邊蘇佳（建學(xué)建筑與工程設(shè)計(jì)所有限公司， 上海 200336）

2021年11月26日，國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)《“十四五” 冷鏈物流發(fā)展規(guī)劃》的通知，為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的“中國(guó)承諾”，其中重點(diǎn)提到了“數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、綠色化”。綠色設(shè)計(jì)成為冷鏈物流的新征程。冷鏈物流是冷藏、冷凍類(lèi)產(chǎn)品從生產(chǎn)、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、到銷(xiāo)售的各個(gè)環(huán)節(jié)保證低溫和質(zhì)量的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。其中，冷庫(kù)基礎(chǔ)設(shè)施是物流新基建的重要內(nèi)核，也是綠色設(shè)計(jì)的主要陣地。本文將以冷鏈物流中的冷庫(kù)為核心，結(jié)合比較成功的冷鏈物流綠色設(shè)計(jì)案例，探討現(xiàn)代冷鏈物流的綠色設(shè)計(jì)。

1 冷鏈物流現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)容

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2020年我國(guó)國(guó)家層面出臺(tái)的冷鏈相關(guān)政策、規(guī)劃超過(guò) 56 項(xiàng)，現(xiàn)有冷鏈物流的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)及團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)近 300 項(xiàng)。其中不乏與設(shè)計(jì)行業(yè)息息相關(guān)的新規(guī)范。

以 2021年12月1日實(shí)施的《冷庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》為例，涉及綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有以下方面。

（1）提出裝配式冷庫(kù)的概念，較傳統(tǒng)的土建冷庫(kù)，裝配式冷庫(kù)具有施工快、重量輕、保溫性能更好等優(yōu)勢(shì)。

（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(duì)于二氧化碳制冷劑的正確使用提供設(shè)計(jì)導(dǎo)則。

（3）為掌握制冷用電設(shè)備的耗電情況，提高能效，對(duì)制冷系統(tǒng)等設(shè)備提出了電能分項(xiàng)計(jì)量的要求。

不難看出，現(xiàn)有規(guī)范雖然涉及廣泛、順應(yīng)時(shí)事，但綠色設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容較少，缺少系統(tǒng)性的關(guān)于綠色低碳冷鏈物流等重點(diǎn)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。為響應(yīng)國(guó)家“鼓勵(lì)高起點(diǎn)制定團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”的號(hào)召，設(shè)計(jì)者應(yīng)積極探索并參與推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展，例如通過(guò)參與物流企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，在企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中增加綠色設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容，有利于促進(jìn)骨干企業(yè)在冷鏈物流行業(yè)中的綠色化、智慧化帶頭作用。

2 冷鏈物流中冷庫(kù)的綠色設(shè)計(jì)措施及建議

2.1 制冷系統(tǒng)和制冷劑的選擇

2.1.1 制冷系統(tǒng)選擇

冷庫(kù)中制冷系統(tǒng)的能耗占總能耗的 60%～70%。制冷系統(tǒng)的選擇，需要充分考慮冷庫(kù)建設(shè)地點(diǎn)、存儲(chǔ)貨物類(lèi)別、規(guī)模、設(shè)計(jì)溫度等因素。在制冷系統(tǒng)中，由于冷庫(kù)的特性使得壓縮機(jī)大多數(shù)時(shí)間存在部分負(fù)荷的運(yùn)行狀況，因此選用多機(jī)頭并聯(lián)機(jī)組，并對(duì)其采用 “群控”及變頻技術(shù)，既可以實(shí)現(xiàn)滿量程無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，又避免了壓縮機(jī)在工頻工況下低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)電機(jī)效率低，節(jié)約能源。除此之外，還可以采取熱回收、熱氣除霜、制冷系統(tǒng)自動(dòng)化控制等綠色技術(shù)來(lái)減少能源消耗、提高產(chǎn)能。

2.1.2 制冷劑選擇

在衡量制冷劑時(shí)，除了考慮安全性外，綠色環(huán)保也是衡量的重要因素。氟利昂對(duì)環(huán)境有破壞作用，氨和二氧化碳對(duì)環(huán)境的影響相對(duì)小。在安全性上，液氨制冷系統(tǒng)在我國(guó)安全事故頻發(fā)，使得政府部門(mén)加大了氨制冷系統(tǒng)的管制力度。在成本上，二氧化碳制冷系統(tǒng)的初期投資往往要高于氟利昂制冷系統(tǒng)。以上 2 個(gè)原因使得眾多企業(yè)在選擇制冷劑時(shí)對(duì)氨和二氧化碳制冷劑望而卻步。目前，第四代環(huán)保制冷技術(shù)、二氧化碳制冷技術(shù)、氨和二氧化碳復(fù)疊制冷技術(shù)等不斷突破，隨著技術(shù)成本不斷下降和零部件生產(chǎn)不斷國(guó)有化，未來(lái)新型環(huán)保制冷技術(shù)有望成為新趨勢(shì)。

2.2 冷藏工藝

冷庫(kù)冷藏工藝的合理性是影響節(jié)能效果的重要因素。比如，合理制定冷間溫度，根據(jù)儲(chǔ)藏物品的不同，對(duì)溫度進(jìn)行精細(xì)化設(shè)定，并采用具備電腦自動(dòng)控制的溫控裝置，可根據(jù)客戶需要調(diào)節(jié)并時(shí)時(shí)監(jiān)控冷庫(kù)溫度。另外，如果溫差較大，還可以采用控溫穿堂減少跑冷現(xiàn)象，進(jìn)而減少能源浪費(fèi)。

2.3 維護(hù)結(jié)構(gòu)

2.3.1 保溫?zé)岵牧系倪x擇和節(jié)點(diǎn)處理

目前，冷庫(kù)的主要保溫維護(hù)系統(tǒng)（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(hù)層。這種保溫隔熱材料，可以更好地將建筑本身的主要維護(hù)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件隔絕在低溫環(huán)境外，減少冷熱橋的發(fā)生；且其尺寸穩(wěn)定性好、抗壓強(qiáng)度較高、施工快，得到廣泛應(yīng)用。

圖1 墻板與地坪交接處保溫節(jié)點(diǎn)

2.3.2 地坪防凍脹措施

冷庫(kù)的地基受低溫的影響，易使土壤凍結(jié)，引起地面破裂甚至結(jié)構(gòu)變形。為此，低溫冷庫(kù)地坪除要有有效的隔熱層外，隔熱層下還必須進(jìn)行處理，防止土壤凍結(jié)。

地坪防凍設(shè)計(jì)主要有：通風(fēng)地坪、架空地坪、不凍液為熱媒的地坪和電加熱地坪等。應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)選擇最合適的防凍方式，比如通風(fēng)地坪分為自然通風(fēng)地坪和機(jī)械通風(fēng)地坪，在兩者選擇時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件，寒冷地區(qū)宜采用機(jī)械通風(fēng)地坪，并可以利用制冷機(jī)余熱來(lái)加熱，非寒冷地區(qū)宜采用自然通風(fēng)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(kù)。地坪防凍設(shè)計(jì)選擇見(jiàn)表 1。常見(jiàn)地坪防凍設(shè)計(jì)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)如圖 2 所示。

圖2 常見(jiàn)地坪防凍設(shè)計(jì)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)

表1 地坪防凍設(shè)計(jì)選擇

2.3.3 冷庫(kù)門(mén)的發(fā)展

冷庫(kù)門(mén)不僅是貨物的出入通道，同時(shí)又肩負(fù)著保溫和防止跑冷的重要職能，而冷庫(kù)門(mén)的跑冷絕大部分是在門(mén)開(kāi)關(guān)過(guò)程中造成的。傳統(tǒng)的冷庫(kù)門(mén)速度偏低，門(mén)開(kāi)關(guān)一次耗時(shí)較長(zhǎng)，這一過(guò)程中造成大量跑冷，且不耐碰撞，一旦損壞，修復(fù)十分麻煩。

現(xiàn)在，越來(lái)越多的現(xiàn)代化冷鏈倉(cāng)采用快速冷庫(kù)防撞門(mén)、快速卷簾保溫門(mén)、快速冷庫(kù)平移門(mén)等，保溫性能與傳統(tǒng)保溫門(mén)相當(dāng)，開(kāi)啟速度可以達(dá)到1～1.2 m/s，具備防撞復(fù)位功能，能最大限度減少進(jìn)出貨物時(shí)的跑冷現(xiàn)象。

2.4 運(yùn)行管理

數(shù)字化與人工智能在現(xiàn)代化冷鏈物流建筑中的運(yùn)用，大大提高了運(yùn)行管理的效率。主要技術(shù)有射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、小件高拍儀、電子訂貨系統(tǒng)（EOS）、WCS 控制系統(tǒng)等。尤其是 WCS 控制系統(tǒng)，相當(dāng)于冷鏈倉(cāng)的大腦，集成了多種核心設(shè)備，包括堆垛機(jī)、四向穿梭車(chē)、自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人、機(jī)械臂等，可以協(xié)調(diào)各獨(dú)立設(shè)備和子系統(tǒng)完成工作，工作人員終于可以不用忍受低溫環(huán)境工作的困擾。此外，衛(wèi)星定位技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物軌跡的跟蹤和追溯，AI 攝像頭可對(duì)作業(yè)區(qū)人員進(jìn)行識(shí)別，冷鏈物流技術(shù)裝備正越來(lái)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(shè)計(jì)的重要組成。其中，太陽(yáng)能作為一種可再生的清潔能源，具有安全、無(wú)污染和分布范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能光伏制冷是利用光伏組件將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)組運(yùn)行的制冷模式，因其可直接用于驅(qū)動(dòng)制冷設(shè)備及各種電器，因此具有更廣闊的發(fā)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(lái)越多的項(xiàng)目中采用并獲得良好效果。

除了太陽(yáng)能，風(fēng)能、潮汐能、氫能源等清潔能源，都將為綠色節(jié)能設(shè)施、技術(shù)工藝研發(fā)注入新的活力。

3 冷鏈物流設(shè)計(jì)新生態(tài)—國(guó)內(nèi)冷鏈物流項(xiàng)目案例分析

3.1 項(xiàng)目概況

本案例為上海市某大型冷鏈物流項(xiàng)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(kù)，地上 2 層，地下 1 層。其中冷鏈物流建筑，功能包含倉(cāng)庫(kù)、分揀操作區(qū)、中央廚房、商業(yè)、餐飲、辦公、汽車(chē)庫(kù)等，為預(yù)制率≥40% 的裝配式建筑，實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)一星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 冷鏈物流倉(cāng)庫(kù)、配套樓及各層平面功能分區(qū)示意圖

3.2 主要的綠色設(shè)計(jì)措施

3.2.1 功能布局

多種功能的整合實(shí)現(xiàn)節(jié)地；縮短倉(cāng)→配→售之間的距離，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。項(xiàng)目另一個(gè)特點(diǎn)，因其東側(cè)毗鄰城市公園，充分利用這一優(yōu)勢(shì)在地塊東側(cè)設(shè)計(jì)城市花房，將綠化和休憩場(chǎng)所延伸進(jìn)來(lái)，成為城市客廳的一部分。工業(yè)項(xiàng)目也同樣可以在市容建設(shè)與城市更新中發(fā)揮積極作用。

3.2.2 交通流線

項(xiàng)目設(shè)計(jì)有超大的地下停車(chē)庫(kù)，并配備大量充電設(shè)施，緩解城市交通。基地內(nèi)后勤配套出入口、行車(chē)流線與零售流線完全分流。中央廚房服務(wù)可統(tǒng)一生產(chǎn)半成品菜品，經(jīng)便捷的冷鏈物流運(yùn)輸至用餐場(chǎng)所，避免出現(xiàn)食品安全隱患。

3.2.3 智慧物流

項(xiàng)目利用數(shù)字化和各種智能裝備，進(jìn)一步減少貨物搬用次數(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸全程自動(dòng)化，有效降低人工感染新冠病毒的風(fēng)險(xiǎn)。此外，在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中，還運(yùn)用了 BIM 技術(shù)、土建及裝修功能一體化、海綿城市、雨水收集系統(tǒng)等綠色設(shè)計(jì)措施。

3.3 冷鏈物流新生態(tài)

本案例的規(guī)劃設(shè)計(jì)理念是高效、便捷、創(chuàng)新、智慧，引入新零售、前置倉(cāng)等概念。其難點(diǎn)在于做好各部分的功能分區(qū)、人貨分流和防火設(shè)計(jì)，保證安全可靠的前提下，充分利用綠色設(shè)計(jì)降低能耗。冷鏈物流骨干企業(yè)，其積極發(fā)展生鮮零售、餐飲、體驗(yàn)式消費(fèi)的融合創(chuàng)新，使這個(gè)項(xiàng)目在探索冷鏈物流新生態(tài)方面成為引領(lǐng)者。

4 結(jié)語(yǔ)

冷鏈物流的綠色發(fā)展雖然仍存在許多短板，但是人民日益增長(zhǎng)的對(duì)于食品安全、種類(lèi)多樣、方便快捷的需求和我國(guó)的“雙碳”目標(biāo)推動(dòng)著冷鏈物流的綠色設(shè)計(jì)發(fā)展。近期，隨著光伏、數(shù)字孿生、碳交易等熱點(diǎn)不斷涌現(xiàn)，冷鏈物流的綠色設(shè)計(jì)即將迎來(lái)更廣闊的發(fā)展前景，未來(lái)冷鏈物流將成為城市可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。低碳環(huán)保只是起點(diǎn)，作為農(nóng)田與城市、自然與民生緊密聯(lián)系的紐帶，取之于自然，創(chuàng)造價(jià)值，回饋與自然，是每個(gè)設(shè)計(jì)者為之奮斗的目標(biāo)。