現代冷鏈物流中冷庫的綠色設計及可持續發展

邊蘇佳（建學建筑與工程設計所有限公司， 上海 200336）

2021年11月26日，國務院辦公廳關于印發《“十四五” 冷鏈物流發展規劃》的通知，為實現碳達峰、碳中和的“中國承諾”，其中重點提到了“數字化、標準化、綠色化”。綠色設計成為冷鏈物流的新征程。冷鏈物流是冷藏、冷凍類產品從生產、儲藏、運輸、到銷售的各個環節保證低溫和質量的一項系統工程。其中，冷庫基礎設施是物流新基建的重要內核，也是綠色設計的主要陣地。本文將以冷鏈物流中的冷庫為核心，結合比較成功的冷鏈物流綠色設計案例，探討現代冷鏈物流的綠色設計。

1 冷鏈物流現行標準中關于綠色設計的內容

據不完全統計，2020年我國國家層面出臺的冷鏈相關政策、規劃超過 56 項，現有冷鏈物流的國家標準、行業標準、地方標準及團體標準近 300 項。其中不乏與設計行業息息相關的新規范。

以 2021年12月1日實施的《冷庫設計標準》為例，涉及綠色設計的內容主要有以下方面。

（1）提出裝配式冷庫的概念，較傳統的土建冷庫，裝配式冷庫具有施工快、重量輕、保溫性能更好等優勢。

（2）在制冷劑的選擇上，提倡盡量減少鹵代烴及其混合物的灌注量，減輕氨制冷劑泄漏的危害，對于二氧化碳制冷劑的正確使用提供設計導則。

（3）為掌握制冷用電設備的耗電情況，提高能效，對制冷系統等設備提出了電能分項計量的要求。

不難看出，現有規范雖然涉及廣泛、順應時事，但綠色設計方面的內容較少，缺少系統性的關于綠色低碳冷鏈物流等重點領域的標準。為響應國家“鼓勵高起點制定團體標準和企業標準”的號召，設計者應積極探索并參與推動標準化的發展，例如通過參與物流企業標準的制定，在企業標準中增加綠色設計相關內容，有利于促進骨干企業在冷鏈物流行業中的綠色化、智慧化帶頭作用。

2 冷鏈物流中冷庫的綠色設計措施及建議

2.1 制冷系統和制冷劑的選擇

2.1.1 制冷系統選擇

冷庫中制冷系統的能耗占總能耗的 60%～70%。制冷系統的選擇，需要充分考慮冷庫建設地點、存儲貨物類別、規模、設計溫度等因素。在制冷系統中，由于冷庫的特性使得壓縮機大多數時間存在部分負荷的運行狀況，因此選用多機頭并聯機組，并對其采用 “群控”及變頻技術，既可以實現滿量程無級調節，又避免了壓縮機在工頻工況下低負荷運行時電機效率低，節約能源。除此之外，還可以采取熱回收、熱氣除霜、制冷系統自動化控制等綠色技術來減少能源消耗、提高產能。

2.1.2 制冷劑選擇

在衡量制冷劑時，除了考慮安全性外，綠色環保也是衡量的重要因素。氟利昂對環境有破壞作用，氨和二氧化碳對環境的影響相對小。在安全性上，液氨制冷系統在我國安全事故頻發，使得政府部門加大了氨制冷系統的管制力度。在成本上，二氧化碳制冷系統的初期投資往往要高于氟利昂制冷系統。以上 2 個原因使得眾多企業在選擇制冷劑時對氨和二氧化碳制冷劑望而卻步。目前，第四代環保制冷技術、二氧化碳制冷技術、氨和二氧化碳復疊制冷技術等不斷突破，隨著技術成本不斷下降和零部件生產不斷國有化，未來新型環保制冷技術有望成為新趨勢。

2.2 冷藏工藝

冷庫冷藏工藝的合理性是影響節能效果的重要因素。比如，合理制定冷間溫度，根據儲藏物品的不同，對溫度進行精細化設定，并采用具備電腦自動控制的溫控裝置，可根據客戶需要調節并時時監控冷庫溫度。另外，如果溫差較大，還可以采用控溫穿堂減少跑冷現象，進而減少能源浪費。

2.3 維護結構

2.3.1 保溫熱材料的選擇和節點處理

目前，冷庫的主要保溫維護系統（圖 1）以金屬面絕熱夾芯板為主，芯材一般為聚氨酯或者巖棉，表面采用不燃材料，一般為金屬板做保護層。這種保溫隔熱材料，可以更好地將建筑本身的主要維護結構、構件隔絕在低溫環境外，減少冷熱橋的發生；且其尺寸穩定性好、抗壓強度較高、施工快，得到廣泛應用。

圖1 墻板與地坪交接處保溫節點

2.3.2 地坪防凍脹措施

冷庫的地基受低溫的影響，易使土壤凍結，引起地面破裂甚至結構變形。為此，低溫冷庫地坪除要有有效的隔熱層外，隔熱層下還必須進行處理，防止土壤凍結。

地坪防凍設計主要有：通風地坪、架空地坪、不凍液為熱媒的地坪和電加熱地坪等。應根據項目特點選擇最合適的防凍方式，比如通風地坪分為自然通風地坪和機械通風地坪，在兩者選擇時應結合當地氣候條件，寒冷地區宜采用機械通風地坪，并可以利用制冷機余熱來加熱，非寒冷地區宜采用自然通風地坪；而電加熱地坪因耗電、耗能較高一般只適用于小型冷庫。地坪防凍設計選擇見表 1。常見地坪防凍設計構造節點如圖 2 所示。

圖2 常見地坪防凍設計構造節點

表1 地坪防凍設計選擇

2.3.3 冷庫門的發展

冷庫門不僅是貨物的出入通道，同時又肩負著保溫和防止跑冷的重要職能，而冷庫門的跑冷絕大部分是在門開關過程中造成的。傳統的冷庫門速度偏低，門開關一次耗時較長，這一過程中造成大量跑冷，且不耐碰撞，一旦損壞，修復十分麻煩。

現在，越來越多的現代化冷鏈倉采用快速冷庫防撞門、快速卷簾保溫門、快速冷庫平移門等，保溫性能與傳統保溫門相當，開啟速度可以達到1～1.2 m/s，具備防撞復位功能，能最大限度減少進出貨物時的跑冷現象。

2.4 運行管理

數字化與人工智能在現代化冷鏈物流建筑中的運用，大大提高了運行管理的效率。主要技術有射頻識別技術（RFID）、小件高拍儀、電子訂貨系統（EOS）、WCS 控制系統等。尤其是 WCS 控制系統，相當于冷鏈倉的大腦，集成了多種核心設備，包括堆垛機、四向穿梭車、自動搬運機器人、機械臂等，可以協調各獨立設備和子系統完成工作，工作人員終于可以不用忍受低溫環境工作的困擾。此外，衛星定位技術可實現對貨物軌跡的跟蹤和追溯，AI 攝像頭可對作業區人員進行識別，冷鏈物流技術裝備正越來越豐富。

2.5 可再生能源利用

積極探索可再生的清潔能源是綠色設計的重要組成。其中，太陽能作為一種可再生的清潔能源，具有安全、無污染和分布范圍廣等優點。太陽能光伏制冷是利用光伏組件將太陽能轉化為電能驅動制冷機組運行的制冷模式，因其可直接用于驅動制冷設備及各種電器，因此具有更廣闊的發展前景。大型冷鏈物流建筑的屋頂面積大，更利于排布光伏組件，已在越來越多的項目中采用并獲得良好效果。

除了太陽能，風能、潮汐能、氫能源等清潔能源，都將為綠色節能設施、技術工藝研發注入新的活力。

3 冷鏈物流設計新生態—國內冷鏈物流項目案例分析

3.1 項目概況

本案例為上海市某大型冷鏈物流項目（圖 3），總建筑面積 97607 m2，主要建筑包括一棟冷鏈物流建筑和一棟冷庫，地上 2 層，地下 1 層。其中冷鏈物流建筑，功能包含倉庫、分揀操作區、中央廚房、商業、餐飲、辦公、汽車庫等，為預制率≥40% 的裝配式建筑，實現綠色設計一星級標準。

圖3 冷鏈物流倉庫、配套樓及各層平面功能分區示意圖

3.2 主要的綠色設計措施

3.2.1 功能布局

多種功能的整合實現節地；縮短倉→配→售之間的距離，實現節能。項目另一個特點，因其東側毗鄰城市公園，充分利用這一優勢在地塊東側設計城市花房，將綠化和休憩場所延伸進來，成為城市客廳的一部分。工業項目也同樣可以在市容建設與城市更新中發揮積極作用。

3.2.2 交通流線

項目設計有超大的地下停車庫，并配備大量充電設施，緩解城市交通?；貎群笄谂涮壮鋈肟?、行車流線與零售流線完全分流。中央廚房服務可統一生產半成品菜品，經便捷的冷鏈物流運輸至用餐場所，避免出現食品安全隱患。

3.2.3 智慧物流

項目利用數字化和各種智能裝備，進一步減少貨物搬用次數，實現運輸全程自動化，有效降低人工感染新冠病毒的風險。此外，在項目的設計和建造過程中，還運用了 BIM 技術、土建及裝修功能一體化、海綿城市、雨水收集系統等綠色設計措施。

3.3 冷鏈物流新生態

本案例的規劃設計理念是高效、便捷、創新、智慧，引入新零售、前置倉等概念。其難點在于做好各部分的功能分區、人貨分流和防火設計，保證安全可靠的前提下，充分利用綠色設計降低能耗。冷鏈物流骨干企業，其積極發展生鮮零售、餐飲、體驗式消費的融合創新，使這個項目在探索冷鏈物流新生態方面成為引領者。

4 結語

冷鏈物流的綠色發展雖然仍存在許多短板，但是人民日益增長的對于食品安全、種類多樣、方便快捷的需求和我國的“雙碳”目標推動著冷鏈物流的綠色設計發展。近期，隨著光伏、數字孿生、碳交易等熱點不斷涌現，冷鏈物流的綠色設計即將迎來更廣闊的發展前景，未來冷鏈物流將成為城市可持續發展的重要組成部分。低碳環保只是起點，作為農田與城市、自然與民生緊密聯系的紐帶，取之于自然，創造價值，回饋與自然，是每個設計者為之奮斗的目標。