武漢某大型冷庫排水工程設計分析

江麗麗

福建海峽建筑設計規(guī)劃研究院

1 引言

隨著時代的發(fā)展，生活水平的提高，人們對于食品新鮮及種類的要求也越來越高，冷鏈物流實現(xiàn)了食品從南到北，從沿海到山區(qū)，成為保證食品質(zhì)量，減少食品損耗的一項系統(tǒng)工程。如果說冷鏈物流是一張“盤根錯節(jié)”的網(wǎng)，那么冷庫則為這張網(wǎng)中的無數(shù)個節(jié)點，起到了“承前啟后”的作用。根據(jù)GB 50072—2010《冷庫設計規(guī)范》[2]定義，冷庫為“采用人工制冷降溫并具有保冷功能的倉儲建筑群，包括制冷機房、變配電房等”。冷庫排水工程的設計是冷庫設計一個重要組成部分，對冷庫是否能正常運營起到至關重要的作用，因此，本文結(jié)合實際工程實例分析探討了冷庫排水工程可能出現(xiàn)的問題及采取的應對措施。

圖1 一層平面圖

2 工程概況

本工程位于湖北省鄂州市三江臨港產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)，建筑定性為丙2 類高層冷庫。建筑總高度44.43m，地上8 層（含頂部通風層），總面積47824 m2；總體積V＞50000m3；耐火等級：二級。本工程1層為敞開月臺及4間凍結(jié)物冷藏間（-18℃～-23℃），2～7層均為常溫穿堂及4間凍結(jié)物冷藏間（-18℃～-23℃），8層為上人屋面及通風層；1層裙房為設備房，包含制冷機房、配電房等。本工程冷藏間的公稱容積大于20000 m3，屬于大型冷庫.制冷系統(tǒng)采用氨作為制冷劑，二氧化碳作為載冷劑。

3 生產(chǎn)生活排水

如圖1所示，冷庫平面布置上凍結(jié)物冷藏間面積占比較大，冷藏間內(nèi)屬于低溫高濕環(huán)境，平時無人員逗留，生產(chǎn)生活污、廢水系統(tǒng)主要集中在穿堂及月臺部分。1～7層均設置小型衛(wèi)生間，衛(wèi)生間內(nèi)污、廢水合流，排水橫支管采用標準坡度0.026。人工或者機械取貨過程中，冷凍貨品在常溫穿堂均有停留，易產(chǎn)生冷凝水滴落地面，故穿堂部分設置找坡至地漏排地面冷凝廢水。污、廢水排水立管設置伸頂通氣管，伸頂通氣管管徑與排水立管管徑相同，均采用De110的管徑，且高出上人屋面2.2m的高度。

一層月臺貨梯基坑及消防電梯基坑面標高均為-1.60m（相對標高），地磅坑底面標高-0.22m（相對標高），平時易因地面潮濕或者冷凝產(chǎn)生少量積水，故設有排水地漏，由于冷庫室外標高-1.400m（相對標高），故排水均可重力流直接排入室外雨水檢查井，同時電梯基坑排水管道排出口位置設置拍門以防止水流倒灌。其中消防電梯排水管徑采用De160，排水坡度0.01，管道排水量不小于10L/s。

本工程最高日生活生產(chǎn)排水量為4.5m3/d(按最高日用水量的90%計，不含水沖霜用水及蒸發(fā)式冷凝器補充水).生產(chǎn)生活排水經(jīng)室外污水系統(tǒng)管道匯集至園區(qū)統(tǒng)一的污水處理池，經(jīng)過統(tǒng)一的二級生化處理達標后排入市政污水管網(wǎng)。生活生產(chǎn)排水管均采用承壓型UPVC排水塑料管及配件，承插膠接。

圖2 排水系統(tǒng)圖

4 沖霜排水系統(tǒng)

冷庫沖霜排水系統(tǒng)的設計對于冷庫內(nèi)冷風機是否能正常運轉(zhuǎn)，冷庫是否能安全運營起著決定性的作用，可在實際工程實例中，我們經(jīng)常看到冷風機排水管道堵塞的現(xiàn)象，究其原因主要有以下幾點。

（1）冷風機安裝過程中施工人員未對冷風機接水盤進行清理，導致水沖霜時雜物進入排水管道，減小了排水管路的過水面積從而造成堵塞。

（2）沖霜排水管徑太小。（3）沖霜排水管道坡度太小。

（4）沖霜排水橫管上未設置存水彎或者水封，致使庫外熱空氣進入沖霜排水管道內(nèi)，造成冷風機結(jié)霜。

（5）管道保溫未做好致使沖霜排水管道內(nèi)水流結(jié)凍堵塞.筆者結(jié)合本工程實際案例闡述如何有效的避免沖霜排水系統(tǒng)管道堵塞。

首先，吊頂式冷風機在安裝過程中，就要加強安裝人員的專業(yè)及安全意識，對冷風機接水盤進行清理，同時可在冷風機接水盤排水口處設置鐵絲網(wǎng)，防止雜質(zhì)進入沖霜排水橫管，并要求管理人員定期檢查清理。

其次，沖霜排水量決定了沖霜排水管道需要的管徑大小及排水坡度大小，兩者之間選擇一個平衡點。沖霜排水量主要依據(jù)排水橫支管連接的冷風機數(shù)量以及各冷風機的沖霜水量進行確定。根據(jù)制冷專業(yè)提資，本工程采用的是水沖霜系統(tǒng)，水沖霜系統(tǒng)是指通過淋水裝置向蒸發(fā)器表面淋水，使霜層被水流帶來的熱量融化并沖掉的方法，具有造價低，沖霜快等優(yōu)勢。本工程水沖霜用水量按每臺冷風機沖霜水量17m3/h 計算，每個凍結(jié)物冷藏間設置2臺冷風機，為了防止冷藏間回溫，每個凍結(jié)物冷藏間一次只對一臺冷風機進行沖霜，且豎向同時只沖一臺。沖霜淋水延續(xù)時間按每次15min～20min計算?？紤]本工程冷風機的設置，沖霜排水系統(tǒng)按每個凍結(jié)物冷藏間兩臺冷風機共用一套排水支管（如圖3所示），且對應位置凍結(jié)物冷藏間豎向七層共用排水立管，一根排水立管同一時段只需考慮一臺冷風機沖霜排水量，即17m3/h。凍結(jié)物冷藏間內(nèi)的沖霜排水支管采用鍍鋅鋼管，螺紋連接，由于沖霜排水管道與普通的排水管道內(nèi)的水流狀態(tài)不同，含有大量氣體和未融化的冰殼，其內(nèi)部氣、液、固三態(tài)流動復雜，且排水橫支管長度較長，參考GB 50018—2019《建筑給水排水設計規(guī)范》[1]表4.5.5 建筑物內(nèi)生活排水鑄鐵管道的管徑DN150，充滿度0.6 的通用坡度0.010，冷風機排水橫支管坡度選用0.015，可滿足冷風機沖霜排水要求。

為防止排水管道中有害氣體進入庫體，保障冷庫內(nèi)部食品安全，冷風機接水盤排水采用間接排水的方式，且沖霜排水橫管穿過凍結(jié)物冷藏間外墻之后設置S型存水彎，防止庫外熱空氣進入庫內(nèi)沖霜排水管道內(nèi)，且避免冷量泄漏。同時排水橫支管在接入排水沖霜主立管前設置水封裝置，水封高度150mm（如圖3所示），可防止設置不同樓層、不同溫度冷間時，不同冷間之間通過沖霜排水管道互相串通、跑冷等。

圖3 冷風機排水支管示意圖

按照GB5 0072—2010《冷庫設計規(guī)范》[2]6.6.1 條的規(guī)定“凡制冷管道和設備能導致冷損失的部位、能產(chǎn)生凝露的部位和易形成冷橋的部位，均應進行保冷”?？紤]本工程凍結(jié)物冷藏間環(huán)境溫度（-18℃～-23℃），冷藏間內(nèi)的沖霜排水的管道保溫應比普通保溫要求更高。本工程采用阻燃型聚氨脂泡沫塑料保冷材料現(xiàn)場發(fā)泡，保冷厚度50mm，并應外纏電伴熱帶保溫。保護層采用玻璃布纏繞，外側(cè)刷防火漆兩道。明露管道保護層采用0.4mm鋁合金薄板。保冷在管道穿越處不中斷且向穿越處兩側(cè)各延伸不少于1.5m。采用阻燃型聚氨脂泡沫塑料保冷材料性能：密度不小于50kg/m3，導熱系數(shù)0.024W/（m2·k），使用溫度范圍-60℃～70℃，吸水性小于0.2kg/m3，抗壓強度≥0.2MPa，自熄性1.5Ss，氧指數(shù)≥30。保冷材料與保護層之間設防潮層，材料采用瀝青馬蹄脂復合層，即二層瀝青馬蹄脂夾一層玻璃布，復合層總厚度不小于6mm。保溫應在管道系統(tǒng)完成強度試壓合格及除銹防腐處理完成后進行，由生產(chǎn)廠商施工及調(diào)試。

5 事故排水系統(tǒng)

5.1 事故排水的意義

根據(jù)制冷專業(yè)提資，本工程采用氨為制冷劑，二氧化碳作為載冷劑的制冷系統(tǒng)。眾所周知，氨作為制冷劑具有價格低廉，不破壞臭氧層，制冷和放熱系數(shù)高等優(yōu)勢，但同時氨屬有毒類介質(zhì)，毒性2級，一旦發(fā)生泄漏對人體上呼吸道具有刺激和腐蝕作用，遇明火、高溫可引起燃燒爆炸，污染環(huán)境等，致使很多人談“氨”色變，因此，氨作為制冷劑時防護尤其重要。結(jié)合氨本身的特性，即極易溶于水，密度為0.77kg/m2，對空氣比重為0.5971 等特點，本工程制冷機房貯氨罐上方設置手動簡易水噴淋系統(tǒng)，同時設有緊急泄氨器，以稀釋事故漏氨。當漏氨或緊急泄氨時，用水來撲救和防護，會產(chǎn)生大量氨液混合水，為防止氨液混合水泄漏到市政水體中，造成環(huán)境二次污染，事故排水的收集處理就勢在必行。

圖4 儲氨罐事故給排水示意圖

5.2 事故排水量的計算

本工程制冷機房貯氨罐上方設置手動簡易水噴淋系統(tǒng)，選用4 個TKZ-15 直立型開式噴頭，K=80，p=0.40MPa，套用GB 50084—2017《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》[3]中公式9.1.1 及9.1.3得作用面積內(nèi)4個噴頭噴水的總流量Q=10.67L/s，噴水時間0.5h，用水總量為19.2T。結(jié)合本工程貯氨罐內(nèi)儲存氨氣約6000 kg，每1kg/min 的氨需提供8L/min～17L/min 的水，本工程選用100T的室外埋地事故水池，用以收集事故排水。

5.3 事故排水方案

首先在制冷機房貯氨器周邊往外至少1m處設置100mm寬，200mm 高C25 素混凝土反口，收集氨氣泄漏時手動噴淋排水，設置兩組De160 的地漏排放事故氨液混合水，兩組地漏可起到一個互為備用的作用；同時以喇叭口的形式設置緊急泄氨器放水處。所有的氨液混合水采用專管專用的形式收集到室外100T埋地事故水池，事故水池平時為空置，當發(fā)生氨氣泄漏時將氨液混合水進行截留至事故水池并進行處理，處理需請具有相應資質(zhì)的水處理專業(yè)廠家進行，處理后的廢水需經(jīng)當?shù)丨h(huán)保部門檢測同意后方可排入市政排水管網(wǎng)或者溝渠。

6 結(jié)束語

排水系統(tǒng)作為建筑設計中的一個重要動脈，對于冷庫能否正常運營起著非常重要的作用。而生產(chǎn)生活排水系統(tǒng)、沖霜排水系統(tǒng)及事故排水系統(tǒng)作為冷庫排水的主要組成部分，關系到企業(yè)運營，食品安全，環(huán)境保護等重要問題，每個部分都不能忽視。作為給排水設計人員，面對日新月異的時代變化，必須要熟練掌握國家相關規(guī)范及行業(yè)標準，不斷提高自身的業(yè)務水平，在給定的既有條件下找到各專業(yè)，各系統(tǒng)之間的平衡點，把最優(yōu)最合理的方案呈現(xiàn)給業(yè)主。