现代冷链物流中冷库的绿色设计及可持续发展

边苏佳（建学建筑与工程设计所有限公司， 上海 200336）

2021年11月26日，国务院办公厅关于印发《“十四五” 冷链物流发展规划》的通知，为实现碳达峰、碳中和的“中国承诺”，其中重点提到了“数字化、标准化、绿色化”。绿色设计成为冷链物流的新征程。冷链物流是冷藏、冷冻类产品从生产、储藏、运输、到销售的各个环节保证低温和质量的一项系统工程。其中，冷库基础设施是物流新基建的重要内核，也是绿色设计的主要阵地。本文将以冷链物流中的冷库为核心，结合比较成功的冷链物流绿色设计案例，探讨现代冷链物流的绿色设计。

1 冷链物流现行标准中关于绿色设计的内容

据不完全统计，2020年我国国家层面出台的冷链相关政策、规划超过 56 项，现有冷链物流的国家标准、行业标准、地方标准及团体标准近 300 项。其中不乏与设计行业息息相关的新规范。

以 2021年12月1日实施的《冷库设计标准》为例，涉及绿色设计的内容主要有以下方面。

（1）提出装配式冷库的概念，较传统的土建冷库，装配式冷库具有施工快、重量轻、保温性能更好等优势。

（2）在制冷剂的选择上，提倡尽量减少卤代烃及其混合物的灌注量，减轻氨制冷剂泄漏的危害，对于二氧化碳制冷剂的正确使用提供设计导则。

（3）为掌握制冷用电设备的耗电情况，提高能效，对制冷系统等设备提出了电能分项计量的要求。

不难看出，现有规范虽然涉及广泛、顺应时事，但绿色设计方面的内容较少，缺少系统性的关于绿色低碳冷链物流等重点领域的标准。为响应国家“鼓励高起点制定团体标准和企业标准”的号召，设计者应积极探索并参与推动标准化的发展，例如通过参与物流企业标准的制定，在企业标准中增加绿色设计相关内容，有利于促进骨干企业在冷链物流行业中的绿色化、智慧化带头作用。

2 冷链物流中冷库的绿色设计措施及建议

2.1 制冷系统和制冷剂的选择

2.1.1 制冷系统选择

冷库中制冷系统的能耗占总能耗的 60%～70%。制冷系统的选择，需要充分考虑冷库建设地点、存储货物类别、规模、设计温度等因素。在制冷系统中，由于冷库的特性使得压缩机大多数时间存在部分负荷的运行状况，因此选用多机头并联机组，并对其采用 “群控”及变频技术，既可以实现满量程无级调节，又避免了压缩机在工频工况下低负荷运行时电机效率低，节约能源。除此之外，还可以采取热回收、热气除霜、制冷系统自动化控制等绿色技术来减少能源消耗、提高产能。

2.1.2 制冷剂选择

在衡量制冷剂时，除了考虑安全性外，绿色环保也是衡量的重要因素。氟利昂对环境有破坏作用，氨和二氧化碳对环境的影响相对小。在安全性上，液氨制冷系统在我国安全事故频发，使得政府部门加大了氨制冷系统的管制力度。在成本上，二氧化碳制冷系统的初期投资往往要高于氟利昂制冷系统。以上 2 个原因使得众多企业在选择制冷剂时对氨和二氧化碳制冷剂望而却步。目前，第四代环保制冷技术、二氧化碳制冷技术、氨和二氧化碳复叠制冷技术等不断突破，随着技术成本不断下降和零部件生产不断国有化，未来新型环保制冷技术有望成为新趋势。

2.2 冷藏工艺

冷库冷藏工艺的合理性是影响节能效果的重要因素。比如，合理制定冷间温度，根据储藏物品的不同，对温度进行精细化设定，并采用具备电脑自动控制的温控装置，可根据客户需要调节并时时监控冷库温度。另外，如果温差较大，还可以采用控温穿堂减少跑冷现象，进而减少能源浪费。

2.3 维护结构

2.3.1 保温热材料的选择和节点处理

目前，冷库的主要保温维护系统（图 1）以金属面绝热夹芯板为主，芯材一般为聚氨酯或者岩棉，表面采用不燃材料，一般为金属板做保护层。这种保温隔热材料，可以更好地将建筑本身的主要维护结构、构件隔绝在低温环境外，减少冷热桥的发生；且其尺寸稳定性好、抗压强度较高、施工快，得到广泛应用。

图1 墙板与地坪交接处保温节点

2.3.2 地坪防冻胀措施

冷库的地基受低温的影响，易使土壤冻结，引起地面破裂甚至结构变形。为此，低温冷库地坪除要有有效的隔热层外，隔热层下还必须进行处理，防止土壤冻结。

地坪防冻设计主要有：通风地坪、架空地坪、不冻液为热媒的地坪和电加热地坪等。应根据项目特点选择最合适的防冻方式，比如通风地坪分为自然通风地坪和机械通风地坪，在两者选择时应结合当地气候条件，寒冷地区宜采用机械通风地坪，并可以利用制冷机余热来加热，非寒冷地区宜采用自然通风地坪；而电加热地坪因耗电、耗能较高一般只适用于小型冷库。地坪防冻设计选择见表 1。常见地坪防冻设计构造节点如图 2 所示。

图2 常见地坪防冻设计构造节点

表1 地坪防冻设计选择

2.3.3 冷库门的发展

冷库门不仅是货物的出入通道，同时又肩负着保温和防止跑冷的重要职能，而冷库门的跑冷绝大部分是在门开关过程中造成的。传统的冷库门速度偏低，门开关一次耗时较长，这一过程中造成大量跑冷，且不耐碰撞，一旦损坏，修复十分麻烦。

现在，越来越多的现代化冷链仓采用快速冷库防撞门、快速卷帘保温门、快速冷库平移门等，保温性能与传统保温门相当，开启速度可以达到1～1.2 m/s，具备防撞复位功能，能最大限度减少进出货物时的跑冷现象。

2.4 运行管理

数字化与人工智能在现代化冷链物流建筑中的运用，大大提高了运行管理的效率。主要技术有射频识别技术（RFID）、小件高拍仪、电子订货系统（EOS）、WCS 控制系统等。尤其是 WCS 控制系统，相当于冷链仓的大脑，集成了多种核心设备，包括堆垛机、四向穿梭车、自动搬运机器人、机械臂等，可以协调各独立设备和子系统完成工作，工作人员终于可以不用忍受低温环境工作的困扰。此外，卫星定位技术可实现对货物轨迹的跟踪和追溯，AI 摄像头可对作业区人员进行识别，冷链物流技术装备正越来越丰富。

2.5 可再生能源利用

积极探索可再生的清洁能源是绿色设计的重要组成。其中，太阳能作为一种可再生的清洁能源，具有安全、无污染和分布范围广等优点。太阳能光伏制冷是利用光伏组件将太阳能转化为电能驱动制冷机组运行的制冷模式，因其可直接用于驱动制冷设备及各种电器，因此具有更广阔的发展前景。大型冷链物流建筑的屋顶面积大，更利于排布光伏组件，已在越来越多的项目中采用并获得良好效果。

除了太阳能，风能、潮汐能、氢能源等清洁能源，都将为绿色节能设施、技术工艺研发注入新的活力。

3 冷链物流设计新生态—国内冷链物流项目案例分析

3.1 项目概况

本案例为上海市某大型冷链物流项目（图 3），总建筑面积 97607 m2，主要建筑包括一栋冷链物流建筑和一栋冷库，地上 2 层，地下 1 层。其中冷链物流建筑，功能包含仓库、分拣操作区、中央厨房、商业、餐饮、办公、汽车库等，为预制率≥40% 的装配式建筑，实现绿色设计一星级标准。

图3 冷链物流仓库、配套楼及各层平面功能分区示意图

3.2 主要的绿色设计措施

3.2.1 功能布局

多种功能的整合实现节地；缩短仓→配→售之间的距离，实现节能。项目另一个特点，因其东侧毗邻城市公园，充分利用这一优势在地块东侧设计城市花房，将绿化和休憩场所延伸进来，成为城市客厅的一部分。工业项目也同样可以在市容建设与城市更新中发挥积极作用。

3.2.2 交通流线

项目设计有超大的地下停车库，并配备大量充电设施，缓解城市交通。基地内后勤配套出入口、行车流线与零售流线完全分流。中央厨房服务可统一生产半成品菜品，经便捷的冷链物流运输至用餐场所，避免出现食品安全隐患。

3.2.3 智慧物流

项目利用数字化和各种智能装备，进一步减少货物搬用次数，实现运输全程自动化，有效降低人工感染新冠病毒的风险。此外，在项目的设计和建造过程中，还运用了 BIM 技术、土建及装修功能一体化、海绵城市、雨水收集系统等绿色设计措施。

3.3 冷链物流新生态

本案例的规划设计理念是高效、便捷、创新、智慧，引入新零售、前置仓等概念。其难点在于做好各部分的功能分区、人货分流和防火设计，保证安全可靠的前提下，充分利用绿色设计降低能耗。冷链物流骨干企业，其积极发展生鲜零售、餐饮、体验式消费的融合创新，使这个项目在探索冷链物流新生态方面成为引领者。

4 结语

冷链物流的绿色发展虽然仍存在许多短板，但是人民日益增长的对于食品安全、种类多样、方便快捷的需求和我国的“双碳”目标推动着冷链物流的绿色设计发展。近期，随着光伏、数字孪生、碳交易等热点不断涌现，冷链物流的绿色设计即将迎来更广阔的发展前景，未来冷链物流将成为城市可持续发展的重要组成部分。低碳环保只是起点，作为农田与城市、自然与民生紧密联系的纽带，取之于自然，创造价值，回馈与自然，是每个设计者为之奋斗的目标。