洗涤水等尽可能合理地利用起来,推广循环用水一水多用。
过去在冷库设计中有采用自然通风冷却塔、喷水池等冷却构筑物,由于其冷却效率低,占地面积大,目前已很少采用。近年来小型玻璃钢机械通风冷却塔已工厂化生产,正趋向定型化、系列化,己被广泛采用。
8.1.7 本条提出对冷却塔的选用原则。目前,生产小型玻璃钢冷却塔的厂家有上百家,这些厂多数都有设计单位为技术指导,一般都有较完整的设计文件和较好的工艺管理措施及不同级别的鉴定,且取得了在某些市销售产品的证书。但也有些厂的产品存在较多的问题,质量差,缺少完整的设计技术资料和检测资料,依靠 "灵活"的推销手段销售产品,设计选用时应当注意。
8.1.8 本条规定按湿球温度频率统计方法计算的频率为10%的日平均气象条件,在冷库工程设计中是恰当的。我国其他工业部门如火力发电厂设计技术规程(1985年版)规定:冷却水的最高计算温度宜按历年最炎热时期(一般以3个月计)频率为10%的日平均气象条件计算。
我国石油、化工和机械部门选用的频率为5%。
英国冷却塔规范BS-4485(1977版)规定:根据不同工艺过程的需要,选择历年炎热时期(一般以4个月计)频率为1%~5%。
原苏联给水设计规范(1976年版)规定:按工艺对冷却水温的要求程度和由于冷却水温超过而引起的破坏选择设计保证率。如设计保证率为90%时,整个工艺过程和个别装置的经济性暂时降低。
根据冷库的实际运行情况,有些地区存在定期不定期的停电若干小时,亦有的地区在用电高峰期电价与平常时期的电价差别较大。因而有些厂在用电高峰期停机,错过用电高峰期后再开动机器制冷降温。这样运行操作既满足工艺过程在较长的时间内不受破坏,保证存储商品的质量,又能在常年运行中得到较好的经济效益。在冷库工程设计中采用近期连续不少于5年,每年最热3个月频率为10%时的空气干球温度及相应的相对湿度作为计算依据,可以满足工艺对水温的要求。
8.1.9 这是新增加的条文。目前多数冷库运行中未采取水质稳定处理措施。有的地区水的硬度较高,冷凝器结垢较严重,因而须采取水质稳定处理措施,但由于地域不同,水质各异,可根据各地具体情况确定,本条未作硬性规定。循环水稳定处理的任务在于防止结垢和防腐蚀性,其方法有排污法、化学法、物理法(如电子除垢器、静电除垢器)等,至于选择哪种方法应进行技术经济比较,便于操作管理而定。
8.1.10 冷却塔的水量损失包括蒸发损失、风吹损失、渗漏损失、排污损失。
蒸发损失:根据现行国家标准《工业循环水冷却设计规范》GBJ 102中冷却塔蒸发损失水量公式计算,当气温30℃,冷却塔进出水温差2℃时,蒸发损失率为0.3%。
风吹损失:现行国家标准《工业循环水冷却设计规范》GBJ 102中规定,机械通风冷却塔(有除水器)的风吹损失率为0.2%~0.3%,有的资料规定为0.2%~0.5%<, SPAN style="FONT-SIZE: 14pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-font-kerning: 0pt">,对于冷库设计中常用的中小型机械通风冷却塔一般均未装除水器,尚无风吹损失水量资料。考虑到无除水器水量损失会增加,其风吹损失率按大于1%计。
渗漏损失:具有防水层护面的冷却塔的集水池中的渗漏,一般可忽略不计。
排污损失:损失水量占循环水量的0.5%~1.O%或更大。
根据冷库设计多年的实践和各项损失累计,本条规定补充水量为冷却塔循环水量的2%~3%。
8.1.11 作为防结冰措施,在冷却塔进水干管上设旁路水管,能通过全部循环水量,使循环水不经过冷却塔布水系统及填料,直接进入冷却塔水盘或集水池。这项措施已在我国及美、英等国作为成熟经验普遍实施。
从循环水泵至冷却塔的进水管道一般系明敷,在管道上应安装泄空管,当冬季冷却塔停止运转时,将管道内水放空,以免结冰。
8.1.14 制冷机厂对空气冷却器(冷风机)冲霜用水量有规定,从调查各冷库的冲霜时间看,一般一冻或两冻冲一次时,20min左右即能将霜冲净。
冷库用冷却水、冲霜水调查表,见表24。
8.1.15 本条规定空气冷却器(冷风机)冲霜配水装置前的自由水头不应小于5m,可以满足使用要求。
8.1.17 我们调研中了解到过去许多冷库即使在穿堂或楼梯间设了消火栓,也没有用过。但考虑冷库内大部分隔热材料和包装材料为可燃物,以往消火栓没有使用,并非其本身不起作用。为此,多层冷库还应在穿堂或楼梯间设消火栓,这样,一旦发生火灾,就能迅速扑救,及时阻止火势蔓延。单层冷库则利用室外消火栓扑救灭火。
氨压缩机房门外设室外消火栓,一是为救火;二是当机房大量漏氨时,可作水幕以保护抢救人员进入室内关闭阀门等。
9 采暖通风和地面防冻
9.0.2 事故排风是保证安全生产和保障工人生命安全的一项必要措施。对在事故发生过程中可能突然散发有害气体的氨压缩机房,在设计中均设置了事故排风系统。有些工厂虽然没有使用,但并不等于可以不设,应以预防为主,防止因设备管道大量逸出氨气而造成危害。
关于事故排风的排风量,根据现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ 19中的规定,"事故排风的风量,应根据工艺设计所提供的资料通过计算确定。当工艺设计不能提供有关计算资料时,应按每小时不小于房间全部容积的8次换气量确定。"因此本规范事故排风的换气次数定为不应小于8次/h。
9.0.4 根据建国以来的经验,体积在2250m3(500t)以下的冷库大多采用自然通风管地面防冻的方法。穿越冷间的通风管长度为24m,加上站台宽6m,每根通风管总长度为30m。使用情况表明,此种直通管自然通风地面防冻的方法,只要管路畅通是安全可靠的,均未出现问题。
据调查,辽宁、广东有几个冷库,由于设计时自然通风管进出风口未加网栅及使用管理不当,进出风口被垃圾等污物堵塞,有的还造成地面局部冻鼓,影响使用,因此本条指出应在进出风口设置网栅。
9.0.5 机械通风地面防冻装置虽然运转费用稍高,但目前尚有不少冷库使用。本规范中对支管风速规定了下限。
若风速低于1m/s,则表面传热系数值下降很多,传热效果就差了。总风道尺寸定为不宜小于0.8m×1.2m,目的是便于进入调整和检查,有利于保证各支风道布风均匀。
采暖地区的机械通风地面防冻设施强调设置空气加热装置,在整个采暖季节甚至过渡季都要每天定时运转。
9.0.6~9.0.11 过去进行地面防冻通风系统计算时,采用的理论公式要经过繁杂的计算,而实际施工时,往往不可能按理论计算结果来布置,所以按不等距离布置实际意义并不大。我国近年冷库地面防冻设计中,通风加热管按等距和不等距布置的都有。实践也证明,冷库地面冻鼓并非由于通风管的等距或不等距布置造成。采用等距布置既满足需要又简化了计算。
采暖地区地面防冻的加热计算,采用稳定传热计算公式。其中土壤传给地面加热层的热流量计算中,土壤厚度和土壤温度是按我国气候资料和有关测定,并参阅国外资料确定,基本上是合理的。土壤有关资料见表25:
冷库地面的加热防冻措施,由于埋设在冷间地面隔热层(指地面隔热层下面的混凝土板)的下方,对其效果不易直接地观察到,为保证冷库的安全运行和使用寿命,装设温度监控装置是必要的。
通过调查,一般认为加热层的平均温度取1~3℃。有的冷库根据投产10多年的经验,取+3℃或更高的温度对冻结物冷藏间中靠近地面的货物的贮藏质量是有影响的,建议以1~2℃为宜。因此本规范取1~2℃,既满足要求,又可节约加热能量。原苏联资料,也规定为1℃。
9.0.13 架空地面自然通风防冻方法具有效果好、维护简单等优点,普遍受到各类冷库的欢迎,尤其是多层冷库。这种方法能否适合我国所有的地区,在调查过程中,据辽宁省介绍,架空地面在东北地区现在也在大量采用,他们仅在冬季用保温门将进出风口关(堵)好。在东北的某些寒冷气候条件下,只要能防止架空层内土壤冻结到基础埋深以下,俟来年气温升高的季节开启进出风口的保温门后,能使已冻结的土壤融化解冻,即不会发生由于土壤冻结过深造成柱基础冻鼓、结构损坏的现象。但在某些特别严寒、寒冷季节时间很长的地方,则要另行考虑。应该指出,目前有些冷库架空地面下架空高度过小,进风口小,通风不畅,且无排水沟,内存积水,影响效果。使用本条时,应结合本规范的4.6.9条同时考虑。
9.0.14 加热地面防冻设施的加热介质有润滑油、乙二醇,热氨等。液体加热系统设备布置较为灵活,无需设立专用的房间,可直接设在设备间内,由氨压缩机房值班工人随时观察和操作控制。
由于加热管浇筑在混凝土板内,不便维护和检查,因此施工时必须严格要求,做好清污、除锈、试压、试漏工作,并在施工过程中加强管理,确保不堵不漏。
若加热设施以热氨气为介质或加热热源时,应以氨压缩机的最小运行负荷为计算依据,否则地面加热系统就会出现加热量不足,影响使用。