冷庫(kù)環(huán)境下貨架的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

上海史必諾物流設(shè)備有限公司 / 孫昌翰

冷庫(kù)環(huán)境下貨架的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

上海史必諾物流設(shè)備有限公司 / 孫昌翰

冷庫(kù)較高的建設(shè)和維護(hù)成本，是當(dāng)前制約冷鏈物流發(fā)展的重要因素。強(qiáng)化貨架系統(tǒng)在冷庫(kù)中的規(guī)劃、設(shè)計(jì)及應(yīng)用，為企業(yè)提高冷庫(kù)作業(yè)效率及冷庫(kù)利用率提供了切實(shí)可行的解決方案。本文列出設(shè)計(jì)冷庫(kù)貨架時(shí)需考慮的主要因素，并結(jié)合上海史必諾物流設(shè)備有限公司在危地馬拉實(shí)施項(xiàng)目中庫(kù)架合一的實(shí)際案例，對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了具體分析。

冷庫(kù)、貨架、設(shè)計(jì)、應(yīng)用

近年來(lái)，中國(guó)冷鏈物流呈快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，逐漸成為物流行業(yè)中發(fā)展最快、最具活力的領(lǐng)域之一。然而，冷庫(kù)較高的建設(shè)和維護(hù)成本，是當(dāng)前制約冷鏈物流發(fā)展的重要因素。在此情況下，強(qiáng)化貨架系統(tǒng)在冷庫(kù)中的規(guī)劃、設(shè)計(jì)及應(yīng)用，為企業(yè)提高冷庫(kù)作業(yè)效率及冷庫(kù)利用率提供了切實(shí)可行的解決方案。

表1　普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的微量元素含量

一、設(shè)計(jì)冷庫(kù)貨架需考慮的因素

設(shè)計(jì)冷庫(kù)貨架時(shí)，首先需要區(qū)分冷庫(kù)。高溫冷庫(kù)，需要將產(chǎn)品溫度控制在0℃至4℃或6℃之間，儲(chǔ)存類型較多的產(chǎn)品為：蔬菜、水果、新鮮牛奶、冷鮮肉等；低溫冷庫(kù)，需要將產(chǎn)品溫度控制在-18℃或-20℃，儲(chǔ)存類型較多的產(chǎn)品為：冷凍肉類；速凍食品，如速凍水餃、速凍面點(diǎn)；冰激凌等。實(shí)際案例中，常見(jiàn)的為-18℃的冷庫(kù)。

和常溫庫(kù)相比，貨架應(yīng)用在冷庫(kù)中時(shí)，通常需要從以下幾個(gè)方面考慮設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：

1.選擇合適的貨架鋼材材質(zhì)

低溫環(huán)境對(duì)鋼材應(yīng)用有具體要求，應(yīng)具有良好的低溫韌性和延展性，以避免發(fā)生脆性破壞。貨架中常用的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235，有Q235A、Q235B、Q235C、Q235D、 Q235E不同等級(jí)之分，主要是因?yàn)闆_擊的溫度有所不同。A指不做沖擊，B是在20℃以上，C是在0℃以上，D是在-20℃以上、E是在-40℃以上，A到E所不同的，是它們各自性能中沖擊溫度的不同。

其次，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼A/B/C D 也代表著微量元素的含量不同，參見(jiàn)表1。

A/B/C/D由于微量元素的含量成分不同，質(zhì)量等級(jí)越來(lái)越高，在低溫中的性能表現(xiàn)也越來(lái)越好。一般情況下，會(huì)使用Q235D作為冷庫(kù)貨架的主要材質(zhì)。

緊固件的制作，在低溫環(huán)境下通常采用高鎳鉻（如Cr18Ni9型）合金鋼或者有色金屬（如銅、鋁）材料，它們幾乎不表現(xiàn)出低溫脆性。鋼質(zhì)材熱膨脹系數(shù)為1.2×10－5/℃ ；混凝土熱膨脹系數(shù)約為0.7×10－5/℃，兩者比較接近，在溫差40℃以內(nèi)時(shí)均可有效連接。

2.選擇合適的貨架系統(tǒng)

冷庫(kù)可以毫不夸張的用“寸土寸金”來(lái)形容，選擇合適的貨架系統(tǒng)，為客戶用足每一立方米，達(dá)到最大的倉(cāng)庫(kù)利用率，是貨架供應(yīng)企業(yè)需要著重考慮的因素。以下為幾種常見(jiàn)的冷庫(kù)貨架類型：

庫(kù)架合一：庫(kù)架合一是理想的高位存儲(chǔ)系統(tǒng)，把倉(cāng)庫(kù)屋頂和側(cè)墻直接固定在貨架上，免去了倉(cāng)庫(kù)的建造工作。倉(cāng)庫(kù)利用率最高，長(zhǎng)期投資回報(bào)率也最高。同時(shí)，對(duì)貨架的技術(shù)要求也很高。

穿梭式貨架系統(tǒng)：是由穿梭式托盤貨架、穿梭車以及叉車組成的完整的高密度存儲(chǔ)系統(tǒng)。這種高效率的存儲(chǔ)方式，為提高倉(cāng)庫(kù)空間利用率帶來(lái)全新的選擇。穿梭式貨架系統(tǒng)是目前非常流行的半自動(dòng)化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)較低投資下的冷庫(kù)半自動(dòng)化。同時(shí)也可以結(jié)合子母車、堆垛機(jī)、倉(cāng)庫(kù)管理軟件變身為中小型的穿梭式立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)。

駛?cè)胧截浖芟到y(tǒng)：是傳統(tǒng)的高密度存儲(chǔ)系統(tǒng)，叉車駛?cè)胴浖芤源嫒⊥斜P，這些托盤被置于懸臂導(dǎo)軌上，可以在貨架系統(tǒng)內(nèi)移動(dòng)。這種系統(tǒng)相對(duì)來(lái)說(shuō)投資最小，但是對(duì)叉車工的要求相對(duì)較高，對(duì)于流量比較大的冷庫(kù)，可能需要較多的叉車工進(jìn)行操作。

當(dāng)然，還有其他的貨架類型，如雙深度托盤式貨架、后推式貨架系統(tǒng)、重力式貨架系統(tǒng)，主要根據(jù)客戶的不同要求來(lái)選擇。總體來(lái)說(shuō)，沒(méi)有最好，只有最適合。

3.選擇合適的貨架表面處理方式

噴涂（環(huán)氧聚酯靜電粉末噴涂）是最常見(jiàn)的貨架表面處理方式。對(duì)于防腐防銹要求不是很嚴(yán)苛的冷庫(kù)，適用性非常好，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

相對(duì)于噴涂，熱鍍鋅（熱浸鋅和熱浸鍍鋅）成本更高，造價(jià)高出40%左右。熱鍍鋅是將除銹后的鋼件浸入500℃左右融化的鋅液中，使鋼構(gòu)件表面附著鋅層，從而起到防腐的目的。如果客戶對(duì)防腐防銹要求比較高而且對(duì)成本不太敏感，可以采用熱鍍鋅的表面處理方式。

很多情況下也可以靈活處理，根據(jù)具體情況采取不同的表面處理方式以達(dá)到最優(yōu)解，比如駛?cè)胧较到y(tǒng)，主體貨架采用噴涂方式，放于地面的地導(dǎo)軌可以用熱鍍鋅，從而達(dá)到最好的成本優(yōu)勢(shì)和使用效果。

4.其他方面的考慮

冷庫(kù)貨架設(shè)計(jì)還需考慮其他因素，如：

冷庫(kù)中焊縫焊條的選擇，需對(duì)應(yīng)焊接母材材質(zhì)與焊接工藝要求，并確保焊縫焊接質(zhì)量。

應(yīng)考慮冷庫(kù)中結(jié)霜的特性，計(jì)算貨架選型時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮其增重，并考慮客戶制冷、除霜工藝對(duì)結(jié)構(gòu)噴涂層的抗腐蝕要求。

貨架立柱柱腳處地腳錨栓的冷橋（房屋外墻轉(zhuǎn)角、內(nèi)外墻交角、樓屋面與外墻搭接角處，會(huì)產(chǎn)生水霧吸附于墻面的現(xiàn)象，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)外墻的墻體內(nèi)露水凝結(jié)“流淚”、“冒汗”、“發(fā)霉”、房屋潮濕、霉變的現(xiàn)象）作用需要考慮與避免。

具體到每個(gè)工程，以上因素是否全部考慮或考慮得是否經(jīng)濟(jì)合理，需要根據(jù)具體情況具體分析。結(jié)合工程實(shí)際，了解并響應(yīng)客戶的實(shí)際需求，竭誠(chéng)為客戶創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，是工程設(shè)計(jì)的根本宗旨。

二、具體實(shí)施案例

下面以史必諾在危地馬拉實(shí)施項(xiàng)目中庫(kù)架合一冷庫(kù)為例，結(jié)合實(shí)際，整體展示史必諾冷庫(kù)貨架的設(shè)計(jì)過(guò)程。

此項(xiàng)目位于中美洲危地馬拉，一期庫(kù)架合一由雙深度托盤貨架組成，占地1200平方米，二期由雙深度托盤貨架和駛?cè)胧截浖芙M成，占地2000平方米，貨架總高14米，是一個(gè)典型的中型冷庫(kù)庫(kù)架合一方案。

此項(xiàng)目的主要目的，是為客戶打造一個(gè)中型實(shí)用型的庫(kù)架合一型冷庫(kù)。在此方案規(guī)劃前期，由于庫(kù)架合一的特殊性，我們需要考慮地震、風(fēng)災(zāi)、雪災(zāi)等因素都會(huì)影響到貨架的立柱選型。在滿足客戶儲(chǔ)位條件下，合理的通道方向和布局也是我們需要考慮的。通過(guò)有限元分析，我們選用Q345D材質(zhì)制作貨架。和傳統(tǒng)的Q235相比，相同立柱截面下Q345鋼材有更高的屈服強(qiáng)度，其中D表示質(zhì)量等級(jí)更高、在冷庫(kù)中的表現(xiàn)更好。

在貨架類型選擇中，考慮到客戶要求的經(jīng)濟(jì)適用性，選用雙深度托盤貨架和駛?cè)胧截浖軄?lái)搭建主體，達(dá)到了比較好的投資回報(bào)和較高的倉(cāng)庫(kù)空間利用率。雙深度托盤貨架叉車每邊可以取兩托貨物，比傳統(tǒng)的單深度托盤貨物效率高很多，平均貨位利用率為90%，隨時(shí)存儲(chǔ)率50%，地面使用率45%。駛?cè)胧截浖芊浅＿m合于大批量的貨物存儲(chǔ)，一般情況下遵循先進(jìn)后出的取貨順序（除非是貫通式），平均貨位利用率70%，隨時(shí)存儲(chǔ)率25%，地面使用率65%。上述兩種貨架系統(tǒng)都比較適合在冷庫(kù)環(huán)境中使用。當(dāng)然，在一個(gè)庫(kù)架合一倉(cāng)庫(kù)中同時(shí)出現(xiàn)兩種不同的貨架系統(tǒng)，會(huì)給設(shè)計(jì)帶來(lái)較大難度。這種情況下需要特別注意兩個(gè)系統(tǒng)之間頂拉門片的連接，特別是連接件的力學(xué)性能及穩(wěn)定性，適當(dāng)?shù)牡胤叫枰M(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接。

由于集裝箱長(zhǎng)度的限制，一根14米長(zhǎng)的立柱需要由兩根立柱拼接，需要注意低溫環(huán)境對(duì)拼接的影響。拼接的節(jié)點(diǎn)，需使用適合冷庫(kù)環(huán)境下的高強(qiáng)螺栓。

安裝過(guò)程中，底座需預(yù)裝，門片也應(yīng)預(yù)先拼裝好以后整體起吊，也可以一個(gè)單元掛好橫梁以后整體起吊，這對(duì)吊裝提出了更高的要求，吊裝吊點(diǎn)基本控制在貨架長(zhǎng)度的1/3處，這樣整體穩(wěn)定性最好。冷庫(kù)中風(fēng)機(jī)需安裝在貨架橫梁上，置于貨架最頂層。在工作現(xiàn)場(chǎng)，項(xiàng)目經(jīng)理需要強(qiáng)化規(guī)范管理，以保證項(xiàng)目安全、整體進(jìn)度和實(shí)施質(zhì)量，以滿足客戶的要求。

此案例一期于2013年5月至2014年2月完成設(shè)計(jì)，制造及安裝得到了客戶高度評(píng)價(jià)。目前二期倉(cāng)庫(kù)貨架正在生產(chǎn)制造中。

三、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

目前，隨著人們對(duì)高品質(zhì)生活的追求不斷提高，冷庫(kù)需求增加，也對(duì)冷庫(kù)貨架的設(shè)計(jì)水平提出了更高的要求。發(fā)展趨勢(shì)上，冷庫(kù)貨架呈現(xiàn)出了向更密集、半自動(dòng)化/自動(dòng)化的方向靠攏。如，穿梭車貨架系統(tǒng)逐步替代傳統(tǒng)的駛?cè)胧截浖芟到y(tǒng)，越來(lái)越被企業(yè)所接受。同時(shí)，隨著人工成本的增加，舊冷庫(kù)原有貨架系統(tǒng)的改造也出現(xiàn)越來(lái)越多的案例，值得關(guān)注。

而對(duì)于庫(kù)架合一系統(tǒng)，目前國(guó)外技術(shù)比較成熟，但是在國(guó)內(nèi)還存在較大瓶頸。因?yàn)閲?guó)內(nèi)目前缺乏相關(guān)的規(guī)范，庫(kù)架合一屬于建筑范疇還是貨架范疇還沒(méi)有定論。所以，希望相關(guān)行業(yè)規(guī)范越來(lái)越明晰，使更多優(yōu)質(zhì)的存儲(chǔ)系統(tǒng)得到更廣泛推廣應(yīng)用，進(jìn)而更好地服務(wù)各行各業(yè)的廣大客戶。