1、第5章冷库 第第5章冷库章冷库5.1冷库的分类、组成及容量确定冷库的分类、组成及容量确定 5.2冷库的结构及建筑热工冷库的结构及建筑热工 5.3冷库热负荷的计算冷库热负荷的计算 第5章冷库 5.1冷库的分类、组成及容量确定冷库的分类、组成及容量确定所谓冷库,一般是指用各种设备制冷,人为控制和保持稳定低温的设施。它的基本组成部分是制冷系统、电控装置、有一定隔热性能的库房和附属性建筑物等。冷库主要用于食品的冷冻加工及冷藏。冷库的墙壁、地板及平顶都敷设有一定厚度的隔热保温材料,以减少外界传热;为减少吸收太阳辐射能,冷库外墙表面一般涂成白色或浅颜色。所以,冷库建筑与一般工业民用建筑不同,有它独特的结构
2、。第5章冷库 冷库建筑要防止水蒸气的扩散和空气的渗透。室外空气侵入时增加冷库耗冷量,还带入水分,水分凝结引起隔热结构受潮、冻结甚至损坏,所以要设置防潮隔热层使冷库具有良好的密封性和防潮隔气性。冷库的地基受低温的影响,土壤中的水分易被冻结,土壤冻结后体积膨胀,会引起地面破裂及整个建筑结构变形。为此,低温冷库地坪除要有有效的隔热层外,隔热层下还必须进行处理,以防止土壤冻结。冷库的楼板要堆放大量的货物,又要通行各种装卸运输机械设备,平顶上还设有制冷设备或管道。因此,它的结构应具有较大的承载力。第5章冷库 低温环境中,特别是在周期性冻结和融解循环过程中,建筑结构易受破坏。因此,冷库的建筑材料和冷库的各
3、部分构造要有足够的抗冻性能。总的来说,冷库建筑是以其严格的隔热性、密封性、防潮隔气性、坚固性和抗冻性来保证建筑物的质量的。第5章冷库 5.1.1冷库的分类冷库的分类1.按照结构形式分类按照结构形式分类1)土建冷库土建冷库是目前建造较多的一种冷库,可建成单层或多层。其建筑物的主体一般为钢筋混凝土框架结构或者砖混结构。土建冷库的围护结构属于重体性结构,热惰性较大,室外空气温度的昼夜波动和围护结构外表面受太阳辐射引起的昼夜温度波动,在围护结构中衰减较大,故围护结构内表面温度波动较小,库温也就易于稳定。第5章冷库 2)组合板式冷库组合板式冷库为单层形式,库板为钢框架轻质预制隔热板装配结构,其承重构件多
4、采用薄壁型钢材制作。库板的内、外面板均用彩色钢板(基材为镀锌钢板),库板的芯材为发泡硬质聚氨酯或粘贴聚苯乙烯泡沫板。由于除地面外,所有构件均是按统一标准在专业工厂成套预制并在工地现场组装的,因此施工进度快,建设周期短。第5章冷库 3)覆土冷库覆土冷库又称土窑洞冷库,其洞体多为拱形结构,有单洞体式,也有连续拱式。覆土冷库一般为砖石砌体,并以一定厚度的黄土覆盖层作为隔热层。用作低温的覆土冷库,其洞体的基础应处在不易冻胀的砂石层或者基岩上。由于覆土冷库具有因地制宜、就地取材、施工简单、造价较低、坚固耐用等优点,因此在我国西北地区得到了较大的发展。第5章冷库 4)山洞冷库山洞冷库一般建造在石质较为坚硬
5、且整体性好的岩层内,其洞体内侧一般作衬砌或喷锚处理,洞体的岩层覆盖厚度一般不小于20mm。这类冷库连续使用时间愈长,其隔热效果愈佳,热稳定性能愈好。第5章冷库 2.按照容量和规模分类具体的冷库容量规模划分没有一个非常统一的说明,一般冷库分为大、中、小型冷库。大型冷库的冷藏容量在10000吨以上,生产性冷库的冻结能力在120160t/d范围内,分配性冷库的冻结能力在4080t/d范围内;中型冷库的冷藏容量在100010000t,生产性冷库的冻结能力在40120t/d范围内,分配性冷库的冻结能力在2060t/d范围内;小型冷库的冷藏容量在1000t以下,生产性冷库的冻结能力在2040t/d范围内,
6、分配性冷库的冻结能力在20t/d以下。第5章冷库 3.按照设计温度分类按照设计温度分类冷库按照设计温度可分为高温、中温、低温和超低温冷库,也可分为冷藏冷库和速冻冷库。一般高温冷库的设计温度在-28之间;中温冷库的设计温度在-23-10;低温冷库的设计温度一般在-30-23;超低温冷库的设计温度一般为-80-30。冷藏冷库即冷却或冻结后食品的储藏库。它把不同温度的冷却食品和冻结食品在不同温度的冷藏间和冻结间内作短期或长期的储存,通常冷却食品的冷藏间保持库温24,主要用于储存果、蔬、乳、蛋等食品;冻结食品的冷藏间的保持库温为-25-18,用于储存肉、鱼及家禽肉等。速冻冷库又叫隧道冷库、速冻隧道冷库
7、,用于食品快速冻结。第5章冷库 4.按照使用性质分类按照使用性质分类1)生产性冷库生产性冷库主要建设在距货源产地较近或货源集中的地区,以减少长途调运成本。该冷库应配有相应的屠宰车间,应具有冻结能力。2)分配性冷库分配性冷库一般建设在城市或工矿消费区,专门贮藏经过冷冻加工的货物,以调节淡旺季,保证市场供应,必要时也可附设小型屠宰加工及冻结车间。第5章冷库 3)零售性冷库零售性冷库一般建在工矿企业或城市大型副食品店和菜场内,供临时储存零售食品之用,其特点是库容量小、储存期短,库温随使用要求不同而异。该冷库在库体结构上大多采用装配式组合冷库。第5章冷库 5.按照冷库制冷设备选用工质分类按照冷库制冷设
8、备选用工质分类1)氨冷库氨冷库制冷系统使用氨作为制冷剂。2)氟利昂冷库氟利昂冷库制冷系统使用氟利昂作为制冷剂。第5章冷库 6.按照使用结构材料及档次分类按照使用结构材料及档次分类冷库按照使用结构材料及档次可分为高档冷库、低档冷库、玻璃钢冷库、彩钢冷库、不锈钢冷库。7.按照使用储藏特点分类按照使用储藏特点分类1)超市冷库超市冷库是用来储藏零售食品的小型冷库。2)恒温冷库恒温冷库是对储藏物品的温度、湿度有精确要求的冷库。第5章冷库 3)气调冷库气调冷库是目前国内外较为先进的果蔬保鲜冷库。它既能调节库内的温度、湿度,又能控制库内的氧气、二氧化碳等气体的含量,使库内果蔬处于休眠状态,出库后仍保持原有品
9、质。所谓气调保鲜,就是通过气体调节方法达到保鲜的效果。气体调节就是将空气中的氧气浓度由21降到35,即气调冷库是在高温冷库的基础上,加上一套气调系统,利用温度和控制氧含量两个方面的共同作用,以达到抑制果蔬呼吸状态的目的。第5章冷库 8.按照储藏物品分类按照储藏物品分类冷库按照储藏物品的不同可分为药品冷库、食品冷库、水果冷库、蔬菜冷库等。第5章冷库 5.1.2冷库的组成冷库的组成1.主库体主库体1)冷却间冷却间用于对冷库冷藏或需先经预冷后冻结(指采用二次冻结工艺)的常温食品进行冷却或者预冷,是用来对食品进行冷却加工的冷库房。水果、蔬菜在进行冷藏前,为除去田热,防止某些生理病害,应及时逐步降温冷却
10、。冷却冷库的室温为-20,当食品达到冷却要求的温度后即可转入冷藏冷库。当果蔬、鲜蛋的一次进货量小于冷藏间容量的5%时,也可不经冷却而直接进入冷藏冷库。第5章冷库 2)冻结间把需长期储藏的食品由常温或冷却状态迅速降至-15-18的冻结状态,达到冻结终温的食品称为“冻结物”。冻结间是借助冷风机或专用冻结装置用以冻结食品的冷库房,它的室温为-30-23(国外有采用-40或更低温度的)。冻结冷库也可移出主库体而单独建造。3)再冻间再冻间设于分配性冷库中,供外地调入冻结食品中品温超过-8C的部分在入冷库前再冻之用。再冻间分配设备的选用与冻结间相同。第5章冷库 4)冷却物冷藏间这种冷藏冷库称高温冷藏间,室
11、温为-24,相对湿度为85%95%,因储藏食品的不同而异。它主要用于储藏经过冷却的鲜蛋、果蔬。由于果蔬在冷藏冷库的储藏中仍有呼吸作用,冷库内除保持合适的温、湿度条件外,还要引进适量的新鲜空气,如在冷藏冷库中储藏冷却肉,储藏时间不宜超过1420天。5)冻结物冷藏间冻结物冷藏间又称低温冷藏冷库,室温在-25-18,相对湿度为95%98%,用于较长期地储藏冻结食品。国外有的冻结物冷藏间温度有降至-30-28的趋势。第5章冷库 6)气调保鲜间气调保鲜间主要是针对水果蔬菜的储藏而言。果蔬采收后,仍然保持着旺盛的生命活动能力,呼吸作用就是这些生命活动最明显的表现。在一定范围内,温度越高,呼吸作用越强,衰老
12、越快,所以多年来生产上一直采用冷库降温的办法来延长果蔬的储藏期。第5章冷库 7)制冰冷库间制冰冷库间又称贮冰间,用以贮存人造冰,解决需冰旺季与制冰能力不足的矛盾。它的位置宜靠近设备间,水产冷库常把它设于多层冷库的顶层,以便于冰块的输出。制冰冷库间宜有较好的采光和通风条件,要考虑到冰块入冷库或输出的方便,室内高度要考虑到提冰设备运行的方便,并要求排水畅通,以免室内积水和过分潮湿。冷库的温度和相对湿度应根据各类食品冷加工或冷藏工艺要求而定。第5章冷库 2.其他生产设施其他生产设施其他生产设施主要是指与冷库主体建筑有着密切联系的生产用房。1)制冷机房制冷机房是用于安装制冷机设备的机房,一般要设两个或
13、两个以上的出入口,门是外开式的。2)变配电间变配电间包括变压器间和高、低压配电间。第5章冷库 3)穿堂穿堂穿堂是食品进出冷库的通道,并起到沟通各冷库冷间,便于装卸周转的作用。库内穿堂有低温和中温穿堂两种,分属低、高温冷库房使用。目前冷库中较多采用库外常温穿堂,将穿堂布置在常温环境中,通风条件好,改善了工人的操作条件,也能延长穿堂的使用年限。常温穿堂的建筑结构一般与冷库结构分开。4)水泵房水泵房为了节约用水,冷库多采用循环冷却水,冲霜用水也予以回收利用,故一般专设水泵房,用来安装冷却水水泵和冲霜水水泵。第5章冷库 5)挑选整理包装间挑选整理包装间主要用于食品在进、出库前的挑选、分级、整理、过磅和
14、包装等。6)装卸站台装卸站台供装卸货物用,分公路站台和铁路站台两种。公路站台高出回车场地1.01.2m,铁路站台高出钢轨面1.1m。第5章冷库 7)生产辅助用房生产辅助用房主要有生产管理人员的办公室或管理室,生产人员的工间休息室和更衣室以及卫生车间。冷库的构成随生产性质、建设规模、所贮藏的食品品种及对生产加工工艺的要求不同而有所区别。对于冷库库板的选择,用户可以根据计划及经济投入的大小来选择冷库库板的材质。通常有下列品种:双面不锈钢库板;一面不锈钢,一面彩钢库板;双面彩钢库板;一面彩钢,一面压花铝库板;一面彩钢,一面玻璃钢库板;双面玻璃钢库板;双面压花铝库板;彩钢聚苯库板;聚氨脂库板等。第5章
15、冷库 冷库库体主要由各种隔热板组即隔热壁板(墙体)、顶板(天井板)、底板、门、支承板及底座等组成。它们是通过特殊结构的子母钩拼接、固定,以保证冷库良好的隔热、气密性。冷库的库门除能灵活开启外,更应关闭严密,使用可靠。室内装配式冷库的隔热板均为夹层板料,即由内面板、外面板和硬质聚氨酯或聚苯乙烯泡沫塑料等隔热芯材组成。隔热夹层板的面板应有足够的机械强度和耐腐蚀性,应符合隔热的要求,夹层板应平整(平面度小于0.002),尺寸应准确(允许偏差为1mm),隔热层与内外面板粘结应均匀牢固。第5章冷库 5.1.3冷库的冷加工能力和冷间容量冷库的冷加工能力和冷间容量1.冷加工能力冷加工能力冷库冷加工能力主要根
16、据冷库冷加工形式和冷加工的时间来具体确定。对于不同的冷却间,其冷加工能力根据以下方式计算。对于吊挂式冷却间、冻结间,其吊轨的轨距与轨面高度,均应根据吊挂产品及运载工具的实际尺寸、通风要求及必要的操作空间而定。一般吊猪白条肉的轨距,人力推动为750850mm;机械推动为9001000mm,其轨面高度为23002500mm。对于鱼虾类吊车,其轨距和轨面高度分别为10001100mm和21002300mm(人力推动)。吊牛羊肉的轨道,可根据其体形大小和推动方式,确定其轨距和地面高度。第5章冷库 吊挂式冷却、冻结间的生产能力可按下式计算:2410001000l g nl gGt(51)式中:G冷却间、
17、冻结间每日冷加工能力(t);l吊轨有效总长度(m);g吊轨单位长度净载货量(kgm);n每日冷却或冻结的周转次数;t冷却或冻结一周转的时间(h);24每日小时数;1000一吨换算成公斤的数值。第5章冷库 吊轨单位长度净载货量(g)应按下列规定取值:肉类:人工推动g200230kgm;机械传动g170210kgm;鱼:15公斤铁盘装g400kgm;20公斤铁盘装g540kgm;虾:g270kgm。吊轨的轨距及轨面高度应按吊挂食品和运载工具的实际尺寸、通风间距及必要的操作空间确定,一般可按上述情况选取。第5章冷库 对于设有排管搁架的冻结间,其冷加工能力应按下式计算:241000n FgGft(52
18、)式中:G冻结间每日的冷加工能力(t);n搁架利用系数;F搁架各层水平面积之和(不包括弯头部分)(m2);f每件(盘、听或箱)冻结食品容器所占面积(m2);g每件食品净重(kg);t冷却或冻结一周转的时间(h);24每日小时数;1000一吨换算成公斤的数值。第5章冷库 对于搁架利用系数(n)可按下列规定采用:冻盘装食品n0.850.90;冻听装食品n0.700.75;冻箱装食品n0.700.85。第5章冷库 2.冷间容量计算冷间容量计算冷库的冷却物冷藏间和相应的冻结物冷藏间的容量总和,称为该冷库的总容量。冷库的容量有三种表示方法:公称体积,为冷藏间或冷库的净面积(不扣除柱、门斗和制冷设备所占用
19、的面积)乘以房间净高而得;计算吨位,以代表性食品的计算密度(见表51)、冷间的公称体积及其体积利用系数(见表52)计算而得;实际吨位,按实际堆货的情况计算而得。第5章冷库 表表51常见食品计算密度常见食品计算密度 食品名称 密度/（/m3）食品名称 密度/（/m3）冻猪白条肉 400 纸箱冻蛇 450 冻牛白条肉 330 纸箱冻兔（带骨）500 冻羊腔 250 纸箱冻兔（去骨）650 快装冻剔骨肉或副产品 600 木箱鲜鸡蛋 300 快装冻鱼 470 篓装鲜鸡蛋 230 快装冻冰蛋 630 篓装鸭蛋 250 冻猪油（冻动物油）650 筐装新鲜水果 220（200230）罐冰蛋 600 箱装新鲜
20、水果 300（270330）纸箱冻家禽 550 托板式活动货担存菜 250 盘冻鸡 350 盘冻鸭 450 木杆搭固定货架存蔬菜（不包括架间距离）220 盘冻蛇 700 篓装蔬菜 250（170340）其他 按实际密度采用 机制冰 750 第5章冷库 表52冷藏间和冷冻间的体积利用系数选择 类型 冷藏间公称体积/m3贮冰间净高/m3 体积利用系数 5001000m3 0.4 10012000m3 0.5 200110000m3 0.55 1000115000m3 0.6 冷藏间 15000m3 0.62 4.2m 0.4 4.215.0m 0.5 5.016.0m 0.6 贮冰间 6.0m 0
21、.65 注：1.一般装配式冷库比土建冷库的冷藏间体积利用系数大 0.05。2.蔬菜冷库的体积利用系数，按上述系数乘以 0.8。第5章冷库 公称体积是较为科学、与国际接轨的方法;计算吨位是国内常见的方法;实际吨位是具体贮藏的计算方法。下面介绍后两种计算方法。(1)冷库计算吨位可按下式计算:1000)(VG(53)式中:G冷库计算吨位(t);V冷藏间、贮冰间的公称体积(m3);食品的计算密度(kgm3);冷藏间、贮冰间的体积利用系数。第5章冷库(2)按照实际库存体积计算冷库实际吨位:1000)(VG(54)式中:G冷库实际吨位(t);V冷藏间、贮冰间的实际堆货体积(m3);食品的计算密度(kg/m
22、3)。第5章冷库(3)按货架存放托盘数计算冷库实际吨位:1000)(angG(55)式中:G冷库实际吨位(t);a每层货架的托盘数;n贷架层数;g每托盘食品的净质量(kg)。第5章冷库 5.1.4冷库各冷间制冷温度的一般要求冷库各冷间制冷温度的一般要求 表表53食品冷库各冷间制冷温度的一般要求食品冷库各冷间制冷温度的一般要求 第5章冷库 2）副产品、分割肉 23-30 干式冷风机或吹风式搁架排管 30/4*15 20/2472*每平米搁架 6080 200 *分子为 未经冷 却 *分母为分割肉，24h 为铁盘装，72h 为纸盒装 3）禽、兔 23-30 干式冷风机或吹风式搁架排管 3025 1
23、5 2440/80*每平米搁架 6880 *分 子 为 铁 盘 装 分母为纸盒装 4）盘装冰蛋 23-30 干式冷风机或吹风式搁架排管 15 24 每平米搁架 6880 5）听装冰蛋 23-30 干式冷风机或吹风式搁架排管 15 52 6）鱼虾 23-30 干式冷风机或吹风式搁架排管 15 15 12/8*400540/270*分子为鱼，分母为虾 *吊笼吊挂，分子为鱼分母为虾 第5章冷库 冷却物冷藏间 0-2 8590 干式冷风机 25/4*0-2 2472 230260 *分子为未经冷却 冻结物冷藏间 18-20 9095 干式冷风机 15-8 18-20 24/48 400600 用干式冷
24、风机时货间风速应不大于0.5m/s 冷却物包装间 常温或空调间 冻结物包装间-5 干式冷风机或墙管 贮冰间 4-6 干式冷风机或顶排管 0-4 750 不能采用翅片管 再冻间 23 干式冷风机 8-15 20 200300 第5章冷库 5.2冷库的结构及建筑热工冷库的结构及建筑热工5.2.1冷库的结构冷库的结构冷库要为食品冷却、冷冻、储存创造必要的温度、湿度、卫生等条件,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,以保证食品的储存质量;冷库隔热结构的防潮以及地坪防冻,可以保证冷库长期可靠地使用;冷库的清洁、杀菌以及通风换气,保证了食品存储地的卫生品质。冷库主要由围护结构和承重
25、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、积雪、自重、货物及装卸设备重量的作用。土建冷库的基本结构如图51所示。第5章冷库 图51土建冷库的基本结构 第5章冷库 1.冷库地基与基础冷库地基与基础冷库地基应有较大的承载能力。地基应稳定,并不受地面、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。天然地基具有足够的强度,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,打桩法或以砂、石、混凝土等替换土壤而形成基础垫层。冷库基础应有良好的抗潮湿、防冻性,应有足够的强
26、度以承受冷库的载重和地基的反力,并使冷库载重均匀地传到地基上,以免冷库建筑产生不均匀沉降、裂缝、倾斜。一般冷库采用柱基础较多,柱基础有单独基础、条形基础、板式基础和箱型基础等形式。第5章冷库 2.柱和梁柱和梁柱是冷库的主要承重构件。为满足强度的要求,普遍采用钢筋混凝土柱。冷库一般不用砖柱。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。冷库的柱网大多采用6m6m,大型冷库的柱网可采用12m6m或18m6m。1000t以上的单层冷库库内净高一般不小于6m,1000t以下的单层冷库不小于4.8m;多层冷库不小于4m。冷库采用的梁有楼板梁、田梁、基础梁、过梁等形式。有些梁可以预制,也可现场浇
27、制。第5章冷库 3.冷库墙体冷库墙体冷库墙体是冷库建筑的主要组成部分。冷库外墙除隔绝风、雨侵袭,防止外温变化和太阳辐射影响外,还应有较好的隔热、防潮性能。冷库外墙由围护墙体、防潮隔气层、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、延迟时间长的砖墙为多,其墙厚在240370mm。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水泥沙浆抹面。冷库防潮隔气层为油毡。隔热层可用块状、板状或松散隔热材料,如软木、泡沫塑料、矿渣棉等。冷库内保护层多为插板墙或20mm厚的1 2钢丝网水泥砂浆抹面。第5章冷库 另外,在分间冷库中,设有冷库内墙,
28、把各冷间隔开。冷库内墙有隔热、不隔热两种。不隔热的内墙用于两个相邻冷间温差小于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,并应注意隔热的连续性。隔热内墙的防潮隔气层多做在墙壁热侧,亦可两侧均做。第5章冷库 4.屋盖屋盖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,屋面排水状况良好,满足隔热要求,造型应美观,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,如图52所示。冷库屋盖隔热结构有坡顶式、整体式、阁楼式3种。阁楼式
29、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。第5章冷库 图52冷库屋盖结构 第5章冷库 5.2.2冷库的隔热和防潮冷库的隔热和防潮冷库隔热对维持库内温度的稳定、降低冷库热负荷、节约能耗及保证食品冷藏储存质量有着重要作用,故冷库墙体、地板、屋盖及楼板均应作隔热处理。冷库由于内外空气温差较大,则必然形成与温度差相应的水蒸气分压之差,进而形成水蒸气从分压力较高的高温侧通过围护结构向分压力较低的冷库内渗透,造成隔热结构的破坏,隔热性能下降等不利影响。冷库隔热防潮结构,是指冷库外部围护结构的建筑部分和隔热防潮层的组合。冷库建筑的功能、存量、自然条件等不同
30、,其隔热防潮结构也不一样。一般可分为土建式冷库的隔热防潮和装配式冷库的隔热防潮。冷库的隔热结构除具有良好的隔热、防潮性能外,还应有一定的强度,有较大的承载能力。隔热层内应避免产生“冷桥”。第5章冷库 图53土建式冷库隔热防潮层 第5章冷库(1)软木。常用的软木又称碳化软木,为板、管、壳等形的制品。碳化软木导热系数小,抗压强度大,无毒,施工方便,可用于冷库隔墙、地面、楼板、管道等的隔热,但价格较高,且容易产生虫蛀、鼠咬和霉烂受潮。(2)玻璃棉。玻璃棉导热系数小,不易燃烧,抗冻性好。(3)聚苯乙烯泡沫塑料。自熄性的聚苯乙烯泡沫塑料有着良好的隔热性能,但遇有明火或受热易产生对人体有害的气体,故一般不
31、推荐使用。第5章冷库(4)聚氨酯泡沫塑料。该类型隔热材料可预制成各种厚度或直径的板料或管壳,用于冷库墙体、地板、屋盖隔热及表面直接喷涂或灌注发泡成型,使用方便。聚氨酯泡沫塑料导热系数小,吸水率低,耐低温和自熄性好,是冷库隔热中选用较多的材料。冷库设计隔热防潮层应符合下面几种情况:砌砖外墙外侧应作水泥沙浆抹面,外墙体隔热防潮层应与地面和层盖隔热防潮层良好地搭接。冷却间与冻结间隔墙隔热层两侧宜设防潮隔气层;隔墙的隔热层底部应作防潮处理;所有隔热防潮层铺设时均应顾及冷库其他隔热结构防潮隔气层的连续性。第5章冷库 冷库常用隔热防潮层的防潮隔气材料有石油沥青、油毡、沥青防水塑料和聚乙烯塑料薄膜等。其中石
32、油沥青的防水蒸气性能好,又有一定弹性,抗低温,防潮、隔气性能稳定,若与油毡结合使用,能达到良好的防潮、隔气效果。塑料薄膜的透气性好、吸水性低、机械强度大、柔软性好,但耐老化、耐低温性能差。目前多数冷库仍以沥青、油毡作防潮、隔气材料。第5章冷库 5.2.3冷库地坪结构的防冻处理冷库地坪结构的防冻处理土建式冷库建筑在地面上,由于地基深处与地表的温度梯度而形成热流,造成地下水蒸气向冷库基础渗透。当冷库地坪温度降到0以下时,会导致地坪冻胀,毁坏冷库地坪。冷库地坪防冻胀的方法有地坪架空、地坪隔热层下部埋设通风管道或对地坪预热等。小型冷库多采用预制梁把地坪架空,如图54所示。架空式地坪防冻,其进、出风口高
33、于室外地面应不小于150mm,并在进、出口设置气流网栅。在采暖地区的架空式地坪进、出口,还应增设保温的启闭装置。架空层进风口宜面向当地夏季最大频率风向。图55所示为地坪下设通风管进行自然或机械通风的架空式地坪防冻胀结构。第5章冷库 图54架空式地坪防冻胀结构图 第5章冷库 图55设有通风管道的架空式地坪防冻胀结构图 第5章冷库 另外,当采用预热式地坪防冻胀时,其机械送风温度取10,热液温度15,排风或回液取5。通风水泥管宜取250300mm,无缝钢管取3857mm。载热液体须经过滤后送入。加热管应设在地坪隔热层下的混凝土垫层内,并采用钢筋网将加热管固定。金属加热管须采用焊接连接,混凝土施工前应
34、作表面校漏试验,实验压力为0.6MPa,时间为24h。第5章冷库 5.2.4冷库围护结构隔热层的计算冷库围护结构隔热层的计算冷库围护结构隔热层的主要指标是总传热系数K或传热热阻R。冷库一般为多层结构,总传热系数取决于围护结构两侧表面的换热系数、各层材料的热导率及其厚度。基本计算方法是按传热学中多层平壁传热系数公式进行计算。在给定的条件下,围护结构的热流量1,按式(56)进行计算:1wnKAtt(56)式中:K围护结构的传热系数(W/(m2K);A围护结构的传热面积(m2);围护结构两侧温差修正系数,可近似取=1.11.3;tn、tw围护结构内、外侧计算温度(),分别见表54和表211。第5章冷
35、库 表表54冷间设计温度和相对湿度冷间设计温度和相对湿度 冷间名称 室温/相对湿度（）适 用 食 品 范 围 冷却间 0 肉、蛋等 冻结间-23-30 肉、禽、兔、冰蛋、蔬菜、冰激凌、鱼、虾等 0 8590 冷却后的肉、禽-20 8085 鲜蛋-11 9095 冰鲜鱼 02 8590 苹果、梨等-11 9095 大白菜、蒜苔、葱头、菠菜、胡萝卜等 24 8590 土豆、桔子、荔枝等 713 8595 柿子椒、黄瓜、番茄、菠萝、柑等 冷却屋冷藏间 1116 8590 香蕉等-15-20 8590 冻肉、禽、兔、冰蛋、冻蔬菜、冰激凌等 冻结物冷藏间-18-23 9095 冻鱼、虾等 储冰间-4-6
36、 盐水制冰的冰块 第5章冷库 冷库维护结构的总传热系数基本计算公式为 1212111wnK(57)式中:w围护结构外侧表面传热系数(W/(m2K),一般无防风设施的屋面外墙取23,有顶棚阁楼或有紧邻建筑外墙取12,近地面下通风架空层表面取8;n围护结构内侧表面传热系数(W/(m2K),一般高中温冷间吹风冷却取1829,低温冷间吹风冷却取12,低温间自然对流冷却取8;第5章冷库 各层隔热材料的热导率(W/(mK),一般应用中应乘以修正系数,如软木取1.2,聚氨酯和聚苯乙烯泡沫塑料取1.21.4,膨胀珠岩、炉渣、玻璃棉等取1.61.8;围护结构各层的厚度(m)。在粗略计算冷库传热系数时,可以对围护
37、结构中的非隔热材料和内、外表面的热阻忽略不计,则围护结构的总传热系数为 1iiK对单一隔热材料组成的维护结构,其传热系数为 K第5章冷库 冷库围护结构的传热系数直接反映了冷库的隔热性能,它是冷库热负荷计算的基本参数。传热系数K的倒数称做冷库围护结构的传热热阻,以符号R表示,单位为m2KW。实际上传热系数K表示围护结构传递热量的能力,传热热阻R表示围护结构阻止热流通过的能力。围护结构的热阻越大,外界传入冷库内的热量就越少。由于冷库围护结构热阻R计算的复杂性,工程上一个简便的方法是,规定用冷库围护结构单位表面积传入热量控制指标q来确定R值,即 wnwnttqK ttR第5章冷库 式中 q单位表面传
38、入的热量（Wm2）；nt、wt库室内外计算温度（）。在冷库设计工程中，一般把 q 控制在 813W/m2范围。表 5-5 至表5-9 给出了冷库不同围护结构的总热阻 R 值。第5章冷库 表55冷间外墙无阁楼的屋面阁楼的顶棚的总热阻R0 室内外温差 面积热流量（W/m2）t（）8 9 10 11 12 90 11.25 10.00 9.00 8.18 7.50 80 10.00 8.89 8.00 7.27 6.67 70 8.75 7.78 7.00 6.36 5.83 60 7.50 6.67 6.00 5.45 5.00 50 6.25 5.56 5.00 4.55 4.17 40 5.0
39、0 4.44 4.00 3.64 3.33 30 3.75 3.33 3.00 2.73 2.50 20 2.50 2.22 2.00 1.82 1.67 第5章冷库 表 5-6 冷间隔墙的总热阻 Ro（单位：m2K/W）面积流量（W/m2）间隔两侧室名称及设计室温 10 12 冻结间-23 冷却间 0 3.8 3.17 冻结间-23 冷却间-23 2.8 2.33 冻结间-23 穿堂 4 2.7 2.25 冻结间-23 穿堂-10 2 1.67 冻结物冷藏间 18-20 3.3 2.75 冷却物冷藏间0 冷却物冷藏间-18-20 2.8 2.33 冰库-4 冷却物冷藏间-18-20 2.8
40、2.33 穿堂 4 冷却物冷藏间0冷却物冷藏间0 2 1.67 注：隔墙总热阻已经考虑生产中的温度波动因素 第5章冷库 表 5-7 直接铺设在土壤上的冷间地面总热阻 R。冷间设计温度差/R。/（m2K/W）02 1.72 5-10 2.54-15-20 3.18-23-28 3.91-35 4.77 注：当地面隔热层采用炉渣时，总热阻按本表数据乘以 0.8 修正系数。第5章冷库 表 5-8 铺设在架空层上的冷间地面总热阻 R。冷间设计温度差/R0/（m2K/W）0-2 2.15 510 2.71 1520 3.44 2328 4.08 35 4.77 第5章冷库 表 5-9 楼面的总热阻 R。
41、楼板上下冷间设计温度差/R0/（K/W）35 4.77 2328 4.08 1520 3.31 812 2.58 5 1.89 第5章冷库 冷库围护结构两侧,因空气温度的昼夜波动而引起内、外表面的温度波动,故在冷库围护结构传热计算时,要乘以温度差修正系数,近似可取1.11.3。冷库隔热结构因抵抗温度波动而引起的热流波动作用的张力,称为热惰性,以符号D表示,为无量纲量。热惰性指标的大小,反映了围护结构热稳定性的特征。一般D6为重体性,D36为中重体性,D3为轻体性。冷库围护结构内外温度波动引起结构层内部温度衰减的程度,与构造材料的蓄热系数有关,它表示在周期性的热作用下材料表面温度波动1时,通过每
42、1m2的壁面在1h内所贮藏或释放的热量,其单位为W/(m2K)。材料的蓄热系数愈大,表面温度被动愈小。当采用24h为一波动周期时,材料的蓄热系数S24可用简化式计算,即240.55Sc 第5章冷库 式中:构成材料的热导率(W/(mK);c构成材料的比热容(W(kgK);构成材料的密度(kg/m3);S24波动周期为24h的蓄热系数,如:大理石S24-25.47,钢筋混凝上S2414.9,木纤维板S244.19,软木板S24l.63。第5章冷库 冷库围护结构热惰性指标D为围护结构构造层的热阻R与组成材料的蓄热系数S的乘积。对单一种材料，D=RS。对多种材料构成的围护结构,隔热层的热惰性指标D的计
43、算式为 1122iiDR SR SRS冷库围护结构D值越大,围护结构的温度波动衰减值越大,结构层内表面温度波动越小,库内温度就越稳定。一旦制冷装置停止工作,库内温度回升也很慢。通常重体性围护结构的D值较大,轻体性围护结构的D值较小,相比之下,重体性围护结构的冷库内温度稳定性更好。表510以典型装配式和土建冷库结构为例,对比两种冷库围护结构的热惰性指标D,显然围护结构隔热材料不同。传统土建冷库的热惰性指标D是装配式冷库的4倍左右。第5章冷库 表510装配式和传统土建冷库围护结构热惰性举例 建筑结构及有关数据 装配式冷库 传统土建冷库 建筑结构 钢结构，瓦楞铁皮屋面上半截雨淋板覆盖，120mm 厚
44、聚苯乙烯地板隔热层，150mm 钢筋混凝土面层 钢筋混凝土柱，180m 预应力钢筋配凝土屋架，多孔板屋顶，一砖外墙及防潮层，450mm 膨胀珍珠岩隔热层，半砖内墙，500mm 珍珠岩吊顶防潮隔热层 冷库轴线面积/m2（1824=432m2）432 432 冷库建筑面积/m2（按隔热层外线设计）408 408 冷库内净面积/m2 317 290 冷库内净容积/m3 2988 2205 冷库容积利用率（%）67 67 冷库隔热层传热系数/W/（m2*K）0.226（=0.024）0.128（=0.058）热惰性 D 1.03 4.15 第5章冷库 5.2.5冷库围护结构的隔热、防潮材料冷库围护结构
45、的隔热、防潮材料冷库围护结构的隔热、防潮性能,直接影响到冷库内温度的稳定和食品冷却、冻结贮藏的质量。良好的隔热、防潮材料选择和合理的配置,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。传统冷库多用稻壳、软木板、膨胀珍珠岩及聚苯乙烯泡沫塑料等作隔热材料。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511和表512。第5章冷库 表表511冷库常用隔热材料主要特性及性能指标冷库常用隔热材料主要特性及性能指标 材料名称 材料特性，规格
46、密度/（kg/m3）抗压强度/MPa 热导率/W/（mk）软木板 热导率小，抗压强度较高的块状隔热材料。但价格高，难以施工。性能差别较大由 38mm 软木颗粒制成板，厚度为 25mm,50mm,70mm,100mm 长 914mm 宽 305mm 170?0.4 0.07 膨胀珍珠岩 白色多孔颗粒状散料，热导率小，抗压强度大，但易吸湿 82150 0.087 聚苯乙烯泡沫塑料（自熄型）轻质、隔热性能好、耐低温、易吸水，施工需要沥青等粘结剂粘贴 常用规格：2000mm1000mm（50100）mm；1000mm500mm（50100）mm；1840?0.15 0.046 第5章冷库 硬质聚氨酯泡
47、沫塑料 轻质、强度高、隔热性好、成型工艺简单，可预制、现场灌注发泡成型或喷涂，阻燃性好 3555 0.031 聚乙烯（PEF）发泡体 隔热、防振、隔声的新材料。热导率小，抗湿、耐水、耐低温、阻燃、抗老化。PEF 发泡体胶粘工艺要求较高。24 0.033 低密度闭孔泡沫玻璃 一种新的隔热材料，其密度和热导率较小，抗压，吸水率极低。可适用于-200400，价格较高 140180 0.50.7 挤压型聚苯乙烯泡沫板 一种连续挤压成型的隔热板，抗压、抗湿、热导率低，适用于冷库地面。作为装配式冷库隔热板的芯材，其复合板可用于冷藏间或冷冻间侧壁及顶板 2845 0.250.3 第5章冷库 冷库常用隔热材料
48、，传统冷库多用稻壳、软木板、膨胀珍珠岩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5-11和表5-12。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、坚固耐压、消防耐用等性能。第5章冷库 表 5-12 冷库常用隔热材料的物理性能指标 材料名称 规格 密度 /（kg/m3）导热率 （测量值）W/（m K）设计采用 导热率/W/（m K）热扩散率/（m2/h）比热容 cp/kJ/（k
49、gK）蓄热系数 S24/W/（m2 K）蒸汽渗透率/105 g/（mhPa）备注 碎石混凝土 2280 1.5119 1.5119 3.33 0.7118 13.3629 4.50026 钢筋混凝土 2400 1.5468 1.5468 2.77 0.8374 14.9446 3.00024 砖砌墙体 1800 0.8141 0.8141 1.85 0.8792 9.6529 10.50084 水泥砂浆 1:2:5 2030 0.9304 0.9304 2.07 0.7955 10.3507 9.00073 建筑钢材 7899 58.15 58.1500 58.28 0.4665 120.95
50、30 0.00000 木材 红松 510 0.4419 0.4419 1.40 2.2190 6.0476 3.42028 玻璃纤维板 60 0.0372 0.0756 1.90 1.1722 0.4419 48.75390 矿渣棉 填充密实 90 0.0349 0.0814 1.26 1.0467 0.4652 48.75930 第5章冷库 膨胀珍珠岩 二类 80（70）4 的外墙：冻结间，冻结物冷藏间 1.05 1 冷却间，冷却物冷藏间，水库 1.10 D4 相邻有常温房间的外墙：冻结间，冻结物冷藏间 1.00 2 冷却间，冷却物冷藏间，水库 1.00 D4 的冷间顶棚，其上为通风阁楼，屋
