第八章 冷库的设计与施工
食品生产企业的制冷工程集中在冷冻加工和冷库贮藏上。食品生产企业的冷库主要有两个作用:一是储存原料、成品和少量半成品,以方便生产、运输和销售,如贮藏肉、禽、水产和果蔬原料,存放冷饮成品和冷冻食品;二是作为食品生产过程的一个工序,如午餐肉、洋火腿的低温腌制、冷饮品的硬化、速冻食品的速冻等。
第一节 肉产品的冷冻冷藏工艺
利用液体的沸腾温度(即饱和温度)随液体所处的压力而变化,压力越低液体的饱和温度也越低的原理,通过制造一定的压力条件,液态制冷剂在吸热制冷后变为气态,再使气态制冷剂全部重新回复到液态,来获得肉产品冷冻冷藏需要的低温。由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四大主件以及管路附件等组成的压缩式制冷系统,就是实现制冷循环、达到连续供冷量的一套制冷装置,见图8-1。
图8-1 蒸气压缩式制冷装置
一、制冷系统
目前国内用于食品生产的制冷系统有两大类,一类是氨制冷系统,另一类是氟制冷系统。
1.氨制冷系统
氨作为制冷剂的主要优点表现在标准沸腾温度低、汽化潜热大、热导率大、单位容积的产冷量大、压缩机的体积小、价格便宜,其工作原理见图8-2。氨在蒸发温度低达-34℃时,蒸发压强也不低于1.013 25×105 Pa;夏季冷却水温度较高时,冷凝压强不超过15×105 Pa。氨的缺点是有刺激性气味、有毒、可燃烧,后期投入操作工人比氟制冷系统所用工人多。目前氨压缩制冷的应用很广泛。
(1)氨制冷系统设计
因为氨有毒性、有燃烧爆炸的危险,所以在设计时应首先确保制冷系统能够安全运行以及保证操作人员的人身安全,并且应当考虑到一旦发生事故时,能将其主要设备隔开,减少泄漏,便于修理,因此在设备之间须设置阀门。另一个要注意的问题是制冷系统中的润滑油不能溶解在氨液体中,因此设计管道时,应注意解决润滑油的排放和回收问题。
图8-2 氨制冷系统流程图
(2)氨制冷系统管道设计
第一,制冷压缩机吸气管道。制冷系统工作时,为了防止停车时管道中的液体制冷剂返流回制冷压缩机,从而造成液击,自蒸发器至制冷压缩机的吸气管道应设有≥0.003的坡度,且必须使坡度坡向蒸发器。为了防止干管中的液体吸入制冷压缩机,应将吸气支管由主管顶部或侧部向上呈45°角接出。
第二,制冷压缩机排气管道。为了防止停车时制冷系统管道中的润滑油及凝结的制冷剂返流回制冷压缩机,从而造成液击,自制冷压缩机至冷凝器的排气管道应设有≥0.01的坡度,且必须使坡度坡向油分离器或冷凝器。为了防止润滑油进入不工作的制冷压缩机,应将排气支管由主管顶部或向上呈45°角接出。
第三,冷凝器至贮液器间的管道。采用卧式冷凝器未设均压管时,管道内液体流速应按0.5m/s设计。采用立式冷凝器时,冷凝器出液管与贮液器进液阀间的最小高差为300mm。液体管道应有≥0.02的坡度,且必须使坡度坡向贮液器。管道内的液体流速不应大于0.8m/s。采用蒸发式冷凝器时,在冷凝器与贮液器之间需设有均压管道。
第四,冷凝器或贮液器至洗涤式氨油分离器之间的管道。采用洗涤式氨油分离器时,其进液管道应从冷凝器出液管(多台时为总管)的底部接出,液位高度应比冷凝器的出液口低200~300mm。
第五,不凝性气体分离器的管道。不凝性气体分离器又名空气分离器,目前生产的有两种不同的结构形式:一种为卧式四重管空气分离器,另一种为立式不凝性气体分离器。卧式四重管空气分离器的管道距地坪1.2m左右,并使进液端略抬高20mm左右。立式不凝性气体分离器的管道应考虑工人便于操作。
第六,浮球调节阀的管道。浮球调节阀的管道必须考虑当浮球阀投入运转时,使液体制冷剂流经过滤器和浮球阀进入蒸发器。此外,还应考虑当浮球阀需要检修时,液体制冷剂能够经由旁通管道进入蒸发器。
第七,贮液器与蒸发器之间的管道。贮液器至蒸发器的液体管道可以经调节阀接入蒸发器中,也可先接至分配总管,然后再分几条支管接至各蒸发器中。
第八,安全阀的管道。氨制冷装置的冷凝器、贮液器、中间冷却器、氨液分离器和管壳卧式蒸发器等设备设置安全阀及压力表。
第九,排油管道应取较大的管道直径。
2.氟利昂制冷系统
氟利昂是饱和碳氯化合物的卤代物,其性质随所含氟、氯、溴的原子个数而变化,其种类很多,工作原理见图8-3。氟制冷具有操作压强适中、无毒、无味、不着火、不爆炸、对金属无腐蚀性等优点。缺点是价格较贵、汽化潜热小、流动阻力大、对流传热系数较小。氟利昂制冷系统广泛用于食品工厂的中小型冷库。
图8-3 氟利昂制冷系统流程图
(1)氟制冷系统设计。氟制冷的设备与设备、管道与设备、管道与管道之间,必须保持合理的位置关系。管道的尺寸要合理,尽可能短而直,弯曲的曲率半径尽量大些,不允许产生有过大的压力降,以防止系统的效率和制冷能力降低。根据制冷系统的不同特点和不同管段,必须设计有一定的坡度和坡向。输送液体的管段除特殊要求外,不允许设计成倒“U”字形管段,以免形成气囊,阻碍流体的流通;输送气体的管段除特殊要求外,不允许设计成“U”字形管段,以免形成液囊,阻碍流体的流通。制冷系统的管道应做到工艺流程合理,操作维修方便,运行安全可靠。
氟制冷系统必须保证供给蒸发器适量的制冷剂,使蒸发器均匀供液,并能顺利地在制冷系统内循环,防止润滑油积集在制冷系统的其他无关部分。制冷系统开始运行后,如遇有部分停机或全部停机时,必须防止液体倒流回制冷压缩机。必须按照制冷系统所用制冷剂的特点,选用管材、阀门、仪表和密封材料。
(2)氟制冷系统管道设计。卤代烃制冷剂能溶解润滑油,在系统的设计中必须保证在开车、停车、满负荷和轻负荷时均能使系统中的润滑油返回压缩机,这是氟制冷系统管道设计中非常重要的问题。
第一,制冷压缩机吸气管道。制冷压缩机吸气管道应保证压力降不超过允许的限度,上升立管中应保证必要的带油速度,防止未蒸发的液体制冷剂进入压缩机。
第二,制冷压缩机排气管道。制冷压缩机的排气管道应使系统在低负荷运行时,能确保管道内部的气体流速将润滑油均匀地由竖管带出(排出口无分油器时),以及防止在排气管道内部产生有贮存润滑油的可能。必须杜绝液体制冷剂从制冷压缩机接往冷凝器的排气管道返流回制冷压缩机,以免造成液击事故。
第三,冷凝器和贮液器之间的管道。冷凝器和贮液器之间的管道要保持冷凝面积,以获得最高的效率,冷凝器中的液体应能顺利地流入贮液器。
第四,蒸发式冷凝器至贮液器之间的管道(氨、氟系统通用)。蒸发式冷凝器至贮液器之间的管道应考虑到蒸发式冷凝器没有贮存液体的容积,所以必须设置贮液器,以调节由于冷负荷变动引起的波动。
第五,冷凝器或贮液器至蒸发器之间的管道。除了选择适当的管道直径保证合理的压力降外,液体管道在设计中的问题是比较少的,要防止在液体管道内产生闪发气体。
第六,直接蒸发表面式空气冷却器的管道。直接蒸发表面式空气冷却器通过接触空气能获得较好的效果,为了提高空气与冷却器的对数平均温差,应尽量使温度较高的空气同蒸发排管出口和回气管首先接触。
(3)氟制冷系统管材确定。氟制冷系统的管道一律采用无缝钢管,对于小直径管道(直径在20mm以下),采用紫铜管;较大直径的管道,采用无缝钢管。水系统的管道采用镀锌焊接钢管,也可采用焊接钢管、螺旋电焊接钢管或铸铁管。载冷剂制冷系统管道根据载冷剂的物理化学性质确定管道材料。
二、冷库耗冷量计算
冷库耗冷量计算是选择冷库制冷系统的依据,也是设计选择冷库隔热层厚度的依据。冷库的耗冷量有:冷库维护结构耗冷量、冷却冻结耗冷量、冷库通风换气耗冷量和冷库运行管理耗冷量。
1.冷库围护结构耗冷量Q1
库内外温差传热耗冷量Q1a,与太阳辐射热引起的耗冷量Q1b两部分共同构成了冷库围护结构的耗冷量。
库内外温差传热耗冷量Q1a:
式中:K——冷库围护结构的传热系数,kJ/(m2·℃);
A——冷库围护结构的传热面积,m2;
tw——库外计算温度,℃;
tn——库内计算温度,℃。
其中库外计算温度tw可按下式计算:
式中:tp— ——当地最热月的日平均温度,℃;
tm——当地极端最高温度,℃。
太阳辐射热引起的耗冷量Q1b:
式中:K——外墙和屋顶的传热系数,kJ/(m2·℃);
A——受太阳辐射围护结构的面积,m2;
td——受太阳辐射影响的昼夜平均温度,℃。
2.物料冷却、冻结耗冷量Q2
式中:m——冷库进货量,kg;
h1、h2——物料冷却、冻结前后的热焓,kJ/kg;
t——冷却时间,h;
m′——包装材料质量,kg;
t1、t2——进、出库时包装材料的温度,℃;
c——包装材料的比热容,kJ/(kg·℃);
g1、g2——果蔬进、出库时相应的呼吸热,kJ/(kg·h)。
一般情况下,物料初次进入冷库的热负荷较大,计算制冷设备制冷量时应按Q2的1.3倍计。
3.冷库通风换气耗冷量Q3
式中:ρ——库房内空气的密度,kg/m3;
V——库房的体积,m3;
Δh——库内外空气的焓差,kJ/kg;
t——通风机每天工作的时间,h;
3——每天更换新鲜空气的次数,一般为1~3,此处取最大值。
4.冷库运行管理耗冷量Q4
式中:Q4a——照明耗冷量,每m2耗冷量:冷藏间4.18kJ/h,操作间16.7kJ/h;
Q4b——电动机运转耗冷量,kJ/h;
Q4c——开门耗冷量,kJ/h;
Q4d——库房操作人员耗冷量,kJ/h,Q4d=1 256x(x为库内同时操作人数,x=2~4)。
由于冷藏间使用条件变化较大,为简便计,也可按下式估算Q4:
对于大型冷库取0.1,中型冷库取0.2~0.3,小型冷库可取0.4。
5.冷库总耗冷量
式中:Q——冷库总耗冷量,kJ/h;
Q1——冷库围护结构耗冷量,kJ/h;
Q2——物料冷却、冻结耗冷量,kJ/h;
Q3——库房换气通风耗冷量,kJ/h;
Q4——冷库运行管理耗冷量,kJ/h。
三、制冷设备选择
1.制冷设备选择时的计算和必须了解的内容
(1)选择计算步骤:根据生产季节的产品或最大冷藏运输能力确定库容量;确定制冷系统的制冷量(包括用户需要、制冷量制冷系统和供冷系统的冷损失。冷损失的大小可由设备和管道等计算得出,一般可按附加系数确定:直接冷却系统附加系数为5%~7%;间接冷却系统为7%~15%);确定制冷系统的冷凝温度和蒸发温度;根据制冷量和制冷工况选择制冷压缩机和电动机;选择冷凝器并确定冷却水量;最后选择蒸发器并确定冷冻水量,选择其他辅助设备。
(2)设计制冷系统时必须了解以下内容:用户需要的冷量及其变化情况、供冷方式、冷冻水的供水温度和回水温度,以及用户使用场所和使用安装方面的要求;冷却水源、工程建设地区的地面水(江、河、湖等)和地下水的水量、水温和水质等情况;气象条件、当地的气温、相对湿度和夏季主导风向等;制冷压缩机的产品资料和有关设备的产品资料;工程项目的总平面图和其他有关资料。
2.制冷压缩机的选择
(1)各种温度的确定。
第一,冷凝温度tk:冷却介质为空气时
tk=t′a+(10~15)
冷却介质为水时
tk=t′a+(4~6)
式中:t′a——冷却介质的温度。
第二,蒸发温度t0:以空气为冷媒时,t0比空气温度低5~10℃;以水或盐水为冷媒时,t0比介质低4~6℃。
第三,过冷温度:对于小型单级压缩制冷系统,过冷温度较tk低3~5℃;对于大型制冷设备,过冷温度可从膨胀阀前的液体管上的温度计测得。
第四,压缩机吸气温度:氨压缩机的吸气温度一般允许较t0高5~8℃,对于氟利昂制冷系统可超过15℃。
第五,压缩机排气温度tp:对于单级压缩氨制冷系统,可根据下式估算:
(2)选择计算的一般原则:如果冷库设计库温为-4℃以上,蒸发温度为-15℃左右时,制冷系统应采用单级压缩机;当冷凝压力与蒸发压力之比pk/p0<8时,采用单级压缩机;当pk/p0>8时,则采用双级压缩机。双级压缩机组的配比,理论上以中间压力为pm=,即低压级的压缩比和高压级的压缩比相等较为经济。其体积比按不同的pk和p0一般在1∶2与1∶3之间选用。
(3)单级压缩氟利昂机组的选择。常见的氟利昂制冷压缩机的主要技术数据查阅有关资料,实际生产中可根据需要酌情选择。
(4)氨压缩机的选择。氨压缩机产品出厂时都有设备的制冷能力曲线图,该图可按设定的蒸发温度t0和冷凝温度tk查出相应每m3理论容积产冷量qvh,然后根据计算出的机械冷负荷Q0算出所需氨压缩机的理论容积:
最后,查氨压缩机的技术性能表,选择合适者采用。
3.举例
【例】 空调用户要求供给7℃的冷冻水,回水平均温度为11℃,需要的总冷量为768kW。可利用河水作冷却水源,水温最高为32℃。试选择有关制冷设备。
解:采用氨作为制冷剂,利用河水作冷却水源,选用立式壳管冷凝器,直流供水。
(1)确定制冷工况。蒸发温度t0比要求供给的冷冻水温度tl2低5℃。
t 0 =t l2 -5 =7 -5 =2 ℃
冷凝温度tk比冷却水进出口平均温度高6℃。取立式壳管冷凝器冷却水的进出口温差为4℃,则
tw2=tw1+4=32+4=36℃
(2)选择制冷压缩机和电动机。间接冷却系统取附加系数为10%,制冷系统的制冷量为
Q0=1.1Q=1.1×768=844.8kW
根据制冷量选择制冷压缩机的方法有下列三种:
第一,按理论公式确定制冷压缩机的理论运输气量。
根据t0=2℃,tk=40℃,从图8-4氨的lg p-h图上查得的有关数据。
t0=2℃,p0=0.464MPa;tk=40℃,pk=1.555MPa
图8-4 氨的lg p-h图
从有关样本查得:
6W-12.5型压缩机 Vh1=0.118m3/s(425m3/h)
8S-12.5型压缩机 Vh2=0.157m3/h(565m3/h)
确定选择6W-12.5和8S-12.5型制冷压缩机各1台,其理论输汽量:
Vh=Vh1+Vh2=0.118+0.157=0.275m3/s(990m3/h)。
制冷压缩机的制冷量:
Q01=ηvqvVh1=0.81×3 985×0.118=380.88kW
Q02=ηvqvVh2=0.81×3 985×0.157=506.77kW
两台压缩机的制冷量:
Q0=Q01+Q02=380.88+506.77=887.65kW,可以满足要求。
第二,由制冷换算公式确定。从有关样本查得:6W-12.5型制冷压缩机的标准制冷量Q1=183.7kW;8S-12.5型制冷压缩机的标准制冷量Q2=244.2kW。在t0=2℃,tk=40℃时,查表得冷量换算系数Ki=2.04,其制冷量分别为
Q01=KiQ1=2.04×183.7=374.7kW
Q02=KiQ2=2.04×244.2=498.2kW
两台压缩机的制冷量Q0=Q01+Q02=374.7+498.2=872.9kW,可以满足要求。
第三,除了上述方法选择外,还可以根据制造厂提供的压缩机特性曲线直接查得。
(3)确定制冷机压缩机配用的电动机功率。理论功率以8S-12.5型制冷压缩机为例:
第一,指示功率:==3.4
从图查得ηi=0.85:
第二,轴功率,从图查得ηm=0.85:
第三,电动机的功率:
ND=1.1 NB=1.1×99=108.9kW
8S-12.5型制冷压缩机按空调工况配用的电动机功率为115kW,可以选用。6W-12.5型制冷压缩机配用的电动机功率为100kW。
(4)选择冷凝器和冷却水量计算。选用立式壳管冷凝器,冷却水进水温度为32℃,出水温度36℃。
第一,冷凝器的热负荷计算,当t0=2℃,tk=40℃时,查图得,=1.17:
Qk=Ø×Q0=1.17×844.8=988.4kW
第二,冷凝器传热面积的计算,传热温差:
查表,取qf=4 400W/m2,
选用LN-125型立式壳管冷凝器两台,每台传热面积为112.5m2。
第二节 冷库隔热、隔汽设计
冷库围护结构隔热、防潮性能,直接影响到冷库内温度的稳定和食品冷却、冻结贮藏质量。良好的隔热和防潮材料的选择,以及合理的配置,可以有效地降低冷库内温度的波动和冷库使用时间。新建冷库围护结构材料的选择与合理配置,可以降低建造投资,提高冷库的经济性。
一、保温隔热材料概况
保温隔热材料按化学成分可分为有机和无机两大类,按材料的构造可分为纤维状、松散粒状和多孔组织材料三种,通常可制成板、片、卷材或管壳等多种形式的制品。一般来说,无机绝热材料的表观密度较大,但不易腐朽,不会燃烧,有的能耐高温。有机绝热材料则质轻,绝热性能好,但耐热性较差。冷库常用的隔热材料,传统冷库多用软木板、聚氨酯泡沫塑料及聚苯乙烯泡沫塑料等。近年新型冷库已较广泛使用硬质聚氨酯泡沫塑料、聚乙烯(PEF)发泡体、泡沫玻璃及挤压型聚苯乙烯泡沫塑料等。它们的基本特性、规格及性能指标见表8-1。
表8-1 冷库常用隔热材料的主要特性和性能指标
1.纤维状保温隔热材料
这类材料主要是以矿棉、石棉、玻璃棉及植物纤维等为主要原料,制成板、筒、毡等形状的制品,广泛用于住宅建筑和热工设备、管道等的保温隔热。这类隔热材料通常也是良好的吸音材料。
(1)石棉及其制品。石棉是一种天然矿物纤维,主要化学成分是含水硅酸镁,具有耐火、耐热、耐酸碱、隔热、防腐、隔音及绝缘等特性。常制成石棉粉、石棉纸板、石棉毡等制品,用于建筑工程的高效能隔热、保温及防火覆盖等。
(2)矿棉及其制品。矿棉一般包括矿渣棉和岩石棉。矿渣棉所用原料有高炉硬矿渣、铜矿渣等,并加一些调节原料(钙质和硅质原料);岩棉的主要原料为天然岩石(白云石、花岗石、玄武岩等)。上述原料经熔融后,用喷吹法或离心法制成细纤维。矿棉具有轻质、不燃、隔热和电绝缘等性能,且原料来源广,成本较低。可制成矿棉板、矿棉毡及管壳等。可用作建筑物的墙壁、屋顶、天花板等处的保温隔热和吸声材料,以及热力管道的保温材料。
(3)玻璃棉及其制品。玻璃棉是用玻璃原料或碎玻璃经熔融后制成纤维状材料,包括短棉和超细棉两种。短棉的表观密度为100~150kg/m3,λ=0.035~0.058W/(m·℃),价格与矿棉相近。可制成沥青玻璃棉毡、板及酚醛玻璃棉毡、板等制品,广泛用在温度较低的热力设备和房屋建筑中的保温隔热,同时它还是良好的吸声材料。超细棉直径在4μm左右,表观密度可小至18kg/m3,λ=0.028~0.037W/(m·℃),隔热性能更为优良。
(4)植物纤维复合板。植物纤维复合板是以植物纤维为主要材料加入胶结料和填料而制成。如木丝板是以木材下脚料经机械制成木丝,加入硅酸钠溶液及普通硅酸盐水泥混合,经成型、冷压、养护、干燥而制成。甘蔗板是以甘蔗渣为原料,经过蒸制、加压、干燥等工序制成的一种轻质、吸声、保温、隔热材料。
(5)陶瓷纤维隔热制品。陶瓷纤维是以氧化硅、氧化铝为主要原料,经高温熔融、蒸汽(或压缩空气)喷吹或离心喷吹(或溶液纺丝再经烧结)而制成,表观密度为140~150kg/m3,λ=0.116~0.186W/(m·℃),最高使用温度1 100~1 350℃,耐火度≥1 770℃,可加工成纸、绳、带、毯、毡等制品,供高温隔热或吸声之用。
2.散粒状保温隔热材料
(1)膨胀蛭石及其制品。蛭石是一种天然矿物,经850~1 000℃煅烧,体积急剧膨胀(可膨胀5~20倍)而成为松散颗粒,其堆积密度为80~200 kg/m3,λ=0.046~0.07W/(m·℃),可在1 000~1 100℃下使用,用于填充墙壁、楼板及平屋顶,隔热效果佳。因吸水性大,使用时应注意防潮。
膨胀蛭石也可与水泥、水玻璃等胶凝材料配合,制成砖、板、管壳等用于围护结构及管道保温。水泥膨胀蛭石其堆积密度300~500kg/m3,λ=0.08~10W/(m·℃),耐温600℃。水玻璃膨胀蛭石制品由膨胀蛭石、水玻璃和适量氟硅酸钠配制而成,其表观密度300~400kg/m3,λ=0.079~0.094W/(m·℃),耐热温度可达900℃。
(2)膨胀珍珠岩及其制品。膨胀珍珠岩是由天然珍珠岩、黑曜岩或松脂岩为原料,经煅烧体积急剧膨胀(约20倍)而得蜂窝状白色或灰白色松散颗料。堆积密度为40~300kg/m3,λ=0.025~0.048W/(m·℃),耐热800℃,为高效能保温保冷填充材料。
膨胀珍珠岩制品是以膨胀珍珠岩为骨料,配以适量胶凝材料,经拌和、成型、养护(或干燥、或焙烧)后而制成的板、砖、管等产品。目前国内主要产品有水泥膨胀珍珠岩制品,水玻璃膨胀珍珠岩制品,磷酸盐膨胀珍珠岩制品及沥青膨胀珍珠岩制品等。
3.多孔性隔热材料
(1)微孔硅酸钙制品。微孔硅酸钙制品是用粉状二氧化硅材料(硅藻土)、石灰、纤维增强材料及水等经搅拌、成型、蒸压处理和干燥等工序而制成。用于围护结构及管道保温,效果较水泥膨胀珍珠岩和水泥膨胀蛭石为好。
(2)泡沫玻璃。泡沫玻璃是采用碎玻璃加入1%~2%发泡剂(石灰石或碳化钙),经粉磨、混合、装模,在800℃下烧成后形成含有大量封闭气泡(直径0.1~5mm)的制品。它具有导热系数小、抗压强度和抗冻性高、耐久性好等特点,且易于进行锯切、钻孔等机械加工,为高级保温隔热材料,可砌筑墙体,常用于冷藏库隔热。
(3)泡沫混凝土及加气混凝土。
(4)泡沫塑料。泡沫塑料是以合成树脂为基料,加入一定剂量的发泡剂、催化剂、稳定剂等辅助材料经加热发泡而制成的轻质保温、防震材料。目前我国生产的有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯及脲醛树脂等泡沫塑料。通过选择不同的发泡剂和加入量,可以制得气孔率不同的发泡材料,以适应不同场合的应用。用作建筑保温时,常填充在围护结构中或夹在两层其他材料中间做成夹芯板(复合板)。由于这类材料造价高,且具有可燃性,因此应用上受到一定限制,今后随着这类材料性能的改善,将向着高效、多功能方向发展。
4.其他隔热材料
(1)软木板。软木也叫栓木,软木板是用栓皮、栎树皮或黄菠萝树皮为原料,经破碎后与皮胶溶液拌和,再加压成型,在温度为80℃的干燥室中干燥一昼夜而制成。软木板具有表观密度小,导热性低,抗渗和防腐性能高等特点。常用热沥青错缝粘贴,用于冷藏库隔热。
(2)蜂窝板。蜂窝板是由两块较薄的面板牢固地黏结在一层较厚的蜂窝状芯材两面而制成的板材,亦称蜂窝夹层结构。蜂窝状芯材是用浸渍过合成树脂(酚醛、聚酯等)的牛皮纸、玻璃布和铝片等,经过加工粘合成六角形空腹(蜂窝状)的整块芯材。芯材的厚度在15~450mm范围内;空腔的尺寸在10mm以上。常用的面板为浸渍过树脂的牛皮纸、玻璃布或不经树脂浸渍的胶合板、纤维板、石膏板等。面板必须采用合适的胶黏剂与芯材牢固地黏合在一起,才能显示出蜂窝板的优异特性,即具有比强度大、导热性低和抗震性好等多种功能。
(3)窗用绝热薄膜。这种薄膜是以聚酯薄膜经紫外线吸收剂处理后,在真空中进行蒸镀金属粒子沉积层,然后与一层有色透明的塑料薄膜压粘而成。厚度12~50μm,用于建筑物窗玻璃的绝热,效果能与热反射玻璃相同。其作用原理是将透过玻璃的大部分阳光反射出去,反射率最高可达80%,从而起到了遮蔽阳光、防止室内陈设物褪色、减低冬季热量损失、节约能源、增加美感等作用,同时还有避免玻璃碎片伤人的功效。
二、冷库隔热设计
选择冷库隔热材料应考虑冷库建筑方案、隔热要求、隔热材料性能和来源以及经济指标等因素。要求隔热材料具有较小的热导率、轻质价廉、抗湿抗冻、安全无毒、符合环保要求、坚固耐压、消防耐用等性能。
1.冷库隔热材料的计算选择
用作冷库的隔热材料应选用容重小、导热系数小、吸湿性小、不易燃烧、不生虫、不腐烂、没有异味和毒性的防火材料。地坪隔热层由于承受荷载,低温库采用聚乙烯板材,高温库可采用炉渣。外墙隔热层采用聚苯乙烯泡沫塑料,顶棚隔热层采用聚氨酯泡沫塑料,冷库门隔热层采用聚苯乙烯泡沫塑料。
隔热层的厚度按下式计算:
式中:δ——主要隔热材料厚度,m;
λ——主要隔热材料导热系数,W/(m·℃);
K——围护结构总的传热系数,W/(m2·℃);
α1、α2——围护结构表面的对流给热系数,W/(m2·℃);
δ1,δ2,…,δn——围护结构中各层材料的厚度,m;
λ1,λ2,…,λn——围护结构中各层材料的导热系数,W/(m·℃)。
对围护结构的最大容许传热系数能满足下式:
式中:α——围护结构温度较高一侧的热扩散系数,W/(m2·℃);
t——较热库房空气露点温度,℃;
t1,t2——分别为较热库房和较冷库房空气温度,℃。
2.冷库隔热材料的查表选择
近几年来冷库较广泛使用硬质聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯(PEF)发泡体、泡沫玻璃及挤压型聚苯乙烯泡沫塑料等。它们的基本特性、规格性能指标见表8-2~表8-4,可以选用。
表8-2 冷库常用隔热材料的物理性能指标
表8-3 冷库外围结构隔热层厚度参考表
续表8-3
表8-4 冷库内墙隔热层厚度参考表
续表8-4
注:Δt——两侧计算用温差,℃;R0——要求总热阻,m2·h·℃/kJ;A——软木;B——聚苯乙烯泡沫塑料;C——硬质聚氨酯泡沫塑料;D——聚乙烯发泡体。
3.冷库制冷设备和管道的隔热
制冷设备和管道隔热的目的是减少冷量损失和回气过热,同时也为了防止设备和管路表面凝露、结霜。在冷库制冷工程中,某些设备和管道的常用隔热方法,是在外表面覆盖一层隔热材料,形成隔热结构。合理的隔热结构,可以获得良好的隔热效果,减少冷量损失。
(1)制冷设备和管道隔热层厚度的确定。冷库制冷设备和管道的隔热层厚度可按下式计算:
式中:t1——管路或设备内氨液或制冷剂的温度,℃;
t2——周围空气温度,℃,可取夏季空气调节日平均温度;
t3——隔热层外表面温度,℃,一般可按露点温度加1~2℃;
λ——隔热材料的热导率,W/(m·℃);
D1——管路或设备保温后的外径,m;
D2——管路或设备外径,m;
αw——隔热层外表面传热系数,W/(m2·℃),一般可采用8.141W/(m2·℃)。
【例】 某一冷库制冷装置,管道直径为108mm,管内载冷剂(或制冷剂)的工作温度为-40℃,管路周围空气温度为35℃,隔热材料的热导率λ=0.058W/(m·℃),试求隔热层厚度。
解:按题意αw=8.141W/(m2·℃),λ=0.058W/(m·℃)t1=-40℃,t2=35℃,t3=tL+1.5=29.5+1.5=31℃
上例中隔热材料热导率λ对矿棉及制品隔热材料、聚苯乙烯、聚氨酯泡沫塑料及玻璃棉隔热材料,可分别取0.058 1 W/(m·℃)、0.034 9 W/(m·℃)、0.023 3 W/(m·℃)、0.048 5W/(m·℃)。在自然对流条件下,隔热层外表面传热系数αw可取8.141W/(m2·℃)。此外,环境温度、露点温度和隔热层外表面温度,可查阅有关资料。
(2)制冷设备和管道隔热设施。确定隔热层厚度是实现良好隔热、减少冷量损失的基本条件,但只有合理的实施隔热结构,才能保证其隔热效果。通常保冷用的隔热结构,一般从内到外约有五层:防锈层、隔热层、防潮层、防蚀层及识别层。
第一,隔热结构的内层为金属管道或设备的表面防锈层。它可以在一旦冷表面受湿后,避免锈蚀,以提高管道使用寿命。防锈层一般在管道隔热施工前,先清除管外的铁锈污垢,擦拭干净,然后用红丹防锈漆涂1~2层,或用冷底子油涂刷1~2遍。
第二,隔热层在防锈层后施工,根据管道或设备结构尺寸、形状不同,可采用多种施工方法。目前使用较多的有:砌块型、浇灌型、喷涂型和充填型等。砌块型是将隔热材料预制成砖、板、管壳等形状,施工时选择一定的几何尺寸,用挂钉、铁丝等将成型件固定于管道或设备外壁,构成隔热层。常用的隔热材料有:软木、聚苯乙烯和聚氨酯泡沫塑料,矿棉或岩棉等。半圆形管壳是在管道隔热中较广泛采用的一种隔热形式。包隔热层时成型材料应先浸以热沥青,成错缝排列,与管道压紧,管壳应对好接缝,并嵌以玛蹄脂,第一层包好后再涂以热沥青,依次包第二层、第三层。硬质闭孔聚氨酯泡沫塑料制品施工方便、隔热效果良好。浇灌型是用聚氨酯现场灌注发泡,构成隔热层。这种隔热层与管道结合牢固、不易松动或脱壳,但其施工不方便,需先用镀锌薄钢板把管道套包成一密闭空间,并在套管上方每隔1.5m左右开一个直径8mm气孔,将A、B料按比例混合后注入套管内。喷涂型是把聚氨酯泡沫塑料的发泡配料,在施工现场利用喷枪喷涂于设备或管道表面,构成隔热层。这种方法更适用于非规则结构的设备和管道隔热。充填型是将松散的隔热材料充填于事先做好隔汽防潮层的设备或管道外的金属壳、板壁、箱或网壳内,构成隔热。这种隔热层的施工较麻烦,工艺要求较高。
第三,管路或设备隔热结构的防潮层,可以有效地阻止水蒸气从高温侧渗透到低温侧,造成隔热层受湿,金属表面锈蚀。所以,在隔热层的高温侧,即外侧应进行隔汽防潮处理。常用的隔汽防潮材料有沥青油毡、沥青玛蹄脂夹玻璃布、聚乙烯塑料薄膜等。通常在隔热层两侧涂刷沥青玛蹄脂的方法,做成连续有效的防潮层,已得到较多的应用。
第四,隔热结构中的保护层,是用以保护隔热层和防潮层不受机械损伤。常用的保护层材料有石棉、石膏保护层,玻璃布外刷油漆保护,覆铝箔玻璃钢或成形的金属薄板保护层等。
第五,隔热结构外层均有防腐蚀或识别层。如用镀锌薄钢板作保护层时,外表面涂两道油漆(如醇酸磁漆等)。用玻璃布作保护层,也应涂刷两道油漆。其他保护层外,可不作防腐处理。
三、冷库隔汽设计
1.隔汽层的作用
冷库隔热结构的隔热性能主要取决于隔热材料的性能和老化,同时还取决于使用过程隔热结构的抗湿性和隔热材料的吸湿性。由于冷库的库内外温差很大,导致库外侧高温环境中空气中的水蒸气(气压高)通过外墙围墙向库内(气压低)不断渗透,渗入墙体孔隙的水蒸气达到露点温度或冰点温度时凝结成水或结冰,使墙体隔热层变潮而降低甚至丧失隔热层和整体不受渗入蒸汽的破坏,当冷库隔热结构受潮或隔热材料吸湿后,其隔热热阻会降低,引起隔热层的霉烂和崩解,建筑材料的锈蚀和腐朽,一旦水在隔热层内结冰会破坏隔热结构,严重的将导致库体变形,甚至使整个冷库建筑报废。为了阻止水蒸气的渗透,要设良好的隔汽层。如隔汽层不良或有裂缝,蒸汽就会渗入绝缘材料中,使绝缘层受潮结冰以至破坏。因此冷库围护结构防潮、防止隔热材料受湿而采用隔绝水蒸气的渗入是非常重要的。
2.隔汽层设置方法
一种是采用单面隔汽做法,即在外墙隔热层的外侧设置一层隔汽层;另一种是双面隔汽,即在隔热层的两侧分别设置隔汽层。双面隔汽要求隔热层充分干燥,防止隔热层中原有水分不能排出。由于库外空气中的水蒸气分压与库内的水蒸气分压有较大的压力差,水蒸气就由库外向库内渗透。这样,不仅会使库温无法维持,严重的会造成整个冷库的破坏。
隔汽层必须敷设在绝缘层的高温侧,否则会受到相反的效果。在低温侧要选用渗透阻小的材料,以利及时排除或多或少存在于绝缘材料中的水分。屋顶隔汽层采用三毡四油,外墙和地坪采用二毡三油,相同库温的内隔墙可不设隔汽层。
3.隔汽层材料选择
冷库用隔汽防潮材料要求水蒸气渗透系数低,并有足够的黏结性,能牢固地黏合在隔热结构上。在冷库工程中常用的隔汽防潮材料,有沥青隔汽防潮材料和聚乙烯或聚氯乙烯薄膜隔汽防潮材料等两大类。
第一类沥青隔汽防潮材料。这类隔汽防潮材料有沥青、油毡、冷底子油、再生橡胶油毡、沥青砂浆、沥青玛蹄脂(沥青胶)等。冷库中采用石油沥青作为隔汽防潮材料,因其性能稳定,黏结力强具有良好的防水性能。但沥青会在空气中氧化,易“老化”脆裂。最近采用棕黑色乳化沥青或聚氨酯喷涂作为隔汽防潮材料,施工方便,具有较好的隔汽防潮性能。
第二类聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)薄膜隔汽防潮材料。该隔汽防潮材料密度大、无毒、水蒸气渗透系数小,有一定的机械强度,柔软性、耐低温性能较好,具有良好的应用效果,但要求薄膜不能有气孔,在低温下不可变硬发脆。一般冷库用0.13mm厚聚乙烯半透明薄膜,或0.2mm厚聚氯乙烯透明薄膜,宽度要求大,这样可以减少接缝。通常聚乙烯薄膜采用型号721或XY404的聚乙烯黏合剂,聚氯乙烯薄膜采用型号641或XY405聚氯乙烯黏合剂,才能与隔热结构牢固地黏合。冷库工程中常用的隔汽防潮材料的物理特性见表8-5。
表8-5 常用隔汽防潮材料的物理性能
冷库围护结构内外温差较大,即形成结构两侧水蒸气的分压力差,高压侧空气中的水蒸气会不断地向低压侧渗透,为确保隔热材料的隔热性能,一般在维护结构的热侧设置隔汽防潮层以隔断或减少水蒸气的渗透。对于冷库屋面和地坪,还要设置防水层,以防止屋面雨水、施工用水或生产过程排放的地面水等浸入隔热结构。
第三节 冷库设计
冷库的主要功能是屠宰肉的冷却、分割肉和肉制品加工原料肉的冷却贮藏、冷却肉的冻结和冻结贮藏等。冷库包括高温库和低温库两种,冷库为食品冷却、冻结和贮存建立必要的温度、湿度、卫生条件,在食品冷藏链中起着重要的作用。冷库应有合理的结构、良好的隔热,以保证食品贮存的质量。冷库隔热、防潮及地坪防冻可以保证冷库长期可靠地使用。冷库内的清洁、杀菌及通风换气,保证了食品贮存的卫生品质。
一、确定冷藏量和冷库规模
制冷设计主要包括:冷却、冷藏库容量计算,冷库结构、土建设计,总耗冷量计算,制冷设备选配设计、制冷系统设计,制冷机房及布局设计。
1.确定冷藏量
需要贮藏于冷库内冷却冷藏和冻结冷藏的肉产品的体积叫做冷藏量。食品厂各类冷库均属生产性冷库,不同于商业分配性冷库,其冷藏量必须围绕生产周转、原料供应、运输条件等决定。全厂高温库的冷藏量可按年生产量的100%计算,低温库的冷藏量一般按年生产量的10%~20%考虑,确定各种冷库大小可参考表8-6、表8-7。
表8-6 库容量确定的主要依据
续表8-6
表8-7 食品工厂各种库房的储备量
2.确定冷库建筑面积
冷库面积包括建筑面积、内净面积和有效使用面积。冷库建筑面积是指建筑物的水平面积,即建筑物外墙所包围的所有楼层面积的总和。冷库库房的内净面积是指去除库房墙体所占面积后所余的面积,即库房内净宽和净长的乘积。冷库的有效使用面积是指库房内净面积减去房内柱子所占面积、货堆与墙壁或设备间隔距离占地面积、货堆之间间隔距离或通道占地面积之后的剩余面积。
冷库容量确定以后,应根据物料的品种、堆放方式、冷库的建筑形式来确定冷库的面积。在堆放货物时采用下列堆垛间隔:距墙面或柱面0.3m;距顶棚、无梁楼盖柱帽板的底皮和凸出的屋架及梁的下缘0.2m;距管道壁0.3m;距附墙冷气管道0.3m。靠近货垛处运货车道的宽度:人工堆放时1.2m;电动码垛机和电瓶叉车堆垛时不小于3m。运货车道的数量由设计决定并取决于储存间的宽度,在宽为18m以内的储存间可设一条运货车道。每平方米的堆放定额见表8-8。
表8-8 货物堆放密度
(1)高温库采用轨道吊挂胴体进行冷却和冷藏,通常是每m轨道吊挂4头不包括内脏的片猪肉。
【例】 某肉类加工厂年屠宰量200万头生猪,日屠宰量6 600头,每头猪不包括内脏产肉60kg,即日产肉400t。试计算高温库(预冷、排酸间)建筑面积。
解:每m轨道吊挂4头猪的片猪肉,即60×4=240kg,400t片猪肉需要轨道总长为
设每间预冷间面积为6m×36m,纵向排7根轨道,则每间的轨道长:
36×7≈250m
共需预冷间数量为
1 660÷250≈7间
根据该屠宰厂的日屠宰量6 600头生猪,预冷、排酸间需设计7间,每间尺寸为6m×36m。
(2)急冻间、冻结间和预冻间都不包括在冷库库容之中,低温库的数量和大小取决于冷库库容和它的用途。低温库采用人工堆码方式进行贮藏,单位重量货物占有面积,按表8-8、表8-9取值。肉类的堆放定额堆高为3m,冻品堆码过高容易倒塌出安全事故。每m3堆放重量为0.375t,低温库建筑面积按下式计算:
式中:S——冷库建筑面积,m2;
P——冷库冷藏量,t;
K——平面系数,即货堆占地面积与建筑面积之比,0.65~0.70;
H——堆货高度,m。
建筑面积扣除墙身和柱子的面积称为使用面积,贮藏于库内的冷藏品占地面积和冷库内的交通面积之和就是使用面积。K值小型库取0.65,大型库取0.70。
【例】 某肉类加工厂年屠宰量是200万头生猪,日屠宰量是6 600头,每头生猪包括内脏产肉100kg,即日产肉是660t。以日产量的20%即132t进入低温库冻藏,试计算低温库的建筑面积。
解:肉类堆放高度3m,每m3堆放0.375t,则每单位有效面积可堆放0.375×3=1.125t。假定该冷藏库为单层结构,平面系数取0.65,则得库房建筑面积:
二、食品生产对冷库的要求
低温虽可抑制微生物,甚至可以杀灭某些微生物,但某些耐低温的微生物,如某些霉菌在0℃以下仍能生长繁殖。因此,对于冷藏库必须采取严格的卫生措施,减少微生物污染食品机会,以延长食品的保藏期限。国家质检总局制定的《出口食品生产企业卫生要求》内容很多,现将关于冷库方面的要求摘要如下:冷包间和预冷库、速冻库、冷藏库等仓库的温度、湿度应符合产品工艺要求,并配备温度显示装置,必要时配备湿度计;预冷库、速冻库、冷藏库要配备自动温度记录装置并定期校准,库内保持清洁,定期消毒,有防霉、防鼠、防虫设施。库内物品与墙壁、地面保持一定距离,库内不得存放有碍卫生的物品;同一库内不得存放可能造成相互污染的食品。
冷藏库的卫生管理应采取以下措施:
(1)制定冷藏库等库房卫生管理制度、食品进出库检查制度并严格执行。入库食品应按入库日期、批次分别存放,先进先发,防止冷藏食品超过冷藏期限。在贮藏过程中,应做好卫生质量检查及质量预报工作,及时处理有变质征兆的食品。
(2)冷藏库等库房应设有精确控制温、湿度的装置。冷藏库温度的恒定对保证食品的卫生质量极为重要,所以应按冷藏温度要求准确控制,尽量减少温度的波动。
(3)搬运食品出入库时,操作人员要穿工作服,避免踩踏食品,必要时应有专用鞋。
冷藏库等库房、周围场地、走廊及空气冷却器应经常清扫,定期消毒。冷藏库及工具设备应经常保持清洁,注意搞好防霉、除臭和消毒工作。库房的墙壁和天花板应刷抗霉剂。除臭时可先将食品搬出,用2mg/m3除臭剂充入库内,除臭效果良好。库房消毒可用次氯酸钠溶液等消毒剂,消毒前将食品全部搬出,消毒后经通风晾干方可使用。用紫外线对冷库进行辐射杀菌,操作简便、效果良好。
三、冷库设计
1.多层库和单层库的选择
多层库的优点:库容量相同的条件下比单层库占地面积小,库外围护结构面积小,冷耗少,节约制冷费用,节约隔热材料用量,降低建筑费用。多层结构合理安排使用,如地下室作高温库,顶层作隔热阁楼或常温用房,可节省楼板的隔热处理费用。多层库的缺点是冷库地坪负荷量大,对地基要求高,增加地基处理费用。库内需用垂直运输装置,运输速度受限,货物进出库不方便,而且占用库内面积。楼板承载能力限制货物堆放高度,采用机械化操作堆卸,不能充分发挥使用机械的效率。
单层库的优点:地坪承载能力大,可提高库净高,增加库容量。地坪单位面积承载量并不高,对地基要求不很高,地基处理简单,降低建筑费用。适合采用机械化操作,效率高,劳动强度低,降低生产费用。单层库的缺点:占地面积大,低温库地坪防冻处理工程量大,库外围护结构面积大,隔热材料用量多,耗冷量、货物干耗量也较大。在用地条件许可的条件下,目前国内外多采用单层库。
2.冷库平面布置
根据冷库的工艺,冷库建筑物主要包括各种温度要求的冻结间、冷藏间、冷却间、穿堂、站台、制冷机房及其他辅助设施。冷库建筑平面布置应考虑各种因素。
冷库内的布置要合理确定冷藏间和间隔间的面积,宜采用正方形的平面体形,以减少外墙面积及相应的保温结构。高、低温库房分区布置,库温相同或相近的冷藏间布置在一起,这样以减少保温层厚度,冷库内的温湿度保持稳定。采用常温穿堂,防止库房入口处结冰和滴水。
(1)冷库建筑平面布置设计应考虑:冻结间、冷藏间、冷却间按生产需要用隔墙分割成几间,以方便不同货物冻结、冷藏和冷却,方便货物周转。但是分割间不宜太小,以免增加隔墙占库内面积,增加建筑费用,同时也不利机械化操作。冷库主体形状尽可能取正方形,在相同库容积条件下,正方形外围护结构面积相对较小,外围护结构隔热材料用量少,冷耗量小,有效使用面积大,经济性好。
(2)冻结库、冷藏间、冷却间按生产工艺要求应尽量设置在靠近肉制品加工车间的地方,货物进出货运输线路短,而且应避免出货物流交叉。同温度或相近温度库房应集中安排,可减少墙的隔热层厚度,节省隔热材料用量。甚至可不需隔热处理。高温、低温库房在同一层内时,将高温库靠冷库外墙位置,以减少库内温差而减少冷耗量。应按贮藏食品的特性及冷藏温度等要求分间,有异味的贮藏食品应设单间。面积在1 000m2以上的冷藏间应至少设两个门,面积在1 000m2以下的冷藏间可只设一个门。库房的过磅设备应根据进出货操作流程短捷的原则和需要进行布置。
(3)当冷库与生产厂房组合时,应考虑二者共有的生活间和辅助房间、站台、发货处等。急冻室和冷却间要根据产品进入和发送至外部运输的工艺连贯进行布置,冻结间、冷藏间按生产工艺要求尽量设置在靠近肉制品加工车间的地方。
(4)尽量减少穿堂,合理安排穿堂、走道等位置和占地面积,将非冷却设施尽可能移置库外,提高库房面积的利用率,减少隔热处理消耗,降低建筑费用。库房的办公室、烘衣室、更衣室、休息室及卫生间等辅助房间宜布置于穿堂附近,多层库宜设置在首层。
库房设穿堂,其温度应根据需要确定。冷库穿堂是联系各库房的交通通道,冷库穿堂按位置分为库内穿堂、库外穿堂。库内穿堂按温度不同分为低温穿堂、高温穿堂。各种类型的穿堂布置形式如图8-5、图8-6所示。穿堂宽度:大型冷库,叉车运输为5.0~6.0m,小型冷库,手推车运输为3.0~5.0m。
图8-5 库内穿堂布置形式
图8-6 库外常温穿堂布置形式
(5)库内穿堂优点是高、低温库分别与高、低穿堂相通,穿堂内作业时,不受库外温度影响,库房内温度波动小,库房冷量损耗小。缺点是穿堂占用冷库主体建筑面积,墙体需隔热处理和安装冷却器,库内穿堂造价高。工人在低温、通风不畅的穿堂内工作,工作环境不良。
(6)库外穿堂优点是穿堂在冷库主体之外为常温穿堂,造价较低,穿堂内温度较高,通风良好,工人操作环境好。穿堂与月台直接相通,库内货物进出距离短、速度快。缺点是各库房直对常温穿堂,库门开启时,因内外温差大,穿堂湿热空气进入库内产生雾汽、结霜,影响建筑结构,增大库内温度波动。穿堂与库房连接处需作防冻处理,库门上需设置冷风幕。
3.确定冷库建筑层高
层高指屋面到±0.00的高度,层高扣除屋面梁及保温的高度称梁下净高,层高扣除屋面板及保温的厚度称板下净高。库内吊挂轨道高度见表8-9。
表8-9 高度确定库高的参考参数
(1)低温库剖面见图8-7,肉类冷藏堆放高度3m,屋面结构梁高一般为600mm。氟制冷系统冷库,在货堆与梁底之间尚有1.9m的高度作为设备安装和维修操作使用,故层高取5.5m已足够,GMP工厂设计规范规定厂房层高不低于6m,故可取层高为6m。氨制冷系统排管有两种方式:一种是排管设在顶部屋面梁下,见图8-8,扣除顶部排管高度1m,其设备安装和维修空间1.9m,层高取6.5m已足够。另一种是排管设在库房靠墙两侧,如是这种方式布置,库房层高与氟制冷相同。
图8-7 氟制冷冷库剖面
图8-8 氨制冷冷库剖面
(2)高温库剖面见图8-9所示,屋面结构梁高为0.6m,二次钢梁顶面标高视设备而不同,进口设备二次钢梁顶面标高4.0m左右,国产设备二次钢梁顶面标高3.5m左右。由于保持冷却、冷藏温度的需要,高温库应设置保温吊顶,大多采用夹心保温彩钢板吊顶,吊顶距离二次钢梁1.2~1.3m,满足安装制冷设备的高度。因此,高温库的层高取6.5m足够。
图8-9 高温库剖面
合理确定冷库的建筑面积和层高非常重要,如果冷库建筑面积设计过大,或层高过高,使部分冷库空间闲置,使土建成本加大,还带来运营制冷成本加大。扩大建筑面积不仅增加了土建单位造价和相应的制冷费用,而且层高每增加1m,土建成本增加单方造价的10%左右,同时还增加库内制冷空间的制冷运营成本。当然,冷库建筑面积也不能设计过小,或层高过低,这样势必会影响生产经营的正常使用,给生产效益带来严重影响,因此,科学合理地确定冷库建筑面积和层高是设计者的重要任务。
4.冷库的结构
冷库主要由围护结构和承重结构组成。围护结构应有良好的隔热、防潮作用,还能承受库外风雨的侵袭。承重结构则起抗震,支承外界风力和积雪、自重、货物及装卸设备重量的作用。冷库的结构区别于一般建筑结构,冷库的恒载和活荷载都较大,此外还有机械化运输和装卸的动荷载,同时隔热、密封、强度要求高。冷库结构要承受较大的温度应力,其结构连接时应考虑结构的热变形,冷库隔热结构应避免产生冷桥,其地坪更应做好防冻胀处理。
(1)冷库地基与基础。冷库的地基是指承受全部载荷的基土,基础则指直接承受冷库建筑自重及其荷载,并将它们传递给地基的构筑物。冷库的稳定性和耐久性,主要决定于地基与基础的强度及耐久性。地基条件的好坏对基础的影响很大,地基的承载力及地下水位决定了基础方案。
冷库地基选择应有较大的承载能力,地基稳定,不受地面、地下水的影响和低温冻胀,地基表面应与冷库载荷合力垂直。冷库地基通常有天然地基和人工地基两大类。天然地基具有足够强度,不需人工加固,有足够的厚度且稳定;人工地基用人工方法来提高承载能力,如土壤加固法、打桩或以砂、石、混凝土等替换土壤形成基础垫层。
冷库基础应有良好的抗潮湿、防冻的性能,应有足够的强度,承受冷库的载重和地基的反力,并使冷库载重均匀传到地基上,以免冷库建筑产生不均匀沉降、裂缝、倾斜,一般冷库采用桩基础较多。
(2)柱和梁。柱是库的主要承重构件,由于柱的受力情况较复杂、荷重大,为满足强度的要求,普遍采用钢筋混凝土柱,一般不用砖柱。冷库的柱子要少,柱网跨度要大,尽量采用小截面以少占空间,提高冷库的容积利用系数。冷库的柱网大多采用6m×6m,大型冷库的柱网可采用12m×6m或18m×6m,1 000t以上单层冷库库内净高一般不小于6m;1 000t以下单层冷库为4.8m。多层冷库不小于4.8m和6m。冷库采用的梁有楼板梁、圈梁、基础梁、过梁等形式。有些梁可以预制,也可现场浇制。
(3)冷库墙体。冷库墙体是冷库建筑的重要组成部分,冷库的墙体不能用空心砖或空心砌块砌筑。冷库外墙除隔绝风、雨侵袭,防止温度变化和太阳辐射等影响外,还应有较好的隔热、防潮性能。冷库外墙均为自承重结构,只承受自重和风力影响,不负担冷库其他荷载。
冷库外墙由围护墙体、防潮隔汽层、隔热层和内保护层等组成。围护墙体有砖墙、预制混凝土墙和现浇钢筋混凝土墙等。一般采用热惰性大、延迟时间长的砖外墙为多,其墙厚在240~370mm。为增强墙体稳定性,除设锚系梁外,可设不承载的砖垛,外墙面可用1∶2水泥砂浆抹面。冷库防潮隔汽层为油毡,一般为二毡三油,也可用其他隔汽材料。隔热层可用块状、板状或松散隔热材料,如聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、软木等。冷库内保护层多为插板墙或20mm厚1∶2钢丝网水泥砂浆抹面或彩钢板。
分间冷库中,设有冷库内墙,又名隔断墙,起分隔冷间的作用。冷库内墙有隔热、不隔热两种。不隔热的内墙用于两相邻冷间温差<5℃的场合,一般采用240mm或120mm厚的砖墙,两面水泥砂浆抹面(不隔热内墙不得破坏吊顶隔热)。隔热内墙多采用块状泡沫混凝土作衬墙,再做隔热和防潮,以水泥砂浆抹平,并应注意隔热层的连续性。隔热内墙的防潮隔汽层多设在墙壁热侧,亦可两侧均敷设。
(4)屋盖与阁楼层。屋盖是冷库的水平外围结构。它应满足防水、防火和经久坚固的要求;屋面应排水良好,满足隔热要求,造型美观,另外,结构上应考虑温度应力变化的影响。冷库屋盖一般由护面层、结构层、隔热层和防潮层等组成。冷库屋盖隔热结构有坡顶式、整体式和阁楼式三种隔热屋盖结构。阁楼式隔热屋盖又有通风式、封闭式和混合式。混合式阁楼设玻璃窗,平时关闭,必要时开启,以实现通风换气。
(5)楼板。楼板为水平承载结构。它将冷库沿垂直分隔为若干层,并将上部的竖向荷载(货物、设备等重量)及楼板本身的自重,通过梁或柱传给基础;楼板还对墙体起水平支承的作用,楼板应有足够的强度和刚度,一般采用钢筋混凝土现浇式楼板。
5.冷库的建筑要求
(1)因为冷库建筑“内冷外热”,保持生产要求的低温温度,阻挡外界热源侵入库内,建筑围护结构必须设置一定隔热能力的隔热层,最大限度地减少库内耗冷量,在冷藏库建筑物的外墙、地坪、层顶、柱子和阁楼层等部位均设置隔热层。隔热层设置有以下要求:隔热层应是连续的,不能产生间断和缝隙,以防止出现冷桥,使冷气从库内跑出去。隔热层要有足够的厚度,达到设计的传热系数值。隔热材料本身应力求有良好的防潮能力。隔热层应牢固地固定在围护结构上,并能防止鼠虫的侵害。
(2)防潮。为保持隔热层的隔热性能,能间断水和水蒸气侵袭而降低其隔热能力,防潮隔汽层设置要注意以下问题:根据材料的性质,合理布置各层材料。一般在低温侧应采用蒸汽渗透系数大而热导率小的材料,使渗透到围护结构中的蒸汽能够散发出去,避免产生凝结水。要合理地设置隔汽防潮层。湿气由高温度区向低温度区渗透,因此,要把隔汽防潮层敷设在隔热层的高温侧。但在寒冷地区,当冬季室外温度低于库内温度时,将产生与夏季相反的蒸汽渗透过程,即由库内通过围护结构向室外渗透水蒸气,这时如果只考虑夏季向库内渗透而仅在靠外侧的一面设隔汽防潮层,则将不能适应冬季状况的要求,就会在围护结构内部隔汽防潮层边产生凝结水。因此,这时就要在隔热层的两侧设置隔汽防潮层,防止从两个方向渗透蒸汽。在两边设隔汽防潮层时,应注意事先把潮气设法排出,否则一旦当两边隔汽层间渗入水蒸气后,将使隔热层的隔热效能遭到损失。
(3)冷库除设置隔汽防潮层外,还要做好防水处理。冷库的防水,主要在屋顶和地下室两个部位。
第一,屋顶防水:在直接受到雨水冲刷的层面除需做防水层外,还必须要有一定的坡度,一般卷材防水屋顶的坡度应大于3%。如为卷材防水时,多以七层做法为宜。
第二,地下室的防水有下列几种情况:当地下水位很低时(最高水位距地下室地坪-1m以下)可不作特殊处理。当地下水位接近地下室地坪标高时,可在混凝土内加6@200双向钢筋,双向钢筋网通过柱子时焊在柱子钢筋上。当地下水位高于地下室地坪时,或不做地下室,或抬高地下室地坪标高。如不得已做地下室时,可采用满堂基础来抵抗地下水。
(4)密封处理对于气调式冷库还必须进行墙体与库顶、墙体与地坪的密封处理。
(5)为防止热湿交换产生的各种破坏作用,尽可能不在建筑构造中造成冷桥,尽可能消除因建筑结构产生温度变形而造成结构层、隔汽层和隔热层被拉裂。
6.地坪的防冻与隔热
(1)冷库地坪的冻臌破坏。冷库地坪虽然敷设了厚度与库温相适应的隔热层,但它并不能完全隔绝热量的传递,它只能降低热量传递的速度。当0℃等温线越过隔热层侵入地基后,便会引起土壤中的水分逐步冻结,最后形成冻土层,此时,它的体积相应地膨胀。当这种体积膨胀足以引起土层颗粒间的相对位移时,就形成地坪冻臌。严重时会使冷库被抬起,使整个结构遭到破坏。土壤的冻结与土壤的结构有关。对于粗质土壤,包括砾石、粗沙等,由于土壤质点间的空隙较大,水分易向下面流去,土壤下面的水分又因毛细管作用弱很难上升,这类土壤不致引起冻臌的危险。但在细质土壤中,如细沙、黏土、淤泥等,水分与土壤处于融化状态,水分不易在土壤质点间流通,当水分开始冻结后,未冻部分的水分会向冻面流去,引起土壤冻臌。
图8-10 冷库地下室0℃库防冻
(2)冷库地基的融沉破坏。冻土中的冰融化以后体积缩小,使土壤在自重和外荷载作用下产生一定量的压缩下沉,冰变成水后,在土壤自重和外荷载作用下沿孔隙逐渐排出,从而使土壤进一步压缩下沉。含水量很大的细粒冻土融化后往往成为泥浆,从而丧失承载力,在压力作用下还会从基础底下向旁边挤出,造成建筑物大幅度沉陷。由于建筑物地基土质的含水量不均匀,冻结深度和冻膨胀量的不同,其融沉程度也不一样,因而造成建筑物各部分的沉降量也不均匀。当这种不均匀沉陷超过允许值时,建筑物即发生融沉破坏。因此,防止冷库地坪因冻融被破坏十分重要。
(3)预防地坪冻臌的方法有如下几种做法:
第一,地下室防冻。将不会引起土壤冻结的0℃库房布置在冷库底层的做法,简称为地下室防冻。这种方法适宜于大、中型冷库,在地下水位较低的地区采用,因地下室构造简单,只需作一般的防水处理,投资和使用上较为经济合理,但在地下水位较高的地区则不宜采用。图8-10所示为冷库地下室0℃库防冻。
第二,架空防冻。将低温冷库地坪架空的做法,简称架空防冻。它适宜在南方一些地下水位较高的地区采用。图8-11为低温冷库地坪架空防冻,由于库内地坪标高限制,架空地坪中多用高效能的隔热材料,隔热层下面又要作钢筋混凝土结构基层,因此造价较高,比一般通风防冻地坪的造价高25%左右。地坪架空有矮架空(高度在0.8~1.8m)和高架空(高度在2~2.8m)两种。高架空层可作挑选间或普通仓库用;矮架空层内的排水设施一定要保持畅通,否则积水也会引起地坪冻臌。
图8-11 低温冷库地坪架空防冻
第三,通风防冻在低温冷库地坪中埋设通风管进行自然通风或机械通风的做法,简称通风防冻。通风防冻地坪下埋设通风管道,采用自然通风或机械通风防冻。自然通风防冻选用中小型库和冬季室外气温不低于0℃或短时间低于0℃地区的冷库。机械通风防冻适用于大型冷库和冬季室外气温低的地区冷库,见图8-12。
图8-12 低温冷库地坪通风防冻
1—60mm厚细石钢筋混凝土面层,D6mm双向钢筋相距200mm,随打随抹压光,每2m见方分格;2—15mm厚1∶3水泥砂浆保护层;3—一毡二油防水层;4—冷底子油一道;5—20mm厚1∶3水泥砂浆抹面;6—400mm×400mm×50mm 75号炉渣混凝土预制块;7—550mm厚过筛炉渣,粒径为10~40mm;8—15mm厚1∶3水泥砂浆保护层;9—二毡三油隔汽防潮层;10—冷底子油一道;11—20mm厚1∶3水泥砂浆抹面;12—55mm厚单层红砖干铺,1∶1∶6混合砂浆灌缝;13—400mm厚干砂垫层,内埋D250mm水泥通风管,管坡0.8%;14—150mm厚3∶7灰土垫层;15—素土夯实
机械通风是利用通风机强制通风,把热空气送入风道,再分配到风管,然后排出库外。有的还可用作机房夏季降温之用。机械通风管的装设要避免地下水渗入,应将通风机房布置在易于管理的地方,最好与制冷机房相邻,以便集中管理。
第四,地垄墙半架空防冻作法吸收了架空和通风地坪的优点综合而成,它的造价低。地垄墙半架空层如果排水不畅通也会带来隐患。此法在中、小型冷库中采用较多,见图8-13。
第五,油管防冻地坪,内铺设蛇形油管通入热油,对地坪均匀加热防冻,如图8-14所示。该方法防冻效果好,系统简单。
图8-13 地坪半架空防冻方案
图8-14 地坪油管防冻方案
第六,地坪电热防冻。在冷库地坪隔热层下的混凝土垫层内埋设钢筋网,定时通低压电流加热防止地坪结冻,如图8-15所示。此方法操作简单,但耗电量大,适用于小型冷库。
高温地下室防冷库地坪冻臌,适用于地下水位较低的多层冷库,利用地下室作高温库房或其他用房,使地下室地坪下土壤温度在冰点以上。
(4)地坪隔热。第一,高温库地坪由于室内温度在0℃左右,地坪中无须设置隔热层,但要设置防潮层。砼地坪要求不透水,不受腐蚀,且表面要压平,以利清洁卫生。防潮层防止水分因毛细管和汽压力作用渗透到地坪和冷库内,要求与墙面防潮层连接,不能有缝隙。第二,地坪低温库地坪的温差很大,必须设有隔热层和加热防冻装置,以减少冷耗,防止地坪冻臌,见图8-16。
图8-15 地坪电热防冻方案
图8-16 低温库地坪构造
库房地面受一定载荷,应有足够的抗压的强度,一般采用钢筋土面层、基层和混凝土垫层,选用隔热材料作隔热垫层。库温大于0℃的库房地坪作防潮处理,靠墙4~6mm范围内作隔热处理,其余地面可做在普通地坪。库温小于-2℃时,地坪应做全部隔汽、隔热处理。低温库地坪除做隔汽、隔热处理外,应考虑防冻问题。
(5)冷库低温库地面设计载荷为20kN/m2,一般采用钢筋混凝土面层、基层和混凝土垫层,选用隔热材料作隔热层。地面受力构件按《钢筋砼结构设计规范》和《砖石结构设计规范》选用。
7.冷库墙体设计
冷库墙体由围护墙体、隔汽防潮层、隔热层和面层保护层组成。冷库内外墙主体主要由砖砌成,要求建筑材料有抗冻性、耐水性和一定强度。砖石标号不低于75号,抗冻级不低于25级。低温库用砖石不低于100号,抗冻级不低于35级,混凝土用普通硅酸盐水泥,标号不低于400号,而且每m3混凝土的水泥用量不少于275kg,水灰比不大于0.55,冷库用水泥砂浆标号不低于50号。钢筋混凝土受力构件中所用钢筋不得采用冷拉钢筋。
(1)内墙的隔热、隔汽防潮层。冷库的内隔墙分为隔热和不隔热两类。当内墙两侧温差小于4℃时,可不做隔汽层和隔热层,如图8-17;当两侧温差大于4℃时,则应设有隔汽层的隔热墙,见图8-18。冷库的内隔墙越多,建筑造价就越高,有效使用面积就越少,对实现冷库机械化不利。因此,在冷库设计时,同温冷间尽量不设隔墙。
(2)外墙隔热、隔汽防潮层。冷库的外墙隔热层主要是由外墙、隔汽防潮层、隔热层、面层保护层等四部分构成。隔汽防潮层一般置于靠外墙侧,通常只做单面隔汽防潮层,见图8-19。
图8-17 内墙构造
图8-18 有温差内墙构造
图8-19 外墙保温构造
(3)低温库的墙体常采用夹层墙做法,在隔热层内侧砌筑120厚墙,墙高度2m,墙面做粉刷饰面。该120墙支承在地梁上,地梁与冷库砼地坪连体。120墙顶部为砼压顶120mm×120mm内设210,6@250。120墙每3 m设附壁砖柱,凸出墙面240 mm× 240mm,见图8-20。
图8-20 120墙保护隔热层构造
(4)隔汽防潮层设置方法一般采用单面隔汽做法,即在外墙隔热层的外侧设置一层隔汽层。另一种方法是双面隔汽,即在隔热层的两侧分别设置一层隔汽层,双面隔汽要求隔热层充分干燥,内层隔汽层有一定的蒸汽通过性,以防止隔热层中原有水分不能排出。
(5)冷库墙体的面层做法。低温库的墙体通常采用夹层墙的方法,由于库内温度长 期处于低温,所以面层不适宜贴面砖和瓷砖,宜用水泥砂浆粉面。当不采用夹层墙做法时,可在隔热材料表面加钢丝网聚合物水泥砂浆粉刷。
高温库的墙体面层由于库内温度较高,在0℃或0℃以上,通常有以下几种做法:第一,在砖墙上贴面砖或瓷砖;第二,在保温材料表面加粉钢丝网聚合物水泥砂浆;第三,在保温材料表面做钢丝网贴面砖;第四,采用聚乙烯夹心保温彩钢板。前两种做法造价较低,后两种做法造价较高,聚乙烯夹心彩钢板容易保证施工质量,易于清洗。选择墙体面层时,要综合考虑造价、施工方便以及库内四片墙面建筑处理手法,力求统一。
8.屋顶设计
(1)冷库的屋面。冷库的屋面设计成有组织的外排水,排水漏斗和排水管安设在外墙的外侧,坡度2%~3%的卷材和玛蹄脂屋面得到最广泛的应用。在冷库屋面上直接敷设隔热层,隔热层贴在屋面结构层上面的为外隔热,隔热层贴在屋面结构层底面的为内隔热。后者施工较困难,如选用轻质块状隔热材料如泡沫塑料板等,隔热材料价格较高,隔热层损坏维修、检查不方便。
(2)在冷库顶层增加一个阁楼结构,使用低价的松散隔热材料,如稻壳、玻璃纤维等作隔热层,总造价不高,且对隔热层检查、更换方便。冷库屋顶阁楼形式有敞开式、封闭式和混合式三种。封闭式阁楼隔热层见图8-21、图8-22,这种阁楼形式构造简单,隔汽层处理较好,施工也方便,屋顶构造上的毛病易发现及处理。但阁楼内的热气不易散发,薄膜会因老化而破裂。另外,增加了阁楼结构,在立面上较难处理。
图8-21 两种封闭式阁楼隔热层
敞开式阁楼上部有侧窗、天窗,通风好,夏季阁楼层与库内温差小,减少能耗。但是在隔热层上应安置隔汽层以防止隔热层受潮影响隔热效果,隔汽层安置较困难。封闭式阁楼为封闭式,隔绝外界湿空气影响,可不置隔汽层,简化施工,但是阁楼内敷设隔热材料,检查、更换隔热材料不便,施工条件差。混合式阁楼综合了前两种形式,阁楼空气湿度、温度达到要求后开关窗户,所以避免了前两种阁楼的缺点(图8-22)。低温库内的框架柱要设隔热层,以免形成冷桥。为了减少对库容量的影响,一般都选用较高效能的块状隔热材料,柱子隔热层易被碰撞受机械损伤,所以要有牢靠的保护层或护角金属条。
图8-22 混合式阁楼隔热层
9.冷库门设计
(1)冷库门每间库房都应有独立的对外开启的库门。库门、门框应有足够的强度,门洞两侧墙边设置1.50m高的角钢护角。库门门缝严密,隔热性好,库门要轻巧,开启灵活,选择冷库门门洞尺寸见表8-10。
表8-10 单扇和双扇电动式冷库门的门洞尺寸 单位:mm
(2)冷库门用型钢做门扇骨架,外包薄钢板,中间夹层为聚苯乙烯泡沫塑料。门两侧温度差大于40℃时,隔热夹层厚度可选150mm,门两侧温度差小于40℃时,隔热夹层厚度为700mm。库内温度低于-5℃时,库门应设置内门斗和冷风幕。其作用是减少因库门开启造成库温的波动,外界湿热空气在门斗内结霜,除霜方便,不损伤库房墙体。门斗的设置对货物进出库的运输造成不便,若提高冷风幕的性能可以不设门斗。
10.其他
冷桥处理。在库温不同的相邻库房之间或库内库外之间,由于建筑结构连接构件,如柱子穿过隔墙与墙体相连的其他构件,如拉杆、吊钩、管道等和库房隔热层因某种原因中断的地方隔热性能差,形成热量传递的“桥梁”称为冷桥。冷桥处因热量传入容易结冰霜,随时间延长结冰霜范围扩大,造成冷桥附近的隔热层、墙体及其他构件的损失。因此,必须对冷桥进行必要的处理。温度在5℃以上的库房的土建连接和设备连接构件与墙、顶、地相接处就应作隔热处理。隔热层隔热、防潮材料安置牢固、防止脱空。冷桥隔热防潮层必须和相连的墙、顶或地隔热防潮层连通成一体,不可切断。
(1)预冷间、冻结间、冷藏库应配备自动温度记录装置,必要时配备湿度计。温度计和湿度计应定期校准。设计冷却和冻结间及其设备时,应注意防止胴体与地面和墙壁相接触。
(2)有温度要求的工序或场所应安装温度显示装置,车间温度应按照产品工艺要求,控制在规定的范围内。预冷设施温度控制在0~4℃;腌制间温度控制在0~4℃;分割间、肉制品加工间温度不能超过12℃;冻结间温度不高于-28℃;冷藏库温度不高于-18℃。肉制品的工艺对温度有特殊要求的可以例外。
(3)在低温下脂肪组织在空气中很容易被氧化,特别含有较多的脂肪处。氧化变质先表现出不良的气味,外观先出现黄点,继续氧化之后脂肪整体变黄,便出现强烈的发酸气味。冻结肉类在保藏中也同样要发生颜色的变化,从表面开始逐渐向深层开展。肉的颜色由鲜红色的氧合肌红蛋白变成褐色的氧化肌红蛋白。变化界限期与温度有直接的关系,温度越高则时间越短。
(4)库内空气的温度、相对湿度与空气流动速度。空气的温度与相对湿度决定了库内空气中的水蒸气分压力。空气的温度越接近食品的温度,空气的相对湿度越大,空气中水蒸气分压力就越大,肉食品表面与空气之间的水蒸气分压力差就越小,水蒸气扩散的推动力就越小,肉食品干耗自然就越小。因此,为了减少肉食品冷藏中的干耗,库内空气温度要尽量接近于肉的温度。空气的相对湿度尽量高些。从冷藏肉食品的质量及贮藏期来说,贮藏温度低一些是有利的,不仅如此,贮藏温度低对减少干耗也是有利的。
第四节 冷库的配套设施
冷库的配套设施有冷库门、门帘及货物装卸设施等。
一、冷库门
冷库门是冷藏库重要的组成部分,主要功能是降低冷量损失,允许货物自由方便地贮存和进出,同时保证工作人员的安全出入。
1.冷库门的要求
冷库门应具有良好的隔热性能、气密性能、减少冷量损失。门扇与门框的密封性要好,门扇与门框之间要用压缩性大、隔热性能好、密封性强的特制橡胶密封圈密封。轻便、启闭灵活、有一定的强度。除门扇本身要用高强质轻的材料制作外,其门锁、门轴、铰链等也要灵活轻便。设有防冻结或防结露设施,如在冷库门框与门密封面接触部位设置电热装置等。设置应急安全灯及操作人员被误锁库房内的呼救信号设备和自开设备。电动、气动和液压自动门应设误闭关保护。门洞尺寸应满足使用要求,方便装卸作业,同时又减少开门时外界热量和湿气的侵入。根据库房贮存货物和运输方式的不同,门洞尺寸可参见表8-11。另外,当经常有小件盒装冷冻食品进出时,往往在冷库大门上再开设一个小门,方便使用并可节能,能有效地防止产生冷桥。其冷藏间进出门口地坪应能承受装卸设备作业的重量。
表8-11 常用门洞净尺寸 单位:mm
2.冷库门分类及特点
冷库门可按冷间的性质分类,分为高温库冷库门、低温库冷库门和气调库冷库门等。常用的分类方式是以冷库门的结构和开启形式及冷库门的启闭动力等来分类,见表8-12。
表8-12 冷库门的基本分类
嵌入式冷库门密封性好,不易变形,但构造比较复杂,制作精度要求高,一旦变形容易结冰,不易维修,且只有平开一种开门形式。外贴式冷库门外形简单、开启形式多、适用范围广、防冻防露设施安装简单,且库门本身操作维修方便,对于相同门洞的门扇尺寸较嵌入式大。目前除了小型冷库门仍采用嵌入式冷库门外,外贴式冷库门的应用已十分广泛。
关于电动、气动和液压三种形式的冷库门,均作为自动型冷库门,各有优缺点,但电动冷库门安装简单方便些。
3.冷库门结构
(1)平开手动冷库门。第一种是外贴式平开手动冷库门,该冷库门以SLM型为代表,通常有左开和右开两种,开启角度有180°、135°和90°三种,装有防冻电加热器,并镶嵌耐低温的高强度e型橡胶密封条。SLM型手动冷库门的基本结构及尺寸见图8-23和表8-13。选用这种冷库门时,其门扇框架结构分木框架和玻璃钢框架。门面板又分A、B、C三种,分别为金属板包面、不锈钢包面、防锈铝板包面。但木框架结构门一律为B或C全包面。第二种是嵌入式平开手动冷库门,嵌入式平开手动门可分单扇嵌入式和双扇嵌入式两种。其特点是门扇四边设有Z字形接口,嵌入门框相应的接口内,并有软密封条和相应的密封面,见图8-24,且密封性能良好。这种手动门在传统的小型冷库中广泛使用。其缺点是一旦门扇或门框变形,会造成密封破坏,维修较困难。
表8-13 手动冷库门类型和结构尺寸 单位:mm
(2)平移式手动冷库门。平移式手动冷库门借助门扇上下滑轮横向开启或关闭,并有压紧机构实现密封,其基本结构见图8-25。这种冷库门亦有单扇式和双扇式两种。各种型号的冷库门洞净尺寸见表8-14。平移式手动冷库门多采用彩钢板或不锈钢板做面层,内部隔热材料采用硬质聚氨酯泡沫塑料。门的滑动轮架上装有滚动轴承的滚轮,关门时可带动门扇下降5mm,向门框方向压紧5mm,以保证门的密封性和启、闭移动时减少摩擦。
图8-23 平开式手动冷库门(SLM型)
1—压紧定位装置;2—外部门拉手;3—门扇;4—铰链及提升滑轮;5—内部门推手
图8-24 嵌入式平开手动门局部结构
1—门框;2—隔热材料;3—门扇;4—密封
图8-25 平移式手动冷库门结构
1—上滑轮;2—门扇吊挂装置;3—门扇;4—下滑道及限位
表8-14 平移式手动冷库门洞净尺寸 单位:mm
(3)滑升式冷库门。滑升式冷库门有折叠式、弧形式和垂直式三种。
第一种折叠滑升式冷库门,由上下两扇门板用合页连接而成,配以合适的平衡系统能自由开闭,并能自锁,见图8-26。手动折叠式冷库门,两侧有铝合金立柱,内有重铁,由钢丝绳连接,通过立柱顶部的滑车与门板相连。两侧立柱上方有可上下调整的横梁,在立柱、门框和门板下部装有密封条,在门中央装有能左右移动的定位器。当定位器插销插入装在门立柱锥形插销座时,密封条被压紧,起到良好的密封效果。钢丝绳的一端与两侧立柱内的重铁连接,另一端与下门板上的调节块固定。由于平衡系统的作用,门可以开、闭自如并实现定位。这种门开、闭不占用通道,方便铲车进出作业,开、闭平滑省力。
图8-26 手动折叠式冷库门结构及开、闭原理
1—滑车;2—钢丝索;3—门板;4—门柱;5—重铁
第二种弧形滑升式冷库门,这种门适用于中小型冷库。滑升门有HSM型,其结构如图8-27所示,开启可采用手动或电动机带动。滑升门多采用聚苯乙烯或聚氨酯泡沫塑料隔热,以彩钢板或 不锈钢板为面板。门板两端装有特殊滑轮,在成型的轨道上凭借平衡机构的弹簧扭力平衡门板的自重,可手动将整扇门上下移动,或停留在工作高度的位置上。门板顶部和底部装有密封条,各块门板之间以及和墙面之间也装有密封条。门板底部装有安全开关,保证安全作业和工作人员的安全。这种弧形滑动门既可以手动也可以电动。门板的宽度和高度,可根据使用要求选定,其厚度约4mm,电动开闭式滑升门的启闭速度为0.2~0.3m/s,电动机功率为120W左右。
图8-27 HSM型滑升式冷库门基本结构(电动型)
1—电控箱;2—减速器;3—钢丝转轮;4—顶密封条;5—水平管道;6—平衡机构;7—挂脚减速器;8—防撞架;9—竖直轨道;10—钢丝;11—门板;12—滚轮;13—底密封条;14—手动启、闭拉手;15—拉门绳
第三种垂直滑升式冷库门,其构造、工作原理和适用场所基本上与手动弧形滑升门相同。但因是垂直滑升,故其门板不需要多块,一般两块即可,见图8-28。
(4)电动式冷库门。电动式冷库门的门板及隔热材料与手动式冷库门相同,只是由电动机通过链条或齿条传动开启、关闭冷库门。在结构上考虑门开关和卸锁脱险装置,防止误关门而引起事故,并设有安全运行与操作设施。当发生停电或故障时,电动式冷库门可采用手动启、闭,在门内侧装有卸锁脱险装置,门扇与门框密封处还装有自限温电热丝带,以防结露或冻结。电动式冷库门为平移式,分为单扇和双扇。冷库选用的电动式平移冷库门有PDM型和PDMA型。单扇门和双扇门外形结构见图8-29、图8-30,门洞尺寸见表8-15。
图8-28 防撞门封和滑升门
图8-29 PDM型单扇平移式电动冷库门结构
图8-30 双扇平移式电动冷库门结构
表8-15 单扇和双扇电动式冷库门的门洞尺寸 单位:mm
(5)冷库自由门。冷库自由门和塑料门帘用于冷库生产车间等场所的保温、防尘、防虫和卫生设施。自由门分硬性和软性两种,硬性自由门分带视窗和两段式两种,软性自由门分透明式、卷帘式和上下滑移式等。图8-31是快速卷帘门,它由PVC或聚酯制成,靠卷动将门打开或关闭。这种门多用于使用频繁的场合。它们靠电动机驱动,通过感应线圈或红外探测器进行自动控制,使门的打开控制在最小限度。自由门平时常闭,当人员、小车或叉车通过时自由开启,通过后自行恢复关闭。通常硬性自由门带有防撞板,用于小车行进时直接轻撞开门。
图8-31 快速卷帘门
二、防止冷量损失的措施
冷库门开启后造成冷量损失及外界热湿负荷侵入,特别当夏季冷藏库开门后,造成冷库冷量损失,外界热量、水蒸气进入库,造成库内温度回升,门入口处顶板结露滴水,地面由此结冰,进而对冷库建筑、商品质量和进出运输带来损害。减少冷库开门冷量损失,防止外界热湿负荷进入的措施是:在冷库门内侧设门斗和门帘,在冷库门上方设置空气幕,设置低温穿堂和封闭式站台,并在站台装卸口设置保温滑开门、站台高度调节板、密闭软接头等。
1.门帘和门斗
冷库门帘一般挂在库门内侧紧贴冷库门,采用PVC软塑料透明门帘。PVC塑料门帘由相互搭接的条状PVC塑料条组成。PVC塑料条有宽窄之分,又有耐低温和常温之分,可按使用要求选择。这类塑料有无色透明、淡蓝色和黄色半透明等多种。通常黄色门帘用于需要防飞虫的场合。此外,还有一种卷帘式上下滑移式门帘,它通过弹簧式卷筒,放松软性卷帘,适时上下滑动,阻挡和隔断冷库门内外的热、湿交换,门斗设在冷库门的内侧,其宽度和深度约3m,与冷库门的宽度、铲车长度相配套,高度略高于冷库门框。门斗的尺寸既要方便作业,又要少占库容,门斗可以有效地减少冷量损失和外界热湿负荷的干扰,见图8-32。因门斗紧靠冷库门,是冷库内外热湿交换的主要场所,结霜、滴水和冻融循环难免,所以门斗的制作材料以简易、轻质和容易更换为宜。门斗地坪应设电热设施,防止结冰。
图8-32 冷库门的冷风幕和内门斗
2.空气幕
空气幕的作用是减少库内、外热湿交换,方便装卸作业。空气幕喷口厚度一定时,其工作效率与冷库门高度H、库内外温差Δt、喷射角度α0和喷口出风速度v0有关。当H和Δt一定时,空气幕的效率即主要取决于α0和v0。空气幕喷口角度α0见图8-33。空气幕喷口倾斜角选择见表8-16。空气幕喷口风速v0一般取平均风速15m/s左右。在不同喷口倾斜角条件下,喷口最佳风速可按图8-34选取。空气幕风口最佳风速,可通过门洞雾气回流最小回流区及其风速来确定,见图8-35。通常雾气最好限制在门框厚度范围内回旋,或用风速仪测定距门框边400mm,距地面100mm处A点的雾气回流速度,控制在0.6m/s左右。冷库用空气幕的基本形式有轴流式空气幕和贯流式空气幕两种。贯流式应用较广泛。
表8-16 空气幕喷口倾斜角选用
图8-33 空气幕喷口角度
图8-34 空气幕喷口风速和喷口倾斜角选用
图8-35 空气幕雾气回流情况示意
3.货物装卸口设施
冷库进出货作业时,要保持冷藏链不会“断链”,可在装卸口设置保温滑升门、站台高度调节板、车辆限制器和密闭接头等,见图8-36。
保温滑升门可以用不锈钢或铝材制成,在其中充填隔热材料,使其传热系数控制在0.2~0.4W/(m2·℃),在视线高度上需要设置双层玻璃。站台高度调节板包括钢性平板和前舌,由此可以在平台和车辆之间形成桥连,不用时该板面与装卸平台地板保持平齐,高度调节板可以采用机械或液压控制,高度调节平板能随车辆的车厢板的升高或降低而变化。不平衡的侧斜式车辆,还应具有微调补偿功能。车辆限制器一般为液压式,安装在加固的高度调节台的前缘墙体上,钩在车辆后部的安全杆上,是车辆与装卸平台之间机械联动装置,当车辆限制器与车辆接触时,能够承受13 600kg的压力。密闭接头有泡沫塑料密封、充气套式密封和泡沫塑料密封与顶部充气套式密封结合等多种形式,见图8-37。密闭接头的两条密封条之间的宽度固定为车辆的最小宽度,高度可以调节。制冷装卸平台需要设置防雨顶棚。
图8-36 装卸口设施组合示意
1—保温滑升门;2—冷库站台;3—充气套式密封设施;4—冷藏车;5—站台高度调节板
图8-37 结合式密封的装卸货口
三、冷库的其他设施
(1)站台高度调节板的主要作用是将封闭式站台和冷藏车连成一个整体,方便叉车的机械化门对门作业。常见的调节板有机械式、液压式和气袋式等。为保证叉车操作安全和较高的装卸速度,调节板的宽度为1.83m、2m、2.13m,长度2.43~3.04m,前舌的长度一般为400mm。如果站台高度设计过低,应加长调节板和前舌的长度。应使调节板坡度在3%~15%之间。对于手推叉车坡度应小于3%,平台堆垛车坡度小于7%,低起升托盘搬运车坡度小于10%,电动叉车坡度小于10%,汽油叉车坡度小于15%。前舌也有多种形式:回转式、拼装式和滑动式。具体采用何种形式前舌,应根据具体情况确定。
(2)手推车是冷库常用的搬运工具,要求装卸方便、承载量大、灵活轻便。常用的手推车有尼龙轮手推车、小轮胎手推车、家禽冻结手推车和液压托盘搬运车等。尼龙轮手推车前、后轮直径分别为200mm和150mm,采用滚珠轴承的尼龙轮,推动灵活方便,一人可推动400kg货物。小轮胎式手推车轮胎直径64mm,一般前轮为充气轮胎,后轮为硬质橡皮轮。每车可放12~16片冻肉,一人轻便推动。家禽冻结手推车一般为可折叠式,前、后橡皮轮直径为250mm和200mm,通常为6层,可放置12个盘架,车子的底部为尼龙网板承载货重。液压托盘搬运车是一种轻便小巧的搬运车,采用高强度聚氨酯轮,控制机构灵活,操作安全可靠,并有超负荷自动卸载装置,可有效保护车架等主要部件。
(3)冷库中常用的输送机有辊子式输送机和电动带式输送机。前者货物由人力推动,后者货物由传动带自动传送。国内外先进冷库的贮存,已有固定货架贮存、活动货架贮存和高货架立体自动贮存化等多种形式,机械化运输和计算机管理得以应用。托盘货架贮存系统是影响冷库物流功能的重要因素,每一冷库按其经营特点、要求、物流种类不同,可选择不同的托盘货架贮存系统。
第五节 冷库的施工与使用管理
冷库是用隔热材料建筑的低温密闭库房,结构复杂、造价高,具有怕潮、怕水、怕热气、怕跑冷的特点,最忌隔热体内有冰、霜、水,一旦损坏,就必须停产修理,严重影响生产。为此,在施工和使用库房时,要加以注意。
一、土建施工
1.基础及地面工程
(1)在大孔性土壤地区施工时,要杜绝一切施工用水、生产用水和雨水侵入基础下面;主体工程外墙四周宜做1.5m宽、8cm厚的混凝土散水,把雨水和污水引入排水管道,防止基础浸水后产生不均匀下沉,引起上层结构破坏。
(2)在深层软黏土中打桩时,由于桩与土壤间挤出作用及桩下土壤的回弹作用,可带动桩向上升起,这一过程有时会进行十多天,必须等待桩及地基回升稳定时再进行基桩承面的浇注,尤其是对浇注在排桩上的多跨连续梁更为重要,避免支承面产生附加应力和裂缝,这样有利于减少各基础间的沉降差异。
(3)冷库地坪水泥砂浆抹面或耐磨地坪施工时,及时做好分割切缝工作(3m×3m),填以沥青胶泥塞缝,防止因没有切缝引起地坪涨缩产生裂缝,水分渗入隔热层遭到破坏。
2.砖砌体工程
(1)冷库的内、外墙由砖砌成,要求砌筑材料具有抗冻性、耐水性和一定强度。砖石标号不低于75号,抗冻级不低于25级。低温库用砖石不低于100号,抗冻级不低于35级,混凝土用普通硅酸盐水泥,标号不低于400号,每m3混凝土的水泥用量不少于275kg,水灰比不大于0.55。冷库用水泥砂浆标号不低于50号,钢筋混凝土受力构件中所用钢筋不得采用冷拉钢筋。
(2)砖砌体砂浆要饱满,不得留有空隙。单层建筑的砌筑高度每天不宜超过2m,多层建筑的砌筑高度每天不宜超过1.5m,如增加砌筑高度须相应提高水泥砂浆标号。
(3)砖砌体的间断处应留斜槎,如在墙角附近留槎时,斜槎上部距相接墙身内缘不小于30cm。若必须在交接处留槎(转角处不得留直槎)应沿墙高每0.5m加设拉结钢筋,每1/2砖厚不小于拉筋直径的1/4,两端加弯钩,每边墙内伸入长度不小于0.5m,埋设钢筋的灰缝厚度应保证钢筋上下至少有2mm厚的砂浆层。
(4)无论选用嵌入式保温门还是选用外贴式保温门,在门洞左右两侧应设置200mm× 200mm钢筋砼构造柱,门洞上方设置200mm×200mm钢筋砼过梁,C20砼,内设置412,6@200。左右两侧构造柱的下端与框架结构地梁相连,同时注意框架地梁的标高要计算好,不能影响地坪隔热层铺贴,不能使隔热层断开,产生冷桥。
(5)冷库门内侧要设计门斗和门帘,门斗地面要设置地热,以免地坪结冰。在门斗施工时留出保温门用电源、地热电源、门斗照明及消毒用电源。
3.混凝土工程
(1)混凝土标号应按设计规定采用,以28d龄期强度为标准。混凝土用水必须洁净,不含油类、碱类及其他有害杂质;砂的含泥量不得大于5%,如大于5%时要用水冲洗。石子在使用前也应用水冲洗干净,不得用风化的石粒。在施工过程中,应特别注意避免结构出现裂缝和出现蜂窝、麻面、露筋等现象。用振捣时,要保证混凝土足够的密实度,不允许碰撞钢筋、预埋件和模板。
(2)冷库内与低温空气接触的混凝土工程宜采用不低于400号的硅酸盐水泥,不能采用氯化钙等防冻剂。
(3)浇注混凝土后,在混凝土强度达到设计强度70%以上时才能拆除承重模板。变形缝的模板必须及时拆除,缝内的石子碎砖等杂物应清除干净,以免变形缝不起作用。在捣注混凝土时,应注意调整及保证钢筋保护层的厚度,凡与库内冷空气接触,且表面不做水泥抹面的钢筋混凝土工程,其钢筋的保护应较一般规定增加10mm厚。
(4)在捣注混凝土前,应先将安装吊轨、冷却管道、通风管道、上(下)水、电气管线等预埋件按正确位置埋置妥当,以免事后打凿混凝土。楼板上预留孔洞位置及孔洞加固方法,应按照设计规定预先留好。在洞口处截断的钢筋应伸入洞口加固小梁内不少于30cm,并且末端要有弯钩,如采用电焊钢筋网时,应将钢筋网焊接在洞口加固小梁钢筋上。
(5)捣注无梁楼板柱子混凝土时,施工缝应留在柱脚或柱帽45°折线顶部,在折线上部的混凝土应与楼板一次捣注,在折线下部的混凝土应与柱子一次捣注。捣注柱子混凝土时,底部应先填以50~100mm与所捣注的混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆。捣注柱子的混凝土自由倾落高度不应超过2m,否则应用溜管下落法。此外,施工缝里不要留有木屑和其他杂物,在继续浇注混凝土前要冲洗干净,避免柱帽断裂事故。
4.钢筋工程
(1)钢筋的种类、钢号、直径均应与设计要求一致,若以另一种钢筋代替设计中规定的钢筋时,可通过设计人员进行代换。绑扎或焊接前必须将钢筋表面的油污和铁锈清刷干净。钢筋加工前须参照有关钢筋检验标准进行抽查试验。焊接的钢筋须错开位置排放,在同一截面中搭接钢筋的面积应不大于该截面内钢筋总面积的50%。经过焊接后的钢筋网不得再作弯曲。所有焊接钢筋均应进行质量检查。
(2)冷库内主体钢筋混凝土结构的主要钢筋不能采用冷轧或冷拉钢筋,非承重构件不受此限制。
(3)振捣混凝土时,应有专人检查钢筋位置并修整钢筋网,要纠正钢筋因运输而发生变形或因振捣而发生下坠和贴模等情况。
5.抹面工程
(1)抹面工程的砂浆标号及级配应按设计规定采用。水泥标号不宜低于300号;砂子应采用中砂,要求随拌随抹,超过初凝时间的砂浆不宜使用;冷库内部的抹面,应采用硅酸盐水泥砂浆,不得采用混合砂浆。
(2)一般抹面工程要求至少抹两道,即底层一道、垫层一道或面层一道。面层抹好后应采用铁抹子干压两遍后,使表面光滑。库内露在冷空气里的大面积墙面抹面,要求面层每隔3~4mm留一道深4mm、宽8mm的伸缩缝,以免面层出现不规则的龟裂。抹面工程表面要求光滑平整,用2m直尺检验时不得有超过5mm的空隙,要求做到不起壳,不产生裂缝。抹面工程完毕,必须经过检查认为合格后才能进行下一工序。
(3)在基层结构软硬相差悬殊的地方(如一边是砖墙,另一边是软木墙),应预留20mm宽的施工缝,然后用1∶7沥青砂浆填充烫平。如不能留施工缝,交接处应采用钢丝网砂浆抹面防裂。
(4)冷库的隔热层施工必须在冷库屋面断水以后进行,冷库屋面防水施工完毕经检测没有渗漏后,方可进行冷库内部的隔热层施工和内部的装修施工。否则因屋面渗漏使冷库的隔热层受潮遭到破坏。冷库的隔热层施工必须在冷库外墙确保不渗漏的情况下施工,特别是外墙脚手眼的封堵,框架填充墙的质量通病应予杜绝,否则因外墙渗漏使冷库的隔热层受潮遭到破坏。
二、隔热层、隔汽层施工
1.隔热层的施工
(1)贴聚苯乙烯泡沫塑料。聚苯乙烯泡沫塑料吸水后,隔热性能下降,故铺贴时应尽量使用原块。如要裁割,一定要用电热丝切割,采用19号电阻丝,电压5~12V,温度一般控制在200~250℃,这样在切割口表面可形成一层封闭性熔融硬膜。只有在条件不许可时才采用锯割(最好用高速无齿锯),但其锯割口表面要均匀涂布防水材料。
用热沥青粘贴聚苯乙烯时,热沥青的温度应控制在55~70℃(采用水浴),如温度过高会使泡沫塑料烧融。如果用冷汽油沥青作黏结剂,汽油与沥青的重量配比不应低于0.3∶1。稠度过小时汽油挥发后干缩较大,会使黏结层形成空隙,降低了隔热效果。用冷沥青粘贴泡沫塑料后,应放置24h,待汽油充分挥发后再做隔汽防潮层。
粘贴聚苯乙烯泡沫塑料的材料,有以下几种黏结材料:第一种环氧树脂黏结剂。它的重量配比为:634号环氧树脂100,增塑剂(DBP)30,二乙烯三胺6(夏天)、8(冬天)。第二种环氧胶泥。它的重量配比为:6101环氧树脂100,苯二甲酸二丁酯12,乙二胺14,二甲苯或乙醇等20,石英粉80。在环氧树脂中先加入二甲苯或乙醇,再加苯二甲酸二丁酯,拌匀后撒入石英粉料,搅拌均匀,用前加入乙二胺,待作用5~10min即可使用,须在1h内完成。第三种聚氨酯黏结剂——101胶,它是一种由甲、乙两个组分调和的室温固化黏结剂,用于潮湿场合。为了降低费用,可在胶水中掺入为胶水重量1.5~2倍的500号水泥,搅拌均匀后,用以粘贴聚苯乙烯泡沫塑料。粘贴时可用点粘法,即在每m2泡沫塑料上粘20点。
(2)铺砌泡沫混凝土和加气混凝土。砌块应力求干燥,在制造过程中尽量避免产生裂纹。锯割砌块时应事先画线,锯口必须整齐平直。砌块应按设计规定采用石油沥青铺砌,每层砌体之间在纵横方向均应错缝,不能有直通缝。砌缝宽度应控制在5~6mm内,灌满沥青不留空隙。
(3)膨胀珍珠岩混凝土屋面隔热层做法。先按体积比将膨胀珍珠岩和水泥(12∶1)干拌均匀后,再加水重新拌和均匀,在屋面直接灌浇,用铁锹和木夯轻度夯实达6cm厚。等珍珠岩混凝土强度达50%时,在面层用1∶2.5水泥膨胀珍珠岩浆作2cm找平层。待找平层干透后,即可在其面上铺贴油毡防潮层。
(4)聚氨酯保温。随着聚氨酯价格的下降,对中小型冷库以及高温冷库,通常采用聚氨酯发泡板粘贴和聚氨酯现场发泡喷涂法来做隔热层。
2.隔潮、隔汽层施工
(1)防潮层的基层应符合抹面工程的要求,表面要光滑平整。施工时基层的质量湿度不得超过6%(抹面后约一星期),基层表面温度不低于15℃,以防止日后防潮层脱落。基层有转折变化时应做成圆弧形,以免折断油毡。在此基层上先刷冷底子油一道。在铺贴前,应将油毡边缘部分的浮面污物及表面上的云母粉或砂粒扫除干净。
(2)融化沥青时先在锅内加入50%的沥青,加热至融化后再加入30%的沥青,待融化后再将其余的陆续加入。融化沥青时要注意安全,在融化处应设置泡沫灭火机、湿草包及锅盖等。万一沥青燃烧时,应先用锅盖将锅盖上,上面再铺湿草包,并马上撤火。待炉灶内全部熄火后,慢慢打开锅盖,再加入一些沥青块,使锅内温度降低,就可恢复正常工作。
(3)铺贴油毡时气温应不低于5℃,露天施工时应避免日光暴晒,以防引起沥青黏结材料的流淌。铺贴油毡时,应从下往上贴,这样可做到顺水。反水的做法是不允许的。贴毡时如遇门、洞,应将油毡剪开,弯进去15cm,以便安装门樘和洞框时可以卡牢密闭。铺贴油毡时,各层油毡的搭接宽度不得小于10cm,并应注意碾平压实,使油毡和基层紧密粘贴(最好用喷灯烤热压实),油毡搭接缝口需用热沥青仔细封严。屋面采用油毡铺绿豆砂时,必须将绿豆砂炒热并用滚子压实,将豆砂压入沥青内,防止丢失。
(4)目前采用的新型隔潮、隔汽材料SBS铺贴起来非常方便,可用喷灯边加热边铺贴。隔汽层的功能是防水及防水汽渗入,因此隔汽层的施工要求应按屋面防水层要求操作,做到严格禁止渗漏。在交叉作业时,要采取保护措施,不能将隔汽层损坏,造成渗漏。
(5)根据冷库各个相邻间的不同温度、湿度情况,在楼板、梁、柱子、内墙和外墙的有关部位,设置1.2~1.5m宽的防止冷桥隔热带,并做好防汽处理。隔热带设在高温侧,如果高温侧水分较多,或者构造上与设于低温侧的隔热层不能连成整体时,隔热带设在低温的一侧。如有梁或板伸入墙内,当墙为内承重墙且位于温差大于5℃的两库之间时,应在该梁或板的边缘做100mm厚,1.2m宽的软木隔热带。如墙体是外承重墙,则应做不小于1.5m宽的软木隔热带,以防止冷桥。砖或钢筋混凝土的外衬墙在地坪钢筋混凝土面层上砌结安装,不得穿入地坪隔热层内。
(6)冷库常用现浇框架、现浇屋面结构,屋面为现浇梁板结构,因此顶部的隔热层做在屋面板底部时,其隔热材料必须顺着梁的表面做满,同时隔热材料必须顺着凸出的砼建筑构件表面做满,保证该处不产生冷桥。冷库墙面和地面采用块状隔热材料或现浇隔热材料施工时,横缝和竖缝必须相互叉开,像砌砖墙一样“破花”,以免产生冷桥。温差在5℃以上的库房的土建连接构件和设备连接构件与墙、顶、地相接处就应作隔热防潮处理。隔热层隔热、防潮材料安置牢固,防止脱空。冷桥隔热防潮层必须和相连的墙、顶或地隔热防潮层连通成一体,不可切断。在隔热层施工合同招标时,这部分工作内容要纳入其内,统一安排。
(7)在库温不同的相邻库房之间或库内库外之间,由于建筑结构连接构件,如柱子穿过隔墙或与墙体相连的其他构件,如拉杆、吊钩、管道,管道支架、施工隔热材料、金属销钉、嵌墙的箱体等和库房隔热层因某种原因中断的地方隔热性能差,形成热量传递的“桥梁”,称为冷桥。冷桥处因热量传入容易结冰霜,随时间延长结冰霜范围扩大,造成冷桥附近的隔热层、墙体及其他构件的损坏。因此,必须对冷桥进行必要的处理。
(8)冷库内的六个面均须做隔热层,隔热材料在墙面与顶面交接处、墙面与地面交接处均不得断开,也不能使隔热层厚度减小,施工时应加注意,以免产生冷桥。冷库墙体采取夹层墙做法。
(9)管道穿墙或楼板的构造处理。管道穿越墙或楼板时,应按工艺管道标高和尺寸预留孔洞,如属低温管道,其洞口须包括隔汽层、防水层和隔热层、保护层的厚度在内。橱壁宜用经过干燥、防虫、防腐的木材制成。墙、楼板的隔汽层、防水层应与管道的隔汽层、防水层严密封合,也可各自单独设置,但要保证墙或楼板隔热层的密封性。不作隔热处理的管道,在穿过两侧有5℃以上温差的墙壁、楼板时,必须在洞的两侧各包不小于1.2m长的隔热层,以免形成冷桥,造成滴水结霜现象。管道的吊点必须预埋在有关构件内,避免在楼板或墙壁上临时打洞,维修时也应尽量利用原有的吊点。冲霜给水管等经常充水的管道,其吊点不能设在负温库的围护结构上。照明及动力电线不宜用暗线,并应尽可能不穿越易燃的隔热层。若必须穿越时,应预埋穿线套管,套管应作防止冷桥和防潮气处理。
(10)保温门与墙面隔热层的交接节点要处理好,不致产生冷桥。冷库门口是冷热气流交换最剧烈的地方,地坪上容易结冰、积水,应及时清除。在保温门下方地坪隔热层施工时,应将隔热层向低温穿堂方向延伸1m,宽度比保温门宽500mm,保证该处不产生滴水结冰。
保温面层采用1~1.5mm厚镀锌铁皮或普通钢板,接缝可用咬口接或对缝焊,接缝要求光滑平整。门扇的骨架采用角钢制作,其平面误差不大于3mm,对角误差不大于2mm。隔热层采用聚苯乙烯泡沫塑料外包聚乙烯塑料薄膜,热焊密封,分层错缝装入。保温所有铁件表面均刷防锈漆两道,门扇外表面喷(刷)浅色醇酸磁漆两道。五金碰锁、外拉手、内推把表面均应镀锌,其他五金零件均喷(刷)与门扇同类油漆两道。密封条采用软质空心橡胶密封条。门樘不外露部位涂防腐柏油两道,其余部分如净樘和筒子板等均涂与门表面同类的油漆两道。保温门安装时先将电热线、密封条、碰锁、外拉手、内推把、门轴等五金零件按设计要求装在门扇上(在制作门扇时要在门框上预先装好螺栓)。修正毛樘,以保证净樘安装平直,毛樘与净樘之间垫一层矿棉毡使之结合严密无缝隙。将五金零件按设计要求装在净樘上,并在净樘上钻好木螺钉孔,然后装立净樘。先用少量木螺钉将净樘按设计位置临时固定在毛樘上,再将门扇装入固定在净樘上的上下门支座中,反复调整各五金部件及密封条的位置,达到开关灵活、四周门缝密闭。如果发现误差较大,则应将净樘拆下重新调整再安装,直到全部合乎设计要求,最后再用全部木螺钉将净樘固定在毛樘上。
(11)采购耐燃或不燃的隔热材料作隔热层,隔热层施工时,特别注意防火,加强防火措施,消除火灾隐患。
三、冷库的使用管理
(1)防止水、汽渗入隔热层,库内的墙、地坪、顶棚和门框上应无冰、霜、水,要做到随有随清除。没有下水道的库房和走廊,不能进行多水性的作业,不要用水冲洗地坪和墙壁。库内排管和冷风机要定期冲霜、扫霜,及时清除地坪和排管上的冰、霜、水。经常检查库外顶棚、墙壁有无漏水、渗水处,一旦发现,须及时修复。使用时不能把大批量没有冻结的熟货直接放入低温库房,防止库内温升过高,造成隔热层产生冻融而损坏冷库。
(2)防止因冻融循环把冷库建筑结构冻酥,库房应根据设计规定的用途使用,高、低温库房不能随意变更(装配式冷库除外)。各种用途的库房,在没有商品存放时,要保持一定的温度,如冻结间和低温库应在-5℃以下,高温库在露点温度以下,以免库内受潮滴水,影响建筑(装配式冷库除外)。原设计有冷却工序的冻结间,若改为直接冻结间时,要配有足够的制冷设备,还要控制进货的数量以控制合理的库温,不使库房内有滴水。
(3)防止地坪冻臌和损坏。冷库的地坪在设计上有规定,能承受一定的荷载,并铺有防潮层和隔热层。如果地坪表面保护层被破坏,水分流入隔热层,会使隔热层失效。如商品堆放超载,会使地坪裂缝。不能将商品直接散铺在库房地坪上冻结。拆货垛时不能采用倒垛方法,脱钩和脱盘时,不能在地坪上摔击,以免砸坏地坪或破坏隔热层。另外,库内商品堆垛重量和运输工具的装载量不能超过地坪的单位面积设计负荷。每个库房都要核定单位面积最大负荷和库房总装载量(地坪如大修改建,应按新设计荷载),并在库门上作出标志,以便管理人员监督检查。库内吊轨每m长度的载重量,包括商品、滑轮和挂钩的总重量,应符合设计要求,不超载,保证安全。特别要注意底层的地坪没有作通风等处理的库房,使用温度要控制在设计许可范围内。设有地下通风的冷库,要严格执行有关地下通风的设计说明,并定期检查地下通风道内有无结霜、堵塞和积水,并检查回风温度是否符合要求。应尽量避免由于操作不当而造成地坪冻臌。地下通风道周围严禁堆放物品,更不能搞新的建筑。
(4)库房内货位的间距要求。为使商品堆垛安全牢固,便于盘点、检查、进出库,对商品货位的堆垛与墙、顶、排管和通道的距离都有一定要求。库内要留有合理宽度的走道,以便运输、操作和安全。库内操作要防止运输工具和商品碰撞冷藏门、柱子、墙壁、排管、制冷系统的管道和电梯门等。冷库门要经常进行检查,如发现变形、密封条损坏、电热器损坏,要及时修复。当冷库门被冻死拉不开时,应先接通电热器,然后开门,不可硬拉。库内排管扫霜时,严禁用钢件等硬物敲击排管。
(5)提高和改进冷加工工艺,保证合理的冷藏温度,是确保商品质量的重要一环。食品在冷藏间如保管不善,易发生腐烂、干耗、冻结烧、脂肪氧化、脱色、变色、变味等现象。为此,要求有合理的冷加工工艺和合理的贮藏温度、湿度、风速等。在正常生产情况下,冻结物冷藏库的温度应控制在设计温度±1℃的范围内,冷却物冷藏库的温度应控制在设计温度±0.5℃的范围内。货物在出库过程中,冻结物冷藏库的温升不超过4℃,冷却物冷藏库的温升不超过3℃。进入冻结物冷藏库的冻结货物温度应不高于冷藏库温度3℃。例如,冷藏库温度为-18℃,则货物温度应在-15℃以下。
(6)妥善管理,把冷藏肉品的干耗、脂肪氧化和肉色泽度降低到最低。影响肉类保藏中干耗的因素是多方面的,如肉的种类、状态、包装,有效蒸发表面积,堆放方法、堆码密度,进入冷库的热量,冷藏间的温度、相对湿度,冷库的立体形状等都有直接的关系。其主要是由于热交换而引起水分的蒸发。
①外界传入冷库的热量。空气中所含有的水分,随着空气温度的升高容纳水蒸气量增大。所以如冷库的绝缘性能不好或者由于门的开关、人的呼吸、电灯、电动设备等散发的热量,使库内的温度升高,吸收大量的水分,而水分大部分是由库内存放的肉吸收。当含有大量水蒸气的空气接触排管时,凝结成冰霜在排管上此过程不断地出现。肉中水分不断蒸发而产生干耗,因此实验证明了干耗的增加几乎与透入冷藏库的热量成正比。
②肉食品的形状、性质、表面积大小等都对干耗有一定的影响,肉在保藏中堆集成垛,对干耗影响确有重要实际价值,堆集成垛的冻肉干耗主要发生在外层周围,而堆内部干耗量相对减少。冻肉的干耗也与冷藏间的利用率,堆垛的松紧程度有关。在堆放量少时由外界传入的热量所引起的热交换是不变的,因此由热交换所引起的水分交换,只能来自少量的肉中,增加了肉的干耗量。因此冻肉的干耗率与冷藏间的利用率成反比。同时干耗也与库内冻肉的堆放方式有关,堆的越密、堆层间的密度越大则干耗越少。
③商品在贮藏时,要按品种、等级和用途情况,分批分垛位贮藏,并按垛位编号,填制卡片悬挂于货位的明显地方。要有商品保管账目,正确记载库存货物的品种、数量、等级、质量、包装以及进出的动态变化,还要定期核对账目,出库一批清理一批,做到账货相符。要正确掌握商品贮藏安全期限,执行先进先出的制度。定期或不定期地进行商品质量检查,如发现商品有霉烂、变质等现象时,应立即处理。有些商品,如家禽、鱼类和副产品在冷藏时,要求表面包冰衣。如长期冷藏的商品,可在垛位表面喷水进行养护,但要防止水滴在地坪、墙和冷却设备上。冻肉在码垛后,可用防水布或席子覆盖,在走廊边或靠近冷藏门处的商品尤应覆盖好,要求喷水结成3mm厚的冰衣。在热流大的时候,冰衣易融化,要注意保持一定的厚度。
④食品进出冷库时,都需要与外界接触,如果环境卫生不良,就会增加微生物污染食品的机会,因而冷库周围的环境卫生是十分重要的。冷库四周不应有污水和垃圾,冷库周围的长场地和走道应经常清扫,定期消毒。垃圾箱和厕所应离库房有一定距离,并保持清洁。运输货物用的车辆在装货前应进行清洗、消毒。冷库内的走道和楼梯要经常清扫,特别在出入库时。对地坪上的碎肉等残留物要及时清扫,以免污染环境。
⑤冷库的库房是进行食品冷加工和长期存放食品的地方,库房的卫生管理工作,是整个冷库卫生管理的中心环节。在库房内,由于相对湿度较高,霉菌较细菌繁殖得更快些,并极易侵害食品,因此,库房应进行不定期的消毒工作。运货用的手推车以及其他载货设备也能成为微生物污染食品的媒介,也应经常进行清洗和消毒,库内冷藏的货品,不论是否有包装,都要堆放在垫木上。垫木应刨光,并经常保持清洁。垫木、小车以及其他设备,要定期在库外冲洗、消毒。可先用热水冲洗,并用2%浓度的碱水(50℃)除油污,然后用含有效氧0.3%~0.4%的漂白粉溶液消毒,加工用的一切设备,如铁盘、挂钩、工作台等,在使用前后都应用清水冲洗干净,必要时还应用热碱水消毒。
⑥冷库用的抗霉剂有很多种,常与粉刷材料混合在一起进行粉刷。有氟化钠法,羟基联苯酚钠法和硫酸铜法。库房内消毒有漂白粉消毒、次氯酸钠消毒和乳酸消毒。库房在消毒粉刷前,应将库内食品全部搬出,并清除地坪、墙和顶板上的污秽,发现有霉菌的地方,应仔细用刮刀或刷子清除。在低温库内,要清除墙顶和排管上的冰霜。必要时需将库温升至正温。库房内刷白,消毒表面所消耗的混合剂为300mL/m2左右,在正温库房可用排笔涂刷,负温时可用细喷浆器喷洒,有时会出现一层薄溶液冻结层,经1~3d以后,表面会逐步变干。冷库内消毒的效果,根据霉菌孢子的减少来评定,因此,在消毒前后均要做测定和记录。消毒后,每cm2表面上不得多于一个霉菌孢子。
⑦紫外线消毒一般用于冰棍车间模子等设备和工作服的消毒,不仅操作简单,节约费用,而且效果良好。每m3空间装置功率为1W的紫外线光灯,每天平均照射3h即可对空气起到消毒作用。
⑧冷库工作人员经常接触多种食品,如不注意卫生,本身患有传染病,就会成为微生物和病原菌的传播者。对冷库工作人员的个人卫生应有严格的要求。冷库作业人员要勤理发、勤洗澡、勤洗工作服,工作前后要洗手,经常保持个人卫生。同时必须定期检查身体,如发现患传染病者,应立即进行治疗并调换岗位,未痊愈时,不能进入库房与食品接触。库房工作人员不应将工作服穿到食堂、厕所和冷库以外的场所。
⑨食品入库冷加工之前,必须进行严格的质量检查,不卫生的和有腐败变质迹象的食品,如次鲜肉和变质肉均不能进行冷加工和入库。食品冷藏时,应按食品的不同种类和不同的冷加工最终温度而分别存放。如果冷藏间大而某种食品数量少,单独存放不经济时,也可考虑不同种类的食品混合存放,但应以不互相串味为原则。具有强烈气味的食品如鱼、葱、蒜、乳酪等和贮藏温度不一致的食品,严格禁止混存在一个冷藏间内。
对冷藏中的食品,应经常进行质量检查,如发现有软化、霉烂、腐败变质和异味感染等情况时,应及时采取措施,分别加以处理,以免影响其他食品,造成更大的损失。
正温库的食品全部取出后,库房应通风换气,利用风机排除库内的浑浊空气,换入过滤的新鲜空气。
⑩库房中发生异味影响其他食品的风味,降低质量。利用臭氧不仅可以清除异味,而且浓度达到一定程度时,还具有较好的消毒作用。用甲醛水溶液(即福尔马林溶液)或5%~10%的醋酸与5%~20%的漂白粉水溶液也具有良好的除异味和消毒作用。这种办法目前在生产中广泛采用。
⑪消灭鼠类对保护冷库建筑结构和保证食品质量异常重要。鼠类进入库房的途径很多,可以由附近地区潜入,也可以随有外包装的食品一起进入冷库。在食品入库前,对有外包装的食品应进行严格检查,凡不需带包装入库的食品尽量去掉包装。建筑冷库时,要考虑在墙壁下部放置细密的铁丝网,以免鼠类穿通墙壁潜入库内。发现鼠洞要及时堵塞。
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