武汉某大型冷库排水工程设计分析

江丽丽

福建海峡建筑设计规划研究院

1 引言

随着时代的发展，生活水平的提高，人们对于食品新鲜及种类的要求也越来越高，冷链物流实现了食品从南到北，从沿海到山区，成为保证食品质量，减少食品损耗的一项系统工程。如果说冷链物流是一张“盘根错节”的网，那么冷库则为这张网中的无数个节点，起到了“承前启后”的作用。根据GB 50072—2010《冷库设计规范》[2]定义，冷库为“采用人工制冷降温并具有保冷功能的仓储建筑群，包括制冷机房、变配电房等”。冷库排水工程的设计是冷库设计一个重要组成部分，对冷库是否能正常运营起到至关重要的作用，因此，本文结合实际工程实例分析探讨了冷库排水工程可能出现的问题及采取的应对措施。

图1 一层平面图

2 工程概况

本工程位于湖北省鄂州市三江临港产业园区内，建筑定性为丙2 类高层冷库。建筑总高度44.43m，地上8 层（含顶部通风层），总面积47824 m2；总体积V＞50000m3；耐火等级：二级。本工程1层为敞开月台及4间冻结物冷藏间（-18℃～-23℃），2～7层均为常温穿堂及4间冻结物冷藏间（-18℃～-23℃），8层为上人屋面及通风层；1层裙房为设备房，包含制冷机房、配电房等。本工程冷藏间的公称容积大于20000 m3，属于大型冷库.制冷系统采用氨作为制冷剂，二氧化碳作为载冷剂。

3 生产生活排水

如图1所示，冷库平面布置上冻结物冷藏间面积占比较大，冷藏间内属于低温高湿环境，平时无人员逗留，生产生活污、废水系统主要集中在穿堂及月台部分。1～7层均设置小型卫生间，卫生间内污、废水合流，排水横支管采用标准坡度0.026。人工或者机械取货过程中，冷冻货品在常温穿堂均有停留，易产生冷凝水滴落地面，故穿堂部分设置找坡至地漏排地面冷凝废水。污、废水排水立管设置伸顶通气管，伸顶通气管管径与排水立管管径相同，均采用De110的管径，且高出上人屋面2.2m的高度。

一层月台货梯基坑及消防电梯基坑面标高均为-1.60m（相对标高），地磅坑底面标高-0.22m（相对标高），平时易因地面潮湿或者冷凝产生少量积水，故设有排水地漏，由于冷库室外标高-1.400m（相对标高），故排水均可重力流直接排入室外雨水检查井，同时电梯基坑排水管道排出口位置设置拍门以防止水流倒灌。其中消防电梯排水管径采用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产排水量为4.5m³/d(按最高日用水量的90%计，不含水冲霜用水及蒸发式冷凝器补充水).生产生活排水经室外污水系统管道汇集至园区统一的污水处理池，经过统一的二级生化处理达标后排入市政污水管网。生活生产排水管均采用承压型UPVC排水塑料管及配件，承插胶接。

图2 排水系统图

4 冲霜排水系统

冷库冲霜排水系统的设计对于冷库内冷风机是否能正常运转，冷库是否能安全运营起着决定性的作用，可在实际工程实例中，我们经常看到冷风机排水管道堵塞的现象，究其原因主要有以下几点。

（1）冷风机安装过程中施工人员未对冷风机接水盘进行清理，导致水冲霜时杂物进入排水管道，减小了排水管路的过水面积从而造成堵塞。

（2）冲霜排水管径太小。（3）冲霜排水管道坡度太小。

（4）冲霜排水横管上未设置存水弯或者水封，致使库外热空气进入冲霜排水管道内，造成冷风机结霜。

（5）管道保温未做好致使冲霜排水管道内水流结冻堵塞.笔者结合本工程实际案例阐述如何有效的避免冲霜排水系统管道堵塞。

首先，吊顶式冷风机在安装过程中，就要加强安装人员的专业及安全意识，对冷风机接水盘进行清理，同时可在冷风机接水盘排水口处设置铁丝网，防止杂质进入冲霜排水横管，并要求管理人员定期检查清理。

其次，冲霜排水量决定了冲霜排水管道需要的管径大小及排水坡度大小，两者之间选择一个平衡点。冲霜排水量主要依据排水横支管连接的冷风机数量以及各冷风机的冲霜水量进行确定。根据制冷专业提资，本工程采用的是水冲霜系统，水冲霜系统是指通过淋水装置向蒸发器表面淋水，使霜层被水流带来的热量融化并冲掉的方法，具有造价低，冲霜快等优势。本工程水冲霜用水量按每台冷风机冲霜水量17m3/h 计算，每个冻结物冷藏间设置2台冷风机，为了防止冷藏间回温，每个冻结物冷藏间一次只对一台冷风机进行冲霜，且竖向同时只冲一台。冲霜淋水延续时间按每次15min～20min计算。考虑本工程冷风机的设置，冲霜排水系统按每个冻结物冷藏间两台冷风机共用一套排水支管（如图3所示），且对应位置冻结物冷藏间竖向七层共用排水立管，一根排水立管同一时段只需考虑一台冷风机冲霜排水量，即17m3/h。冻结物冷藏间内的冲霜排水支管采用镀锌钢管，螺纹连接，由于冲霜排水管道与普通的排水管道内的水流状态不同，含有大量气体和未融化的冰壳，其内部气、液、固三态流动复杂，且排水横支管长度较长，参考GB 50018—2019《建筑给水排水设计规范》[1]表4.5.5 建筑物内生活排水铸铁管道的管径DN150，充满度0.6 的通用坡度0.010，冷风机排水横支管坡度选用0.015，可满足冷风机冲霜排水要求。

为防止排水管道中有害气体进入库体，保障冷库内部食品安全，冷风机接水盘排水采用间接排水的方式，且冲霜排水横管穿过冻结物冷藏间外墙之后设置S型存水弯，防止库外热空气进入库内冲霜排水管道内，且避免冷量泄漏。同时排水横支管在接入排水冲霜主立管前设置水封装置，水封高度150mm（如图3所示），可防止设置不同楼层、不同温度冷间时，不同冷间之间通过冲霜排水管道互相串通、跑冷等。

图3 冷风机排水支管示意图

按照GB5 0072—2010《冷库设计规范》[2]6.6.1 条的规定“凡制冷管道和设备能导致冷损失的部位、能产生凝露的部位和易形成冷桥的部位，均应进行保冷”。考虑本工程冻结物冷藏间环境温度（-18℃～-23℃），冷藏间内的冲霜排水的管道保温应比普通保温要求更高。本工程采用阻燃型聚氨脂泡沫塑料保冷材料现场发泡，保冷厚度50mm，并应外缠电伴热带保温。保护层采用玻璃布缠绕，外侧刷防火漆两道。明露管道保护层采用0.4mm铝合金薄板。保冷在管道穿越处不中断且向穿越处两侧各延伸不少于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，导热系数0.024W/（m2·k），使用温度范围-60℃～70℃，吸水性小于0.2kg/m3，抗压强度≥0.2MPa，自熄性1.5Ss，氧指数≥30。保冷材料与保护层之间设防潮层，材料采用沥青马蹄脂复合层，即二层沥青马蹄脂夹一层玻璃布，复合层总厚度不小于6mm。保温应在管道系统完成强度试压合格及除锈防腐处理完成后进行，由生产厂商施工及调试。

5 事故排水系统

5.1 事故排水的意义

根据制冷专业提资，本工程采用氨为制冷剂，二氧化碳作为载冷剂的制冷系统。众所周知，氨作为制冷剂具有价格低廉，不破坏臭氧层，制冷和放热系数高等优势，但同时氨属有毒类介质，毒性2级，一旦发生泄漏对人体上呼吸道具有刺激和腐蚀作用，遇明火、高温可引起燃烧爆炸，污染环境等，致使很多人谈“氨”色变，因此，氨作为制冷剂时防护尤其重要。结合氨本身的特性，即极易溶于水，密度为0.77kg/m2，对空气比重为0.5971 等特点，本工程制冷机房贮氨罐上方设置手动简易水喷淋系统，同时设有紧急泄氨器，以稀释事故漏氨。当漏氨或紧急泄氨时，用水来扑救和防护，会产生大量氨液混合水，为防止氨液混合水泄漏到市政水体中，造成环境二次污染，事故排水的收集处理就势在必行。

图4 储氨罐事故给排水示意图

5.2 事故排水量的计算

本工程制冷机房贮氨罐上方设置手动简易水喷淋系统，选用4 个TKZ-15 直立型开式喷头，K=80，p=0.40MPa，套用GB 50084—2017《自动喷水灭火系统设计规范》[3]中公式9.1.1 及9.1.3得作用面积内4个喷头喷水的总流量Q=10.67L/s，喷水时间0.5h，用水总量为19.2T。结合本工程贮氨罐内储存氨气约6000 kg，每1kg/min 的氨需提供8L/min～17L/min 的水，本工程选用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

首先在制冷机房贮氨器周边往外至少1m处设置100mm宽，200mm 高C25 素混凝土反口，收集氨气泄漏时手动喷淋排水，设置两组De160 的地漏排放事故氨液混合水，两组地漏可起到一个互为备用的作用；同时以喇叭口的形式设置紧急泄氨器放水处。所有的氨液混合水采用专管专用的形式收集到室外100T埋地事故水池，事故水池平时为空置，当发生氨气泄漏时将氨液混合水进行截留至事故水池并进行处理，处理需请具有相应资质的水处理专业厂家进行，处理后的废水需经当地环保部门检测同意后方可排入市政排水管网或者沟渠。

6 结束语

排水系统作为建筑设计中的一个重要动脉，对于冷库能否正常运营起着非常重要的作用。而生产生活排水系统、冲霜排水系统及事故排水系统作为冷库排水的主要组成部分，关系到企业运营，食品安全，环境保护等重要问题，每个部分都不能忽视。作为给排水设计人员，面对日新月异的时代变化，必须要熟练掌握国家相关规范及行业标准，不断提高自身的业务水平，在给定的既有条件下找到各专业，各系统之间的平衡点，把最优最合理的方案呈现给业主。