中华人民共和国国家标准冷库设计规范GB 50072-2001条文说明
1 总则
1.0.2 本规范的适用范围由以下几个方面组成:
1 按规模划分:本规范适用于公称体积为500m3及以上的冷库,相当于存放100t冻结物的冷库。因为几吨、几十吨冷藏量的冷库,其净高、体积利用系数、围护结构做法、温度要求和冷负荷情况等差别较大,且这些容量很小的冷库往往不以氨为制冷剂,而是以氟为制冷剂。
2 按基建性质划分:它适用于新建、改建、扩建的冷库。至于改建维修的冷库,因受原有条件限制,在某些方面不一定能符合本规范要求,但规范中的一些原则,在改建或维修工程时仍可适用,如有特殊情况,应因地制宜。
3 按冷库形式划分:本规范不适用于夹芯隔热板冷库、气调库、山洞冷库、石拱覆土冷库。因为这些形式的冷库其构造做法、冷负荷计算等与普通形式的冷库不同,而且这方面的生产实践经验和科研数据还不多,有待积累。
4 按制冷剂划分:本规范制冷部分只适用于以氨为制冷剂的制冷系统。因为氨用于公称体积为500m3及以上的冷库较经济,且不会破坏大气臭氧层。
1.0.4 根据国家对编制全国通用设计标准规范的规定,为了精简规范的内容,避免重复,凡引用或参见其他全国通用的设计标准、规范和其他有关规定的内容,除必要的以外,本规范不再另立条文,故在本条中统一作了交待。
2 术语、符号
本规范所用的量和单位系根据现行国家标准《量和单位》。
3 基本规定
3.0.1 本规范规定冷库的设计规模,应以冷藏间或冰库的公称体积作为计算标准。公称体积为冷藏间或冰库的净面积(不扣除柱、门斗和制冷设备所占的面积)乘以房间净高。过去冷库的设计规模多以冷藏间或冰库的公称贮藏吨位计算。这种计算方法有许多缺点,主要表现在它的计算公式对冷库工程建设不能起到规范的作用。其计算公式为:公称贮藏吨位=堆装面积×堆装高度×食品计算密度。公式中堆装面积和堆装高度虽有若干规定,但漏洞很多。因此常常出现几个贮藏同一类食品,公称贮藏吨位也相同的冷库,其建筑面积、内净体积和基建投资却相差很大,难于对设计质量进行评比,且国际上久已以"体积"衡量冷库规模的大小。使用公称体积有以下优点:
1 可以避免对"堆装面积"等因素解释不一而出现许多矛盾,也便于控制冷库规模和基建投资。
2 可以促使设计人员充分利用冷藏空间,提高体积的利用系数,作出更为经济实用的设计,也便于评定设计的优劣。
3 促使使用单位通过改革工艺、改进包装和堆码技术,挖掘冷库贮藏的潜力。
3.0.2 由于改用"公称体积"代替我国长期以来使用的"公称吨位"作为衡量冷库规模的标准,在设计和经营、管理等部门必然要求能有一个简便的将"公称体积"换算成吨位的方法,因此我们在本条给了一个换算公式,并引用了一个"计算吨位"量称。
3.0.3 是有关冷藏间的体积利用系数"η" 值的说明。
1 我们最初分析了商业、外贸、水产等33座不同规模、贮存不同食品的冷库,按原设计贮存量和原设计采用的食品计算密度,换算出堆货体积,它与冷藏间内净体积之比即为体积利用系数。按照冷库规模大小我们初步提出4种体积利用系数"η"值。
2 又对另外17座规模大小不等的冷库进行了验算,第一步按各库原设计的冷藏吨位等求出其体积利用系数"η1" 值,并将它与按我们初步提出的4种"η"值计算的冷藏吨位等进行较;第二步按原设计图及有关贮藏规定(走道宽度,货物距墙、顶距离,有无门斗等)求出按手推车运货留走道的体积利用系数"η2"值和按电瓶车运货留走道的体积利用系数"η3"值,同时求出其相应的冷藏吨位。将:"η" 、"η1"、"η2"、"η3" 比较,提出了本规范中5种不同公称体积的体积利用系数。其间我们还对天津商业、外贸、水产5座冷库的体积利用系数作了测定和比较。
3 1982年审查会对规范提出的体积利用系数作了审查,提出公称体积<1000m3的冷库体积利用系数0.45偏大,最好改为0.4。
审查会后,我们又到辽宁、山东、北京、上海、浙江调查了54座冷库的体积利用情况(见表1)。其中北京、上海、辽宁6座蔬菜冷库的体积利用情况说明,除周水子冷库拱屋面空间浪费大,堆装时留的空地大多,造成体积利用系数太小外,其他蔬菜冷库的实测体积利用系数比规范值小13%~23%。因此,鉴于我国目前贮存蔬菜情况(例如某些蔬菜要搭架子挂存),我们提出了蔬菜冷库的体积利用系数,应按本规范表3.0.3规定值乘以0.8的修正系数。
4 有的反映贮存水果、鸡蛋的实际体积利用系数与规范值相差较大。为此我们又于1983年11月到河南、武汉对鲜蛋、水果冷库进行了测定(见表2中序号22~26),证明贮存鲜蛋、鲜水果的实际体积利用系数与本规范值相差上下均不到5%,本规范值基本可用。
5 过去冷库设计没有国家的统一规范,同样的10000t冷库,有的设计冷藏间内净体积为39717m3,有的却达43265m3,后者大9%。同样5000t鲜蛋冷库,有的冷藏间建筑面积为6849m3,有的却达11637m3,较前者大70%;冷藏间净体积前者为31984m3,后者为47632m3,较前者大49%;每吨鲜蛋用同样的木箱,实测其占用建筑面积和冷藏间净体积分别为1.4~1.71m3和6.28~7.03m3,相差都不小。因此规范有必要作些统一规定。过去各单位都是按照自己掌握的数据进行设计,各系统冷库因用途不同,包装、运输、堆码方法、形式以及管理等也各不相同。现在本规范按5种不同规模的公称体积划分,确定了体积利用系数值,对某些冷库可能还不尽合理,有待在今后试行中积累资料后再进行修订和补充。
表3.0.3中公称体积是指一座冷库各冷藏间公称体积之和,请注意该表注1。
6 实行新规范就要合理地考虑堆装设备、容器、合理的堆装高度和房间净高等,如果设计不考虑生产实际,盲目提高房间净高,其体积利用系数就可能达不到规范要求,实践中必然浪费资金和能源。
有人建议:公称体积在1001~2000m3、2001~10000m3、10001~15000m3的冷藏间,其相应的体积利用系数分别为0.40~0.50、0.50~0.55、0.55~0.60较为合理。此次修订,我们未采纳。因为这样可使同一公称体积的冷库计算吨位结果相同。
3.0.4 冰库的利用系数"η" 值,随房间净高而异。从表3调查可看出:
1 体积利用系数"η"与面积虽有关系,但当冰库内净面积分别为246、540、680m2时,其η值则分别为0.53、0.57、0.61,互相间仅差4%。但由表3可看出,η值受净高的影响却比较大。如上述相同面积的冰库,当净高不同时,η相差达13%~22%(即净高越高,体积利用系数越大)。
2 从内净体积的大小方面也很难定η值。例如,内净体积相近分别为2406m3、2432m3时,其η值分别为0.6、0.43,相差很大;若内净体积接近,如分别为3243m3和3060m3的两个房间,则η值分别为0.57、0.47,相差也很大。
3 用吊车吊冰时,因吊车占空间大,故净高要高一些才经济。水产系统冰库趋向于做12m净高,η值可达0.7。例如,冰库内净面积为680m2,净高6m,无吊车时,η=0.61;而有吊车时,房间净高分别为9m、8m、7m时,η值则分别为0.64、0.59、0.52,显然低于9m时就不经济了。
以水产系统两套定型图纸验证:200t冰库内净面积为68.86m2(11m×6.26m),净高6m,内净体积413m3,η值取0.6,以计算密度为750kg/m3计,则能储冰186t。又如500t冰库,内净面积为191m2(16.9m×11.35m),净高6.05m,内净体积1160m3 ;η值按0.6计,则可储冰522t。
3.0.5 是有关冷库贮藏食品的计算密度值的说明。
1 最初确定食品的计算密度(即实际的堆装密度),系根据在河南、陕西、四川、广东、广西、湖北、湖南、江苏和内蒙九个省、自治区42座冷库中测定的数据加以整理、归纳得出的。第一步整理出8类73种商品的密度,再归纳为25种食品的密度(不包括装载用具的质量),并同原商业部设计院1975年编《冷藏库制冷设计手册》(以下简称《手册》)的数据作了比较,见表4。在本规范初稿中,我们提出41种食品的堆装密度,后来在本规范的报审稿中,我们根据国内食品冷库贮存货物的类别归纳提出八种计算密度,提供审查会审定。这类数值与过去《手册》规定相比,肉类、鱼类冷库略有增加,分别增加6.6%和4.4%,鲜蛋冷库略有减少,减少6.2%,而水果减少比例较大为26%。
2 审查会中,大家对猪肉、鱼、冰和冰蛋的计算密度认为可以。
3 审查会中,认为牛羊库的计算密度采用400kg/m3偏大,特别是羊腔达不到此密度。如贵州省1981年10月测定羊腔密度只有207~241kg/m3。我们于1981年10月在海拉尔肉联厂测定了几垛牛、羊肉,其密度:带骨牛肉为362.94kg/m3,羊腔为216.97kg/m3(这批羊较小),纸箱装剔骨牛、羊块肉为824.3kg/m3。同时在乌鲁木齐肉联厂也作了测定:羊腔为300~320kg/m3,劈半羊为375~400kg/m3。因此我们对表3.0.5加了附注,规定冻肉冷库如同时存放猪、牛、羊肉时,其密度均按400kg/m3计;当只存冻羊腔时,密度按250kg/m3计,只存冻牛、羊肉时,密度按330kg/m3计。这类数值不宜再少,因为今后总会有一部分作剔骨块肉存放。
4 审查会还确定食品计算密度中的鲜蛋由300kg/m3降低为260kg/m3较宜;鲜水果由250kg/m3改为230kg/m3。对蔬菜的密度认为250kg/m3也大了一点。
审查会后我们又到54个冷库作了调查,证明审查会提出的意见基本可行,但蔬菜的密度过去国内没有统一规定,《手册》也没有提供数据,从调查中得知存货方法对密度影响很大。目前北方一些蔬菜冷库用搭架子存蒜薹,走道多,架间空隙多,堆装密度也就很小。同样存大白菜,北京左安门菜站有的篓装只有119kg/m3,而上海国庆路菜站用托板式活动货架存大白菜则可达233kg/m3。从北京蔬菜公司提供的表5看,不同品种的蔬菜其密度相差一倍多。现在北京蔬菜公司计算标准只好按建筑面积每平方米250kg计。我们调查冷藏间按每平方米净面积计贮菜量:存蒜薹190kg(营口第二菜库)至283kg(大连周水子菜库),存葱头可达800kg(周水子菜库),相差也很大。我们认为蔬菜库计算密度取值可与水果冷库同,也定为230kg/m3,不宜太低;上海、湖北等有关单位认为这个数字可以。过去一些蔬菜冷库不考虑如何提高体积利用和堆装密度,空间浪费较大。
我们于1983年11月又到河南、武汉几个鲜蛋、水果冷库作了调查。木箱装鲜蛋堆装密度,四座冷库分别为304kg/m3、233kg/m3、266kg/m3和233kg/m3,平均为259kg/m3。三座冷库的篓装水果的堆装密度分别为195kg/m3、235kg/m3和242kg/m3 ,平均为224kg/m3。以上调查的有关数字见表1、表5和表6。
3.0.6 过去国内冷库设计用的气象参数,没有统一规定。这次确定均采用现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ 19(以下简称《暖通规范》)中室外气象参数。
1 库房外围护结构的传热计算(包括热阻、热流量)。本规范规定其室外温度采用夏季空气调节日平均温度twp。对于采用twp值的理由,原商业部设计院1974年23期《技术资料》和1978年冷藏01号内部参考资料曾有两篇文章加以论述,目前各设计单位在这个参数上仍未能统一。
过去库房外围护结构传热计算采用的室外计算温度曾有以下几种:
1)按照卡普林公式求室外计算温度twq:
2)选用历年中每年最热一昼夜平均温度的平均值twj。《空气调节与制冷设计手册》(原四机部十院等编)与《空气调节》(清华大学编)都主张用近5~10年的twj作围护结构夏季室外计算温度。
3)按《暖通规范》中"夏季空气调节室外计算干球温度"tw值,即历年平均每年不保证50h的干球温度。
4)按《暖通规范》中"夏季空气调节日平均温度"twp值即历年平均每年不保证5d的日平均温度。
我国部分城市按上面四种方法取得的室外计算温度值,见表6。
从表6中可看出同一地点采用不同方法有一定差别:
有些城市twq与tw值很接近。
我们为什么选用twp值作室外计算温度,有以下几点原因:
1)twq和twj不能确切表明它不保证的温度的天数。
虽然tw的不保证条件是按照某一定限温度的累计小时计,其标准比twp更为精确。但在选用tw或twp时,首先要考虑到贮藏温度允许波动的范围、不同结构的热工特点、当室外温度出现高于twp值时对室内温度波动的影响程度以及费用等情况。
冷库主要贮藏肉、鱼、蛋、果、蔬等,除了少数果蔬贮藏温度允许波动的范围希望控制在0.5~1℃外,其他食品贮藏温度允许波动的范围约在1~2℃内。
我国目前建设的冷库,外围护结构有它自己的特点,大多数为热惰性指标D>6的重型结构,其衰减度υo很大,延迟时间ξo很长,可以从表7几种围护结构做法的D、υo、ξo比较表看出。
常见的重型结构一般采用稻壳或软木作隔热层的外墙或屋顶,其D值都大于7,有的超过10,衰减度都在数百倍至数千倍。较热的武汉地区室外空气温度振幅(日最高温度和日平均温度之差)经围护结构衰减后,传至内表面就很小了,约在0.2℃以下,采用tw比twp增加的温度对内表面温度影响就更小了。我们常见的外围护结构作法,其延迟时间也在19h以上,有的超过一个温度波动周期(24h),达26.5h,说明白天围护结构吸收的一部分热量会随着夜晚室外温度的降低而反传到室外。中型结构(6>D>4)其衰减度也很大,延迟时间也在10h以上。从以上情况看,采用重型结构或中型结构时,采用twp对库内温度波动影响很小,能满足食品的贮藏要求。至于轻型结构(4>D>1.5)因其造价很高、蓄热系数小,总衰减度较小,延迟时间只有3~4h,停机后库内温升很快,消耗能源大,目前在我国建库中所占比例还不大。但这种型式的库,建筑构件可以工厂生产,具有施工快、投产快等优点,今后将会有较大发展。这类冷库室外计算温度仍采用twp值,但室内外温差所乘的修正系数a值,是按不稳定传热计算得来的。
2)采用twp可适当减少投资,以一个900t冷库为例,采用软木隔热设计,允许屋顶或外墙每平方米进入的热流量均为12.8W,采用tw= 33.8℃比采用twp=29℃时,软木需增厚30mm,即每平方米增加投资12元,全库屋顶和外墙增加投资17000元。
2 校核库房外围护结构高温侧是否会结露以及根据两侧空气水蒸气分压力计算隔汽层时需用的室外相对湿度。因《暖通规范》没有与twp相对应的相对湿度。故我们选用"最热月月平均相对湿度"比较可靠。
3 冷间通风换气一般在早晚进行,采用"夏季通风"温度偏高,但目前缺乏需要的统计资料,故采用"夏季通风"温度。计算开门热量时,室外温度也采用"夏季通风"温度。其相对湿度采用夏季通风室外计算相对湿度。
3.0.7 本规范附录A表A"冷间设计温度和相对湿度"中的数据系经过大量调查、分析后得出的,并吸收了1982年8月中国制冷学会在沈阳召开的冷藏鲜菜技术交流会的意见。对某些食品的贮藏温度范围定得较大,主要原因是贮藏温度和冷库性质、冷库大小、食品品种、产地、成熟度、贮藏时间长短等有关,某些食品贮藏温度不宜定死。
4 建筑
将原"库址选择及库区布置"名称改为"库址选择"和"总平面"两部分,相应内容根据现行国家标准《肉类加工厂卫生规范》GB 12694中的有关内容作了统一协调和增加,对厂区路面、排水和绿化等均提出了要求。
4.1 库址选择
4.1.1 冷库是贮藏冷冻食品的仓库,故库址的选择除应满足一般工程选址的条件外,必须考虑避开对食品有污染的特殊要求,若是附属于肉类联合加工厂或水产加工厂的冷库还必须综合考虑其建厂条件。因为肉类、水产加工厂的原料区、加工车间、污水废弃物处理场等都有异味,一般不宜建于市区中心地带。单一冷库可根据供销方便选址于市区内适当地点。
4.2 总平面
4.2.1 根据多年来建设冷库的经验,本条规定了冷库厂区总平面设计中应注意的问题。这些问题对冷库建设的投资,投产后生产管理等都有很大影响。同时也提出了设计应贯彻近远期结合,以近期为主,适当考虑扩建的可能性。
4.2.2 库房与有关建(构)筑物的卫生防护最小距离,本次修订原规范条文是依据原商业部设计院和原水产总局水产科学研究院调查材料所提供的,拟延用。但审查会认为难以执行,故改为"应符合当地环保部门有关规定"。
4.3 库房的要求
4.3.1 过去有的设计,只考虑货物包装尺寸、堆码方式,而柱网尺寸或层高则不符合建筑模数;有的设计又不考虑货物包装尺寸和堆码的实际情况,因而浪费了空间。
库房的平面设计和竖向布置,应对不同温度的冷间进行合理安排,如将温度相同或温度接近的冷间布置在同一层或相邻几层中,这样可以收到库温稳定、节省隔热费用、延长使用寿命等良好效果。反之,就会造成很多不易补救的缺陷,例如:有的冷库冻结物冷藏间与冷却间或冷却物冷藏间混杂布置在同一层,使用几年后,泡沫混凝土隔墙己酥成粉状,并造成顶棚和穿堂滴水,不能存放食品。后来大维修时按温度分区布置,情况就有所改善。又如某定型设计的多层冷库平面布置中将冷却间、冻结间、冷藏间放在一起,进热货、出冷货共用一个穿堂,结果造成围护结构很快损坏。该库在大维修时,将冷却间和冻结间挪出另建,原有库房全部改为冻结物冷藏间,状况就完全改变,效果很好。
4.3.2 本规范表4.3.2中库房的耐火等级、层数和面积是总结我国30年建库经验得出的。从50年代建的库看,单层库房占地面积有的达7600m2,多层库房占地面积有的大于5500m2,单层冷库防火墙隔间占地面积最大达5760m2。从调查的380000t多层冷库看,防火墙隔间占地面积大于2000m2的占50.7%,大于2500m2的占22.7%。我国冷库多为一、二级耐火建筑,只有少数较小的冷库系用承重木屋架、木吊顶的三级耐火建筑。本次修订经与公安部消防局会商,对一、二级单层冷库最大允许占地面积作了适当增加,即"冷间建筑"由6000m2增至7000m2:"防火分区"由3000m2增至3500m2。
4.3.3 冷藏间的分间对于贮存食品的质量及经营管理都有很大的影响。贮存期较长的食品要定期给以翻仓,如冷藏间太大,则有些食品压在里面往往得不到及时翻仓,也易造成食品先进后出,甚至长期出不了库,影响食品质量。反之冷藏间小了,虽然翻仓工作容易,但隔墙增加,冷藏间的利用系数也降低。果品、蔬菜的冷藏间由于品种繁多、要求各异,宜根据具体情况考虑分间,每间面积不宜过大,大小房间搭配布置,这样,有利于管理和进行科学试验。一些地方反映鲜蛋冷藏间一般以每间300t为宜,蔬菜冷藏间南方一般以每间存放100~150t为宜,北方每间净面积多在200~400m2。冷藏间的大小还关系到库温的稳定,房间大的比小的库温要稳定。如大连外贸单层库,每间库容1100t,开门2h库温升高不到1℃,而每间200t的冷藏间,开门2h库温升高为1~2℃。
这次修订本规范条文沿用了原规范的内容,但根据审查会意见,认为在社会主义市场经济条件下,不宜限制过死,要求删去。为了借鉴多年来冷库建设和使用管理的经验,仍保留了原规范条文说明。
4.3.4 50年代和60年代初建成的冷库,大都采用温度在0℃或以下不设空气冷却器的内穿堂,用以联系各冷却间,冻结间、冷藏间等。由于冷热货共同使用该穿堂,致使穿堂内冷热空气互相交混,产生大量雾气和凝结水。当穿堂门关闭后,温度下降,墙面、顶板、地面出现结霜、结冰现象,严重时则影响工人操作。穿堂处在反复冻融循环下,围护结构遭到破坏。另外此种内穿堂占用造价较高的冷间面积,从而增加投资。60年代后期开始通过总结及改进,平面布置有了较大的突破,出现目前常用的常温穿堂。冷加工间与冷藏间也分开布置,采用了空气幕,使冷藏间内外冷热空气交换减少到一定程度。冷藏间的出口不必像以前那样要通过较大的缓冲地带,而是直接通向常温穿堂或站台。采用常温穿堂后,造价较高的冷间面积得到充分利用,发挥了投资效果,缩短了运距,避免了以往穿堂滴水、结霜、结冰等现象,减少了穿堂冻融循环,延长了冷库使用寿命,同时也改善了冷库工人操作条件。
4.3.5 本条除原规范条文对站台宽度等作了规定外,修订时根据近几年各地使用的需要和国外经验,增加了有关封闭站台等的规定。
公路站台的宽度和长度主要是根据吞吐货运量的多少来确定。站台宽度要考虑机械搬运的运行方便,如有一台铲车发生故障停在站台上时,仍能保证来往铲车畅通。
公路站台的长度则要考虑货运量吞吐高峰时(如节日)汽车等停车数量,还要同回车场地结合起来研究确定。故本规范未规定公路站台长度。
公路站台的高度主要是考虑搬运装卸的方便,过高过低都不方便。过去有的站台过高,致使冷藏车门不能开启。因此,站台高度要结合车辆有关尺寸确定,高度一般在0.9~1.4m。
4.3.6 铁路站台的长度一般应按12节车厢的B17型机械保温列车的长度220m来考虑,至于B16型的机械保温列车因它太长,过去一般是解体后装卸的,现在铁道部已将它改型。新B16型车的保温