物流冷库的特色与规划
2009年6 月1 日，我国《食品安全法》将正式施行，确保食品安全已经纳入法制管理轨道。加快冷链运营基础设施建设，普及冷藏供应链配送网络系统，促使食品生产商、供应商、零售批发商、配送中心，等从业者密切协作，按照食品安全标准操作，是确保食品安全的必经之路。
一、物流冷库的特色
随同现代商业的壮大，商品的流通越来越表现出着快速，准确，小批量的特色。原有的以货品储存为目的的冷库越来越不能契合现代流通的要求。以契合用户诉求，和多品种配送为目的的低温物流中心逐步壮大起来，并发挥着越来越关键的作用。以大型超市的低温物流中心为例，它以契合店面小批量多品种订货为前提，物流中心的温度范围扩大，货品周转速度加快，配送网络位置以系统效率最佳为原则。所以，现代低温物流中心不但需要现代制冷与保温技艺的支撑，更要符合现代商业流通对冷链管理的特定要求。
物流冷库就是要紧紧围绕食品安全与运营效率，以供应链和系统化管理思想为核心，以效率优先为指导原则，在危害分析及关键控制点(HACCP)确定的基础上，综合运用现代管理方法、现代信息技艺、物流技艺、节能和温度监控技艺，达成投入产出比最优、作业品质和效率最佳、作业成本最低的冷链物流管理效果。
物流冷库具备其特殊性，表现在：（1）、食品安全事关人体健康甚至生命安全，对确保食品品质安全的要求突出；（2）、食品的保质期短、品质损耗快，决定了食品冷链物流运作的时效性；（3）、食品的多样性以及对于储藏温度和湿度要求各异，决定了食品物流作业环境的多样性；（4）、冷库储藏作为食品供应链的关键环节，要求货品具备可溯源性。
物流冷库功能由传统冷库的“低温仓储”型向“流通型”、“冷链物流配送”型转变，其设施按照低温配送中心的使用要求进行建造。体现在：
（1）、建有低温穿堂、封闭式站台并设置电动滑升式冷藏门、防撞柔性密封口、站台高度调节装置（升降平台）， 达成“门对门”式装卸作业已成为现代化物流冷库的标志。
（2）、货物进出频繁、吞吐量大，根据制造运营的需要设置专门的理货间（区），理货区的温度一般控制在0～+7℃。
（3）、物流冷库的制冷系统规划更加注重环保和节能要求。库房温度控制范围宽，冷却装备的选型、布置和风速场规划考虑适用多种货物的冷藏要求。配有健全的库温自动检测、记录和自动控制装置。
（4）、建立健全的计算机网络系统，使冷藏供应链配送管理科学化，做到食品安全的可追溯性。在欧盟、美国和日本，食品供应链中的所有企业都有实施追溯系统的法定义务。
（5）、瑞丰冷藏仓储方式开始向货架式、托盘化转变，以达成货物按“领先先出”的原则进行管理，有利于提升商品贮藏品质和减少损耗。
（6）、立体自动化冷库选用计算机管理，可以达成库内装卸和堆垛及库温控制、制冷装备运行全自动化，库内不需任何操作人员。选用计算机管理，能随时给予库存货物的品名、数量、货位和库温履历、自动结算保管费用和开票等，提升了管理效率，并大大减少了管理人员。
二、物流冷库的规划
1、规划规划
冷链物流的效率取决于冷链物流各节点的有效衔接。按照整体性、综合性、最优性的构成原则，综合考虑用户服务目标、物流网络、节点布局、仓储系统、运输管理、运营模式、管理组织等因素，结合冷藏技艺对物流冷库作出总体规划。
1.1、选址
物流冷库选址在冷库建设中是非常关键的环节，涉及到很多的因素，既要着眼于现在的诉求也要考虑到企业未来的壮大和城市的建设，要有效的协调库房与城市距离和配送成本之间的矛盾，因为库房距离城市每远出10公里，配送成本就会增加4%～7%，所以这两者是必须协调的。
物流冷库建设是一个系统工程，关系着企业的生存和壮大，在规划规划时要从战略的高度进行考虑和决策，由具备物流知识、建筑知识、制冷知识的的专注人员来操作。冷库建设的成本很高，涉及制冷技艺、保温技艺、食品保鲜技艺，只有借助不同方案的比较，才能选出更适合企业自身投入和长期壮大需要的建设方案。
1.2、硬件规划与规划
物流冷库仅仅是低温冷链的一部分，硬件规划的内容涵盖厂房规划、仓储装备规划、运输装备规划等内容，根据实际诉求规划出最符合使用效益的物流冷库是规划规划的目标。
货物的冷藏对温度和湿度有特殊的要求，涵盖隔热维护结构、制冷系统及控制、冷间内温度场（风速场）的规划是冷藏库技艺规划的关键。在技艺规划中，还要考虑货物的水平运输、垂直运输、码垛、货物整理、冷链的齐全性等使用要求，根据冷库使用的特色规划出经济、实用、安全的冷藏库。
冷藏库的仓储装备如货架、堆垛机、穿梭车、输送机等装备都必须适应冷态环境要求，避免低温冷脆，确保冷态启、制动和冷态运行的可靠性。
1.3、软件规划与规划
低温物流冷库的软件规划规划核心表现在以下四个方面：（一）、库存控制方面，涵盖营销额预测系统、库存状况与存货成本分析、安全存量与货品组合、货品流动状况等；（二）、运输管理方面，涵盖路线安排与装卸计划、配送方式与时间、不同温度货品的复合运输、温度记录存查等；（三）、仓储管理方面，涵盖装卸作业、拣货理货作业、温度品质管理等；（四）、顾客服务方面，涵盖配送渠道的订货系统、缺货与延迟送货的督导、配销体系服务品质的追踪评核等。
现代化物流冷库作为冷链供应的一个环节，需要达成如下功能：
⑴、订单协同功能。一体化处理用户的物流订单，进行任务的分解和分配。
⑵、精细化仓储管理功能。借助设置相应的仓储策略，达成仓储管理的科学化、精细化。
⑶、RFID（Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签）功能。扶持RFID装备在物流过程中的运用，涵盖车门开闭报警、车内温度监控等。
⑷、GPS/GIS（全球定位系统/地理信息系统）监控。借助GPS、GPRS和GIS的融成，对运输车辆进行实时监控。
⑸、业务流程同步。运用工作流管理原则，达成内部业务流程的高度协同。
⑹、低温装备管理。扶持对低温装备的日常管理和维护。
⑺、温度湿度监控。实时监控物流过程中影响货物品质的湿度和温度，并设置预警机制。
⑻、快速入库功能。为特殊货物给予快速入库功能。
⑼、提示及事件管理。为系统使用者给予提示及事件管理功能。
⑽、车队优化。提高对运输车队的管理和控制。
⑾、运输计划执行管理。全过程的管理运输计划的执行情况。
⑿、绩效管理。借助采融各关键业务节点的信息，达成全员KPI(关键业绩指标)管理。
⒀、决策扶持。运用统计分析方法，达成对企业运营决策的扶持。
2、冷库规划中的节能
冷库的节能是需要冷库规划、施工、运行操作、管理各方面通力协作共同完成的目标。冷库规划的节能涵盖：隔热结构保温性能的优化规划、制冷系统运行参数的优化规划、高效率率制冷装备的选用、系统自动控制规划等。
2.1、隔热结构规划上总的趋势是越来越重视节能，即增大隔热结构的总热阻值，减小单位面积热流量值q(w/m2)。美国（ASHRAE）推荐值6.3 w/m2，法国推荐值8 w/m2，日本推荐值7.2 w/m2，但我国现行《冷库规划规范》（GB50072-2001）中推荐的单位面积热流量值为8～12 w/m2，规划中大部分人选取中间值10 w/m2，明显偏大。
理论上可以借助隔热结构的一次性投资和制冷系统的运行费用计算出隔热层经济厚度，但是由于影响制冷系统运行费用的因素很多，加上能源价位的变化较大，理论计算值会出现较大的偏差，失去指导意义。因此建议：在初次投资允许的情况下，适当增加隔热结构的总热阻，减少运行中耗能。同时，由于总热阻的增加、库温波动减小，也有利于利用电价的“峰谷”差值，调节系统运行，节约运行费用。
2.2、土建冷库与装配结构冷库
传统的土建冷库具备墙体占地面积大、施工复杂、施工期长等缺点。但作为冷库也有一个很大的优点：热惰性大，其热惰性指标D可达7～9（D＞4为重型结构），热衰减度大，延迟时间可达16～18小时，因而白天维护结构吸收热量的一部分会随同夜晚室外温度的降低反传到室外，减少冷库的热负荷，并且库内维护结构热负荷的最大值出现在电价的“谷时”，也有利于节省运行费用。
选用聚氨酯复合保温板的装配式冷库，可达成工厂化预制，现场组装方便，具备施工快、工期短的优点。在工程实践中，虽然总热阻得以契合规范的要求，由于其热惰性指标D值小（4＞D＞1.5），蓄热系数小，总衰减度小，延迟时间只有3～4小时。实践证明：维护结构总热阻相同的装配式冷库与土建冷库相比，制冷机的累计运行时间要多20%左右。老旧库房改造的砖混结构的冷库，选用聚氨酯喷涂是比较满意的保温方式。
装配式冷库选用加长墙衣板，减少保温墙体受热的方式可以减少部分维护结构热负荷。墙衣板下端与冷库站台平齐，屋顶选用无动力风机排风，降低冷库维护结构外侧温度也可以起到很好的效果。
2.3、层高和单间冷库面积
合理选用层高和分间面积可以提升冷库的利用率。层高和单间冷库面积的确定一定要与运营方式、运营规模、品种特性、包装方式、码垛方式等相适应，最好能与冷库货架、库内叉车等协调确定方案。
3、制冷系统的规划
3.1、根据冷库的运营特色选用制冷系统
制造型的冷库要求货品迅速冷却，所以冷却、冻结、冷藏各个环节的加工能力必须与整个制造相适应。仓储型的物流冷库要注重通用性，考虑公共型冷库的柔性规划。配送型的冷库是一种定制化的规划，以超市为例，要根据超市的业态进行规划，有着非常细化的温度带，比如说熟食是不是在库内加工包装等等，是最复杂的综合性规划。
物流冷库制冷系统应该选用融中操作管理的模式，以便于对库温的控制、运行参数的调节，对于大、中型物流冷库选用环境友好型制冷剂的氨制冷系统是很好的选用，小型冷库或对安全有特殊要求的冷库选用工质时尽量选用新型替代制冷剂。具体选用要按照国家《消耗臭氧层物质管理条例》和当地政府有关规定要求执行。
1998年美国太空总署NASA针对860种化学物质进行研究，从物质的运用范围、液气态物理性质、热力性质、平稳性、毒性、燃烧性、与材料兼容性、价位等项目，试图找出最适合做为冷媒的物质，结果氨被列为十种最适合物质中的一种。因其几乎完全具备冷媒之必要的优点，尤其以价位低廉、潜热大及不会破坏环境之性质为最。实际上，只要严格按着国家的相关规范、规程进行规划、施工和操作管理，其安全性是有确保的。但是随同境内对于安全的重视程度及严格的检查，现有的氨机冷库很难正常运营。都纷纷改成环保型氟机系统，所以新建的冷库就不再规划氨机系统。
3.2、确定合适的库房面积，尽量选用大区域制冷的方式
现阶段，很多物流冷库选用“出租运营”的模式，部分租赁者的运营规模很小或者把物流冷库当做零售环节的冷藏设施来使用，因此有些业主希望把冷间分割的很小，以适应运营者的诉求，有时要分割成30～50米2/间。对于运营者个体而言，货物的存储量波动很大，有时一次进货量就是该间冷库的容量，如果把制冷区域分割成很小的单元会给制冷系统的规划、运行操作以及库温控制带来很大的影响。
对于在运营上要求进行小区域分割的冷库，可以选用大区域制冷，通透式分隔（以不影响库内风速场流动为原则）的方式处理。即使局部新货负荷较大，就整个制冷区域来讲，引起的库温的波动是在规划允许范围内的，库内冷却装备的选用上也不需要刻意预留更大的换热能力。
3.3、制冷系统运行参数的选用
蒸发压力（温度）和冷凝压力（温度）是制冷系统的核心参数，是系统运行中操作与调整的关键依据。
（1）、选取合适的蒸发温度
冷链物流中的不同种类商品对物流环境中的温度、湿度要求也各不相同。而我国冷库库温一般设置为0℃～4℃和-18℃～-22℃两种，有少数冷库定为-28℃以下。这种库温规划契合了大多数商品储存的温度要求，但与商品的最佳储存温度并不完全一致。从提升商品储存品质、延长保质期的角度出发，应对货品进行细分，对不同商品应设定其最适宜的储存温度。
根据储存温度要求确定的蒸发温度并不是越低越好，蒸发温度过低不仅导致制冷系数下降，能耗增加，而且由于温差增大，还会使冷风机的除湿量增大，库房湿度减小，从而引起食品干耗增大，食品品质下降。
境内通常选用的蒸发温度与库房温度之差为10℃，一些经济发达国家，蒸发温度与库房温度之差一般取值为3～6℃。在其他参数不变的条件下，蒸发温度与库房温度之差由10℃改为7℃，则单级压缩制冷系统的制冷系数（COP）值增加12%左右，而双级压缩制冷系统的制冷系数（COP）值增加10%左右。但是，蒸发器面积要增加42%,所增加的装备冷风机的装备投资回收期为三年左右，这里并没有计算由于压缩机制冷量的增加而减少的主机与其他辅助装备的投资节省。
实际上，选取传热温差过大和操作调整不合理是造成食品干耗增大，很多业主拒绝使用冷风机而选用顶排管的核心原因。
（2）、选取合适的冷凝温度
冷凝压力升高，将会导致压缩功能增加，制冷量减少，制冷系数下降，能耗增加。据估算，在其他条件不变的情况下，冷凝压力所对应的冷凝温度每升高1℃，耗电量将增加3%左右。
选用蒸发式冷凝器可以比壳管式冷凝器得到更低的冷凝温度（冷凝温度可以更接近湿球温度），所以，选用蒸发式冷凝器有利于系统节能，同时也更加节水。研究发现，不同名号的蒸发式冷凝器运行能耗相差很大，单位排热量耗能甚至相差2～3倍。
单位排热量耗功(
)计算公式：
3.4、制冷系统循环方式的选用
选用制冷系统循环方式要综合考虑系统运行工况、年运行时间、系统冷负荷、一次性投资、系统运行效率（制冷系数）、制冷压缩机及辅助装备的使用条件等多种因素。
《冷库规划规范》（GB50072-2001）明确规定了活塞式制冷压缩机选用单、双级压缩的条件，而对于螺杆式制冷压缩机没有设定限制。就压缩机的使用条件而言，螺杆压缩机单级压缩即可以达到较大的压缩比，但是只有当内、外压比相同时，机器耗功最低，而过压缩和欠压缩都将导致压缩机运行效率下降，并产生额外的功耗。螺杆式压缩机给予冷更多的双级压缩制冷循环方式：带经济器螺杆机制冷循环、单机双级螺杆机制冷循环、螺杆配组双级制冷循环，在特定的运行工况下，不同的制冷循环方式更具各有长处。
对于螺杆压缩机而言，一般情况下蒸发温度T0＞-15℃时，选用单级螺杆压缩形式；蒸发温度T0=-10℃～-35℃时，选用带经济器螺杆压缩形式；蒸发温度T0＜-30℃时，可考虑单机双级螺杆机组或配组双级压缩形式。
双级压缩系统按其节流和中间冷却方式可区分为一次节流、二次节流和完全中间冷却、不完全中间冷却几种循环方式，对于同样的低压级、高压级制冷机具备如下特色：（1）、完全中间冷却系统的制冷系数（COP）值高于不完全中间冷却系统；（2）、二次节流系统的制冷系数（COP）值高于一次节流系统。
3.5、库内冷却装备的选用
库内冷却装备核心有冷风机和冷排管二种。冷风机由于其制冷剂充注量小，换热效率高，易除霜，造价低（同样换热能力条件下，冷风机的造价仅相当于冷排管造价的不足50%），易达成自动控制，已经被广阔选用。冷排管虽然制冷剂充注量大，换热效率高低，不易除霜，造价也高，但由于储存商品的干耗低，仍占有一定的市场。
库内冷却装备选用的关注点是运行节能和减少干耗。传统的观念认为货物商品干耗大是由于选用冷风机的缘故，实际上选用冷风机作为冷却装备造成干耗大的原因有三个：（1）、规划时选用传热温差大（ΔT=10℃）；（2）、不做风速场规划；（3）、运行调整不合理，尤其是冷却物冷藏间有时运行传热温差达到15℃。
选用冷风机时，降低运行费用，减少干耗的措施：
第一，选用大片距冷风机，加大冷风机面积，减小传热温差，减少冷风机结霜和商品干耗。
第二，增设均匀送风道对库内风速场进行规划，货间空气流速设定为0.25米/秒。探讨其他形式的冷风机及其布置方式（例如下出风的货仓式冷风机）。
第三，自动控制系统中，考虑蒸发温度控制的控制。
第四，加强操作运行管理，注意主机能量调配（主机制冷能力是按最大负荷匹配的），防止“大马拉小车”，确保设定传热温差。
近几年，带翅片的铝合金冷排管在氨制冷系统中也得到了运用，由于翅片增加了排管的换热面积，同时铝制排管选用了比较小的管径，所以带翅片的铝制排管在减少荷载、减少工质充注量、减少投资、降低商品干耗等方面均有长处。
铝合金冷排管与传统冷排管比较：
| 冷排管 |
排管管径 mm |
单位面积 长度 m/m2 |
重量 Kg/m2 |
重量 百分比 |
单位容积 L/m2 |
充氟量 Kg/m2 |
充氟量 百分比 |
| 无缝钢管 | Φ38×3.0 | 8.40 | 21.756 | 100 | 6.755 | 2.28 | 100% |
| 铝合金 | Φ21×1.5 | —— | 4.58 | 16～20 | 1.858 | 0.48 | 21.0% |
选用热氟化霜，此技艺已经运用成熟。
3.6、蒸发器除霜
瑞丰机蒸发器除霜选用热氟加水的融霜方式，需要注意：瑞丰机的冲霜水要求达到食品制造的卫生标准，大多数客户选用车间制造用水。热氨融霜由制冷系统操作人员控制，而水冲霜由制造车间操作人员控制，要求操作上必须协调一致，除霜前将蒸发器内液氨抽净，确保融霜安全。
冷排管选用热氨排油加人工扫霜的方式，铝合金冷排管可以选用电热融霜的方式，除霜是库温波动大。
冷风机的除霜多选用热工质加水的除霜方式。热工质融霜在制冷系统的节能、管理、自动控制等方面都具备长处，经济发达国家已普遍选用，但我司在实际运用中还需要从货品规划、系统规划、操作管理等诸多方面进一步健全。
自动控制制冷系统，如果一个系统控制阀组带多台冷风机，要考虑每台冷风机供液、回气、热氨的单独调节。
3.7、自动化控制
制冷系统的自动化控制，可以确保系统的安全远行，减轻劳动强度，提升食品品质，减少干耗，降低储藏成本，是冷库现代化的标志之一，也是食品品质溯源的技艺确保。
制冷系统的自动控制核心借助全自动监控系统，达成系统运行状态监视与控制、运行参数调节、事故报警、事故故障诊断等功能，确保冷库内温度的有效控制。借助制冷压缩机的自动能量调节、装备的自动控制、供液量的自动调节和自动融霜，可使系统制冷量与冷负荷相适应，达到节能的效果。据有关资料统计，自动控制与手动操作相比，可节约能耗10-15%左右。
冷库自动控制系统的节能规划应该从以下几个方面考虑：
（1）、变蒸发温度控制
冷库温度的控制多是以库内空气温度为控制对象，对蒸发温度往往不作调节，蒸发器的实际传热温差是系统运行的自我平衡点，实际上难以达到好的节能效果，只有把蒸发温度的调节和库温控制结合起来，辅以压缩机自动能量调节，才能达到满意的节能效果。
（2）、根据冷负荷冷风机开启台数
制冷系统的蒸发器和制冷压缩机都是按契合最高负荷需要匹配的，根据被控制参数的变化设置累进制能量调节，使系统投入的制冷能力与冷负荷相匹配，避免装备或系统的频繁启仃。
（3）、设定合适的控制精度
不同的库存商品和不同的贮存期都有不同的库房温度及其控制精度要求。从节能的角度出发，只要不影响商品的品质，库房温度宜取高不取低、控制精度宜取低不取高，不必偏面谋求过低的库温和高精度控制。
（4）、蒸发器按需融霜
由于季节和制造运营的变化，即使在相同的运转时间内结霜量也是不同的，定时融霜和累计定时融霜都不可避免出现融霜滞后或过频的现象发生。同时，为了确保融霜效果规划时按最不利条件设置融霜时间，导致大部分融霜过程带入的热量过多。
冷风机按需融霜，需要有可靠的霜层传感器或差压变送器，感知最佳的融霜时间，由温度控制器控制融霜时间，防止过多加热。
（5）、变频技艺的运用
利用变频技艺，达成制冷压缩机、冷风机、水泵的能量调节，使系统制冷能力与冷负荷相匹配，达到节能运行的目的。
3.8、大空间立体冷库
近几年，南昌海通食品融团、南昌祐慷融团、宁波远东冷藏公司、伊利融团、蒙牛融团等先后建设了多座高货位立体自动化冷库，其库内装卸和堆垛作业达成了机械化或自动化及库温控制、制冷装备运行也全部达成自动化。
大空间立体冷库制冷系统规划要注意以下几点：
• ⑴、很大的单体冷藏空间，层高越来越高，可能会达到30至40米，在一定条件下，货物区域可以利用空气温差达成自然对流换热；
• ⑵、单位冷负荷较普通冷库低，库内空气循环倍率低，冷负荷不能选用估算的方式；
• ⑶、高位货架和支架，可能会阻碍气流分布，冷风机和风道系统布置要和库内货位布置方式结合起来考虑，并且不阻碍库内机械（装备）或自动传输系统的作业；
• ⑷、无过道式移动货架的运用，最大限度地增加了空间利用率；
• ⑸、库温控制、制冷系统运行自动化，能随时给予库存货物的品名、数量、货位和库温履历（历史温度曲线）；
• ⑹、维护结构冷负荷所占比例小，节能并降低投资成本。
3.9、低品位热能的利用
制冷系统运行中排放出大量的低品位热能，对其加以利用也是节能的关键措施。核心涵盖：
⑴、压缩机排气热的利用；
⑵、冷风机冲霜回水利用。
三、结束语
物流冷库作为冷库必须契合商品的冷藏要求，同时作为冷链物流的节点必须适合物流的使用、运营、管理要求。进行规划之前必须对业主的要求、期望以及使用、管理方式有充分得知悉，使规划更加贴切于实际使用。规划中节能环保是永远的主题，没有最好的冷库，只有最适用的冷库。
南昌瑞丰制冷装备有限公司（规划部）
