冷库设计规范 [附条文说明] GB50072-2010 众星建筑资源
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9 采暖通风和地面防冻

9.0.1 本条第1款为强制性条款。当氨蒸气在空气中的含量达到一定的比例时,就与空气构成爆炸性气体,这种混合气体遇到明火时会发生爆炸。一些氟利昂制冷剂气体接触明火时会分解成有毒气体——光气,对人有害。因此规定制冷机房内严禁明火采暖。

9.0.2 本条为强制性条文。是对制冷机房的通风设计提出的具体要求。
    1 制冷机房日常运行时,为了防止制冷剂的浓度过大,必须保证通风良好。另一方面,在夏季良好的通风可以排除制冷机房内电机和其他电气设备散发的热量,以降低制冷机房内温度,改善操作人员的工作环境。日常通风的风量,以消除夏季制冷机房内余热、取机房内温度与夏季通风室外计算温度之差不大于10℃来计算。
    2 事故通风是保障安全生产和保障工人生命安全的必要措施。对在事故发生过程中可能突然散发有害气体的制冷机房,在设计中应设置事故通风系统。氟制冷机房事故通风的换气次数与现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019中的规定相一致。
    3 氨制冷机房,在事故发生时如果突然散发大量的氨制冷剂,其危险性更大。国外相关资料推荐氨制冷机房每平方米的紧急通风量是50.8L/s,紧急通风量最低值是9440L/s。9440L/s是基于假定某根管断裂,而使机房内氨浓度保持在4%以下的最小排风量,事故排风量183m3/(m2·h)是据此确定的。
    制冷机房的通风考虑了两方面的要求:一方面是正常工作状态下保证制冷机房内的空气品质,改善操作人员的工作环境;另一方面是事故状态下排除突然散发的大量制冷剂气体,保障安全生产和工人生命安全。具体设计中,可以设置多台(或2台)事故排风机,在制冷机房正常工作状态下,采用部分事故排风机兼做日常排风的作用,在事故状态下所有事故排风机全部开启。

9.0.4 本条对自然通风的地面防冻设计提出了基本要求。
    1 根据已建成冷库的实践经验,体积在2250m3(500t)以下的冷库大多采用自然通风管地面防冻的方法。穿越冷间的通风管长度为24m,加上站台宽6m,每根通风管总长度为30m。使用情况表明,只要管路畅通,此种直通管自然通风地面防冻的方法是安全可靠的。
    2 对-30℃和-20℃的冷间,地面温度取-27℃和-17℃,地面保温层厚度为200mm和150mm,保温材料导热系数取0.047W/(m·℃),通风管间距取2m,通风管管壁温度取2℃,地面下3.2m深处历年最低两个月的土壤平均温度取9.4℃(以北京市为例),建立如图1所示的物理模型,计算结果见图2。计算结果显示,当通风管间距大于1.2m时,通风层(即600mm厚填砂层)上表面会出现温度低于0℃的部位。


图1 物理模型
1-面层;2-120厚C30混凝土;3-20厚1:3水泥砂浆保护层;
4-0.1厚聚乙烯塑料薄膜;5-保温层;6-1.2厚聚氨酯隔汽层;
7-20厚1:2.5水泥砂浆找平层;8-150厚C15混凝土垫层;
9-600厚中砂内配φ250通风管;10-200厚碎石垫层;11-素土夯实


          距加热管中心垂直轴线的距离(m)
        加热层上边界处(tn=-30℃)
               距加热层上边界300mm处(tn=-30℃)
        加热层下边界处(tn=-30℃)
        加热层上边界处(tn=-20℃)
               距加热层上边界300mm处(tn=-20℃)
        加热层下边界处(tn=-20℃)
图2 地面通风层沿水平方向的温度分布(一)

    当冷间地面温度取-30℃和-20℃,地面保温层厚度为200mm和150mm,保温材料导热系数取0.028W/(m·℃),其他条件同上,计算结果见图3。计算结果显示,由于提高了保温层的保温性能,通风层(即600mm厚填砂层)上表面温度均大于0℃。
    3 自然通风的地面防冻方式,主要在室外中小型冷库中使用,一次性投资低,不需要运行费用,其防冻的安全性主要与冷间温度、保温材料性能及其厚度、通风管直径及其间距、通风口朝向和室外风速有关。我国地域辽阔,室外气象参数差异很大,限定每根通风管总长度不大于30m,是根据已建冷库的实践经验而定的。
    4 地面采用自然通风的方式防冻,应保证通风管通畅,避免被杂物堵塞,否则会造成地面局部冻鼓。因此,在进出风口处应设置网栅,并应经常清理,以防污物堵塞。


距加热管中心垂直轴线的距离(m)
  加热层上边界处(tn=-30℃)
         距加热层上边界300mm处(tn=-30℃)
  加热层下边界处(tn=-30℃)
   加热层上边界处(tn=-20℃)
          距加热层上边界300mm处(tn=-20℃)
   加热层下边界处(tn=-20℃)
图3 地面通风层沿水平方向的温度分布(二)

9.0.5 本条是对机械通风的地面防冻设计提出的具体要求。
    1 对于没有自然通风条件或自然通风条件较差和冷间面积较大、通风管长度大于30m时,采用机械通风地面防冻措施虽然运行费用稍高,但运行安全可靠。
    为了保证传热效果,本规范规定支管风速不宜小于1m/s,以避免因风速减小致使表面传热系数下降过多,从而导致传热效果变差。总风道尺寸定为不宜小于0.8m×1.2m,目的是便于进入调整和检查,有利于保证各支风道布风均匀。
    2 采暖地区的机械通风地面防冻设施强调设置空气加热装置,在整个采暖季节甚至过渡季都要每天定时运转。

9.0.6 架空地面自然通风防冻方法具有效果好、维护简单等优点,普遍受到各类冷库建设单位的欢迎,尤其是多层冷库。经调查,该方法在东北地区的冷库中也大量采用,冬季用保温门将进出风口关(堵)好。在东北的某些寒冷气候条件下,只要能不使架空层内土壤冻结到基础埋深以下,等到来年气温升高的季节开启进出风口的保温门后,能使已冻结的土壤融化解冻,即不会发生由于土壤冻结过深造成柱基础冻鼓、结构破坏的现象。但在某些特别严寒和寒冷季节时间很长的地方,则要另行考虑。调查发现,冷库架空层内湿度很大,尤其是夏季,混凝土楼板产生结露。有的冷库架空层楼板的保护层剥落,甚至产生钢筋暴露锈蚀的现象。因此应重视架空层内的通风问题。如果冷库架空地面下架空高度过小,进风口面积小,通风不畅,无排水沟,内存积水,会严重影响使用效果。执行本条款时,应结合本规范的第4.5.10条和第8.2.2条同时考虑。

9.0.7 加热地面防冻设施的不冻液可采用乙二醇溶液。液体加热设备布置较灵活,运行和管理也方便。
    由于加热管浇筑在混凝土板内,不便维护和检查,因此施工时必须严格要求,做好清污、除锈、试压、试漏工作,并在施工过程中严加管理,确保施工质量。

9.0.8 当地面加热层的热源采用制冷系统的冷凝热时,应以压缩机的最小运行负荷为计算依据,否则地面加热系统就会出现加热量不足的可能性,影响使用。

9.0.9 国内冷库工程中早在20世纪50~60年代就使用过电热法地面防冻方式。该方法施工简单,初次投资相对较低,运行管理方便,但运行费用较高。根据国外资料介绍,采用电热法进行地面防冻,冷间面积小1500m2时是比较经济的。考虑到我国的能源状况和冷库地坪防冻采用电热法还缺乏足够的实践经验,因此本条规定冷间面积小于500m2,且经济合理时可采用电热法进行地面防冻。