冷庫的電氣設計

謝京紅

摘要：本文圍繞新出版的《冷庫設計規范》GB50072-2001，對冷庫的電氣設計及相關技術進行了探討。

關鍵詞：冷庫、設計規范、電氣設計

與經濟發達國家相比，我國的冷庫技術無論在觀念上還是設備配置上都存在著較大差距。例如，國外很少建多層冷庫，一般為單層庫，目的是縮短運貨時間；月臺通常為封閉式，以防止冷藏鏈斷鏈，影響貨物(特別是食品)的質量；庫房內部自動化程度較高，貨架可調；制冷機組與冷間一對一設置，便于溫度控制。但在國內，由于占地限制、冷藏車規格不統一、國內自控產品質量較差等因素的制約，冷庫多為多層結構、敞開式月臺，設備以手動和半自動控制為主。

本文圍繞新出版的《冷庫設計規范》GB50072-2001(以下簡稱新規范)，結合筆者在冷庫方面的實踐經驗，探討對冷庫電氣設計的體會。

氨壓縮機房環境歸類

氨氣屬弱腐蝕性介質，比空氣輕，當大氣相對濕度較高時，對電氣設備及管線有明顯的腐蝕。氨氣的爆炸極限為15.5％～27％。根據《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB50058-92中的第2.2.1條，氨壓縮機房的爆炸性氣體環境危險區域劃分為2區，另根據《建筑設計防火規范》GBJl6-87中的第3.1.1條，氨壓縮機房的火災危險性分類為乙類。因此，在氨壓縮機房的設計中要考慮機房的通風和設備的防腐防爆。

氨壓縮機房電氣設備的布置

關于氨壓縮機房控制室的設置，在新規范中是作為減少工人接觸噪聲時間的措施之一，并在第4.7.4條的條文說明中指出，控制室應視作氨壓縮機房本身的一個組成部分。筆者認為這種提法欠妥。新規范第7.2.2條中提到，在正常運行中會產生火花的動力啟動控制設備不應布置在氨壓縮機房中，按照上述解釋，這些啟動設備必須設置在控制室以外的房間。但從實際工藝操作和維護的角度來看，顯然不合理，并給設計造成困難。控制室應視作氨壓縮機房不可缺少的附屬用房，它在氨壓縮機房電氣設備的防腐防爆中所起的作用不可低估，與氨壓縮機房的工藝要求也密切相關，不能簡單地歸屬于氨壓縮機房范疇，也不能獨立于氨壓縮機房而存在。

此外，《建筑設計防火規范》GBJl6-87中第3.4.9條規定，乙類廠房的分控制室可毗鄰外墻設置，并應用耐火極限不低于3h的非燃燒體墻與其他部分隔開；第3.2.7條及相應條文說明中也指出，氨壓縮機房的配電所為觀察設備、儀表運轉情況，允許在配電所的防火墻上設置非燃燒體的密封固定窗。筆者認為，氨氣是具有強烈刺激性氣味的氣體，泄漏時易被發現，一般聚集于機房上部，而機房通風狀態良好，有人值班，當機房內設置氨氣濃度測量裝置使空氣中氨氣最高濃度不超過爆炸下限值10％時，氨壓縮機房也可劃為非爆炸危險區域(《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB50058-92中第2.2.2條規定)。結合上述規定和工藝上觀察與操作方面的要求，筆者認為可以將氨壓縮機房控制室設在氨壓縮機房和變配電房之間，以達到操作與配線方便的目的，室內設有直通室外的疏散門，在控制室與氨壓縮機房之間的防火墻上設置非燃燒體的密封固定觀察窗，以及開向氨壓縮機房的帶自閉器的防火門。氨壓縮機房內除必須就地安裝的電氣設備(如照明燈具、液位計、壓力表、斷水繼電器和氨壓縮機緊急停車按鈕)外，其余動力控制啟動設備、燈具開關、呼叫設備及銅接點易受氨氣腐蝕的溫度遙測、記錄儀表等均設在控制室內。這樣既便于設備維護，也滿足了工藝對氨壓縮機房操作上的要求。

負荷等級

新規范中，考慮到降低停電時的經濟損失，對于公稱體積超過2500m³的冷庫均要求按二級負荷供電，自備電源必須滿足冷庫保溫的需要。氨壓縮機房防爆事故排風機、電梯、消防水泵等均歸屬于冷庫的二級負荷，且電梯與消防水泵不應與其他負荷共用同一路電源。此外還規定，當冷庫采用雙電源供電時，消防水泵應雙路供電，末端自投。對此筆者也有一些不同觀點。

冷庫常采用自備發電機作為二級負荷的備用電源。根據供電部門的規定，由供電局單一電源供電，另有自備發電機作為備用電源者，均稱為雙電源用戶。因此，采用自備發電機作為備用電源的冷庫，消防泵均得采用末端電源自投，盡管提高了消防泵供電線路的可靠性，但對于電源末端互投量不多的冷庫工程，既增加了配電系統的復雜程度，也造成配電回路、配電設備及建筑面積上的浪費。

由于種種客觀因素的限制，冷庫的高度一般不超過24米，為單、多層工業建筑，冷庫內不存在一級負荷。根據《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16-92以及《建筑設計防火規范》GBJl6-87中的相應規定及條文說明，對這類建筑的消防用電設備僅要求采用單獨的供電回路，自成體系，當火災發生時切斷生產、生活用電后，仍能保證消防用電。所以筆者認為，冷庫消防水泵完全可以采用單獨回路供電，但新規范在這點上并未作詳細解釋。

冷庫照明及線路敷設

冷庫與其他建筑的不同主要體現在設備房和冷間。

設備房是冷庫的中樞。停電保溫時除一部分氨壓縮機停機外，其余設備幾乎都處于運行投入狀態，所以設備房照明應按二級負荷考慮。而且設備房在停電時要進行倒閘操作和閥門操作，需適當設置自帶電池的燈具，應急時間不少于30分鐘。氨壓縮機房層高較高，照度為50～75lux，新規范要求采用防爆熒光燈，操作平臺處可選擇防爆白熾燈。氨壓縮機房內照明線路采用截面不小于1.5mm²的銅芯絕緣電線，根據以往腐蝕性環境中線路敷設經驗，一般不采用暗配線，而是穿鋼管明敷，這樣便于管線維護。

冷庫冷間低溫潮濕，照度要求不低于20lux，采用防潮型白熾燈具，外殼防護等級為IP54。目前，由于國內冷庫冷間內自動化程度不高，工作人員在融霜及堆貨時有觸及燈具的可能，為了提高人身安全，也為了不影響貨物的質量，冷間內燈具必須加防護罩，且應布置在頂排管的兩側。冷間內燈具控制開關集中裝于該冷間門外遠離門口的干燥場所，以避開進出貨時內外空氣冷熱交換而產生的凝水。由于橡皮絕緣電線電纜耐低溫性能好，溫度低于0℃的冷間內電氣線路必須采用銅芯耐低溫橡皮絕緣電纜明敷，濕度高于0℃的冷間，如果線路明敷設，可采用銅芯全塑電纜，如果穿管暗敷，必須采用銅芯橡皮絕緣電線，穿線管兩端要密封。SELV回路在冷庫中的應用冷庫冷間不同于一般的潮濕環境。溫度低于0℃的冷間，內部金屬構件如頂排管、支架等容易結

霜；溫度高于0℃的冷間，由于儲存品種的要求往往濕度較高容易凝水，并且不能完全保證工人工作時不觸及燈具，所以這種場所應屬于有特殊觸電危險的用電場所。參照新規范《工業企業照明設計標準》GB50034中第7.1.2條規定，冷間內燈具安裝高度等于或低于2.2米時，應采用AC24V安全電壓(SELV)供電。筆者建議，此場所照明均采用AC24V電壓供電較妥。

IEC標準中對SELV回路尚無定論，本文中稱為安全特低電壓回路，是電源隔離回路中的一種。電源隔離回路要求在有多臺設備時，設備之間作不接地的等電位聯結，以防止兩臺設備不同相碰殼時造成的觸電危險。在我國，電氣產品的額定值在干燥場所規定為36V，潮濕場所為24V，水下為12V及6V。因此，像冷庫冷間這樣的場所，采用24伏電壓供電是十分必要的。

新規范中將24V電壓稱為安全電壓。既然是安全電壓，其電源(包括變壓器)就必須符合安全電源的要求。只有采用雙重絕緣或有接地金屬屏蔽層的安全變壓器，才能符合安全電源的要求，這在《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16-92中第14.3.9條已有規定，同時還必須滿足第14.3.5要求，即SELV回路及回路上設備外露可導電部分禁止直接或間接接地。這一點與新規范中規定的燈具金屬外殼均應接保護線(PE線)存在矛盾。

采用SELV回路，除要求采用防直接接觸帶電體的保護措施外，還要求回路和用電設備導電外殼與有接地設備及金屬構件之間的絕緣性能要好，在冷庫這種特殊環境中比較困難，還有待解決。

目前，有些冷庫采用普通變壓器以獲得50V以下的電壓，但這種回路已不能稱為安全超低壓回路，可以看作“功能性超低壓回路”，IEC標準中稱之為PELV回路。它需要采用其他措施來保證用電安全，要求變壓器二次側應進行接地，且一次側應裝設具有自動切斷電源的保護，這樣當回路中一相碰殼時會形成短路，由一次側保護電器切斷電源。在實際運用中，筆者還是認為冷間內采用功能性超低壓供電是比較可行的，但這與新規范的要求不一致。

其他設計

1呼叫系統

冷庫的呼叫系統是為了防止人員被誤關在冷間內而設置的，其控制原理包括呼叫、呼叫確認、呼叫回應和呼叫解除幾部分。新規范中沒有要求冷庫必須裝設呼叫系統。由于現在的冷藏門有較大改進，在庫內可以方便地開啟，因而可根據需要進行設計。但如果安裝有呼叫系統，冷間內門上方要設置常明燈。

2貨梯電源

工程建設標準強制性條文的房屋建筑部分第3-5.1頁規定，電梯電源應專用，機房照明電源與電梯電源分開。按負荷的重要性，筆者將貨梯主機電源和橋箱的照明、報警、通風電源，歸為電梯電源從變配電所低壓配電屏單獨引出電源，貨梯機房照明、空調、插座電源和并道插座、照明電源另從照明回路引出。

其他方面如氨壓縮機房防爆事故排風機過載保護宜作用于信號而非斷開主回路，閣樓層不得裝設電氣線路，控制室內應設消火栓信號報警裝置等在新規范中已有詳細說明。

冷庫的設計往往涉及到許多相關技術，有待進一步完善。希望有更多的專家和設計者介入冷庫技術的研究，盡快使我國的冷庫技術與國際接軌，提高我國冷鏈物流的水平。

此外，筆者還感到，目前設計規范的種類太多，更新時間不定，重復條例較多，難免出現不一致的情況。如果合并規范，將冷庫規范中專業性較強的條例作為其中的一個章節，或統一制成光盤，定時升級，使設計者便于查找，也許有利于促進設計質量的提高。