鄭建平

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 廣州 510010）

0 引言

冷鏈物流是指將物品或產(chǎn)品從生產(chǎn)地運(yùn)送到消費(fèi)地的過(guò)程中，通過(guò)特殊的冷鏈設(shè)備和系統(tǒng)來(lái)保證溫度和濕度的控制，以確保物品的質(zhì)量和安全，是運(yùn)輸和存儲(chǔ)溫度敏感產(chǎn)品的物流系統(tǒng)［1］。冷鏈物流建筑是指專(zhuān)門(mén)為存儲(chǔ)和處理溫度敏感產(chǎn)品而設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)建筑物，也稱(chēng)冷庫(kù)，通常以保持-20～8 ℃之間的溫度，確保存儲(chǔ)產(chǎn)品的制冷和安全，是冷鏈物流中重要的節(jié)點(diǎn)設(shè)施［2］。由于冷鏈物流在保障食品安全、降低損耗、延長(zhǎng)貨物保鮮期等方面具有重要作用，因此各國(guó)政府紛紛出臺(tái)了相關(guān)政策，促進(jìn)冷鏈物流的發(fā)展。我國(guó)在十四五規(guī)劃中明確提出了加大對(duì)食品安全和冷鏈物流的監(jiān)管力度，推行“冷鏈物流三年行動(dòng)計(jì)劃”，鼓勵(lì)企業(yè)提升冷鏈物流設(shè)施和技術(shù)水平，加強(qiáng)食品溯源和質(zhì)量控制等方面的建設(shè)。

主動(dòng)式建筑是指在建筑設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)的全壽命周期內(nèi)，通過(guò)建筑的可感知和可調(diào)節(jié)能力，實(shí)現(xiàn)健康舒適、節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)的綜合平衡，促使使用者身心愉悅的一種建筑［3］。在冷鏈物流建筑中，主動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)策略是關(guān)鍵因素之一，可以有效地降低能源消耗、提高運(yùn)行效率、保障冷鏈貨物品質(zhì)。本文以廣州南沙國(guó)際物流中心（南區(qū)）項(xiàng)目為例，以主動(dòng)式建筑理念為基礎(chǔ)探討現(xiàn)代冷鏈物流建筑設(shè)計(jì)策略，為新一代冷鏈物流建筑設(shè)計(jì)提供一種思路，為探索主動(dòng)式建筑理念在冷鏈物流建筑中的應(yīng)用提供重要的理論與實(shí)踐價(jià)值［4］。

1 設(shè)計(jì)策略

1.1 主動(dòng)性設(shè)計(jì)

冷鏈物流建筑需要主動(dòng)性設(shè)計(jì)，通過(guò)主動(dòng)感知和調(diào)節(jié)，利用先進(jìn)的建筑技術(shù)和設(shè)備，以最小化的能耗和環(huán)境影響實(shí)現(xiàn)最佳的運(yùn)營(yíng)效果。主動(dòng)性設(shè)計(jì)包括優(yōu)化建筑朝向和布局，合理選用建筑材料，采用智能控制系統(tǒng)等手段，實(shí)現(xiàn)高效能源利用和舒適的室內(nèi)環(huán)境。主張建筑的適應(yīng)性，并引導(dǎo)使用者的行為來(lái)影響舒適、能源和環(huán)境性能［5］。

1.2 舒適性設(shè)計(jì)

為了保證冷鏈物流建筑內(nèi)員工的舒適性，其建筑需要采用適當(dāng)?shù)耐L(fēng)、天然采光、照明、熱濕環(huán)境等，并在建筑使用階段建立監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)室內(nèi)和室外環(huán)境參數(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，同時(shí)注意噪聲等級(jí)和隔聲性能的控制，確保內(nèi)部環(huán)境的安靜、穩(wěn)定和舒適。

1.3 能源設(shè)計(jì)

冷鏈物流建筑需要采用能源節(jié)約設(shè)計(jì)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率，減少對(duì)環(huán)境的影響。具體措施包括采用高效的制冷系統(tǒng)和隔熱材料，優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷橋設(shè)計(jì)，利用可再生能源，并優(yōu)先采用自然通風(fēng)降溫技術(shù)等。

1.4 環(huán)境設(shè)計(jì)

冷鏈物流建筑需要在保證生產(chǎn)和工作需要的前提下，盡可能減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。具體措施包括采用環(huán)保材料，減少?gòu)U水、廢氣、廢棄物的產(chǎn)生和排放，采用可持續(xù)建筑技術(shù)（BIM、裝配式、模塊化等），開(kāi)展污染治理和環(huán)境監(jiān)測(cè)等。

2 設(shè)計(jì)實(shí)踐

2.1 工程概況

某項(xiàng)目位于廣州南沙區(qū)龍穴島港口碼頭前端堆場(chǎng)區(qū)，功能定位為臨港分配樞紐型冷庫(kù)功能的綜合性冷鏈物流基地，其主要功能是物流冷庫(kù)［3］。地塊規(guī)劃建設(shè)用地面積15 萬(wàn)m2，由6 棟地上8 層和地下1 層的冷庫(kù)組成，總建筑面積為60 萬(wàn)m2，其中一期建筑面積為30 萬(wàn)m2（見(jiàn)圖1）；一期工程冷庫(kù)庫(kù)容22.7萬(wàn)t，總庫(kù)容45.4萬(wàn)t。規(guī)劃著力創(chuàng)建一個(gè)有標(biāo)志性意義的建筑群體，突破傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)類(lèi)建筑形象；打造既要有強(qiáng)烈的時(shí)代特征，又有濃郁地方特色和文化內(nèi)涵的港口建筑；力求在滿足各項(xiàng)規(guī)劃條件的基礎(chǔ)上，利用港口建筑語(yǔ)匯加以概括與升華，與環(huán)境和諧對(duì)話；同時(shí)將港區(qū)的活力投射到未來(lái)，創(chuàng)造一個(gè)具有自己獨(dú)特身份的港口冷鏈物流基地場(chǎng)所。

圖1 港區(qū)視角鳥(niǎo)瞰圖Fig.1 Bird's-eye View of the Port Area

2.2 規(guī)劃階段

該項(xiàng)目具有天然的地理位置優(yōu)勢(shì)，地塊位置前端是港區(qū)碼頭堆場(chǎng)區(qū)，場(chǎng)地后方依托港口鐵路和公路運(yùn)輸方式，實(shí)現(xiàn)多式聯(lián)運(yùn)模式的物流系統(tǒng)（見(jiàn)圖2），以快速高效地進(jìn)行貨物轉(zhuǎn)運(yùn)。為充分利用項(xiàng)目區(qū)位優(yōu)勢(shì)，以提高項(xiàng)目能源利用效益為目的，在規(guī)劃階段就引入主動(dòng)式建筑理念，進(jìn)一步把握建筑的適應(yīng)性，優(yōu)化能源和環(huán)境的適變性，主要從以下2個(gè)方面進(jìn)行分析。

圖2 多式聯(lián)運(yùn)的冷鏈物流場(chǎng)地模型Fig.2 Model of Multimodal Transportation Cold Chain Logistics Site

2.2.1 建筑布局與造型

該項(xiàng)目采用因地制宜的設(shè)計(jì)手法，引入“場(chǎng)”的設(shè)計(jì)理念弱化港區(qū)冷藏箱堆場(chǎng)與園區(qū)的功能界限，增強(qiáng)園區(qū)與堆場(chǎng)、庫(kù)房與庫(kù)房之間的聯(lián)系，有機(jī)的將堆場(chǎng)集裝箱體塊與建筑體塊布局融合起來(lái)（見(jiàn)圖3）。建筑布局：總體布局遵循港口堆場(chǎng)的秩序感，以冷庫(kù)單體建筑最大占地面積為標(biāo)準(zhǔn)一字排開(kāi)，同時(shí)建筑間距控制最小的13m 防火要求；為適應(yīng)港區(qū)碼頭前端的繁忙貨運(yùn)流線，建筑的長(zhǎng)邊朝向港口裝卸碼頭。建筑造型：利用港口的集裝箱特質(zhì)語(yǔ)匯，通過(guò)不同的角度去刻畫(huà)集裝箱的體量，上部通過(guò)簡(jiǎn)潔明了的豎向線條重塑集裝箱的體量感，下部通過(guò)橫線的穿孔鋁板去表達(dá)集裝箱輕盈的感覺(jué)，整體建筑體量層次分明，形成一種強(qiáng)烈的咬合關(guān)系，與場(chǎng)地周邊環(huán)境和諧對(duì)話。

圖3 港區(qū)堆場(chǎng)與園區(qū)場(chǎng)地界限融合Fig.3 Fusion of the Boundary between the Port Yard and the Park Site

2.2.2 再生能源利用規(guī)劃

再生能源利用方面，該項(xiàng)目利用冷庫(kù)單體占地面達(dá)1萬(wàn)m2的優(yōu)勢(shì)，在一期工程的3棟冷庫(kù)屋頂，規(guī)劃了屋頂太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，以補(bǔ)充日間電氣系統(tǒng)的用電需求。同時(shí)，該項(xiàng)目與相鄰地塊物流園區(qū)共同建設(shè)集中污水處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境和諧友好。

2.3 建筑設(shè)計(jì)階段

在建筑設(shè)計(jì)階段，主要任務(wù)是確定冷鏈物流建筑的功能需求、外觀、制冷工藝、空間布局和建筑物結(jié)構(gòu)等要求，通過(guò)各專(zhuān)業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)將設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)化建筑實(shí)體，涉及冷庫(kù)各個(gè)方面，如基礎(chǔ)、墻體、屋頂、門(mén)窗、隔熱、保溫、制冷設(shè)備等設(shè)計(jì)和構(gòu)造。在此階段以提升建筑空間利用率、及加強(qiáng)適應(yīng)性、舒適性、節(jié)能環(huán)保為目的，主動(dòng)式建筑理念主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面。

2.3.1 功能布局：主動(dòng)優(yōu)化月臺(tái)、穿堂、冷藏間、制冷機(jī)房布局，提升空間利用率

該項(xiàng)目的建筑設(shè)計(jì)考慮需滿足港口高效物流交通、海關(guān)查驗(yàn)等功能需求，因此在平面功能布局方面，舍去傳統(tǒng)冷鏈物流建筑“一字型”單側(cè)月臺(tái)平面布置，調(diào)整為“工字型”［6］控溫穿堂雙側(cè)進(jìn)出貨月臺(tái)的平面布局（見(jiàn)圖4），不僅可以滿足港口冷鏈物流高周轉(zhuǎn)需求，同時(shí)這個(gè)控溫穿堂也構(gòu)建了降低能耗的腔體空間。為達(dá)成高效的貨物周轉(zhuǎn)效益，樓層間采用垂直貨梯和貨物提升梯組合的垂直貨物運(yùn)輸系統(tǒng)。為減少震動(dòng)和噪音的影響，考慮設(shè)備管理和維護(hù)因素，采用集中設(shè)置制冷機(jī)房布局，并靠近一期工程負(fù)荷中心［7］。為使不同溫度區(qū)域的貨物得到合理儲(chǔ)存和管理，從而提高冷庫(kù)的使用效率，該項(xiàng)目高低溫區(qū)采用豎向樓層分部的方式進(jìn)行劃分，地下室冷藏間設(shè)計(jì)溫度0～10 ℃，地上部分由設(shè)計(jì)溫度為-23 ℃冷凍間和5 ℃穿堂組成；考慮地下室層高和建設(shè)成本的綜合指標(biāo)，地下室以2層貨架為主的空間布置，地上部分冷藏間以堆碼為主的空間布置，從而增加貨物的儲(chǔ)存密度，提高庫(kù)房利用率［8］。

圖4 “工字型”穿堂平面布局Fig.4 Plan Layout of "I-shaped" Corridor

2.3.2 建筑立面：把握主動(dòng)性建筑設(shè)計(jì)的多樣性，增強(qiáng)建筑的適應(yīng)性

建筑主要立面上采用淺色或白色的集裝箱凹凸豎向線條分隔的手法，不僅能形成豎向遮陽(yáng)構(gòu)件，增加圍護(hù)墻的遮陽(yáng)面積；這些豎向構(gòu)件通過(guò)雙層墻體空腔的做法，減少太陽(yáng)輻射熱而降低圍護(hù)墻體的導(dǎo)熱系數(shù)，并利用這些墻體空腔將屋頂雨水和樓層排水管一同考慮隱藏布置。局部立面的制冷工藝管道圍護(hù)材料采用穿孔鋁板（見(jiàn)圖5）降低熱輻射，一方面尋求輕盈立面與港區(qū)堆場(chǎng)堆疊特征的呼應(yīng)關(guān)系，另一方面也保證工藝管道的通風(fēng)散熱需求。為適應(yīng)港口氣候，增強(qiáng)建筑的適應(yīng)性，建筑立面飾面材料主要是淺灰色或白色真石漆為主，深灰色面磚為輔。

圖5 穿孔鋁板的靈活運(yùn)用Fig.5 Flexible Application of Perforated Aluminum Panels

2.3.3 能源設(shè)計(jì)：充分重視能源利用，加強(qiáng)環(huán)境友好設(shè)計(jì)

冷鏈物流建筑的電氣系統(tǒng)是一個(gè)主要的能耗來(lái)源，合理調(diào)整電氣設(shè)備的功率和運(yùn)行時(shí)間，能有效的降低能耗。該項(xiàng)目利用夜間電價(jià)峰谷時(shí)段的低谷段進(jìn)行冷庫(kù)制冷機(jī)房的制冷壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器等高負(fù)荷用電；利用可再生能源屋頂太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，補(bǔ)償日間制冷末端冷風(fēng)機(jī)組、叉車(chē)和常規(guī)照明等用電需求，以降低建筑運(yùn)營(yíng)能源消耗。

制冷工藝方面，本著環(huán)境友好的設(shè)計(jì)理念，從規(guī)模、環(huán)境、制冷效率和能源等角度考慮，該工程制冷采用氨+二氧化碳的復(fù)疊式制冷系統(tǒng)：分為為低溫級(jí)和高溫級(jí)兩部分，低溫級(jí)的冷凝熱由高溫級(jí)帶走，二氧化碳作為低溫級(jí)制冷劑，氨作為高溫級(jí)制冷劑；二氧化碳作為制冷劑或載冷劑負(fù)責(zé)冷藏間低溫區(qū)（-23 ℃）降溫，乙二醇載冷劑負(fù)責(zé)地下室和穿堂高溫區(qū)（0～10 ℃）降溫，能源利用率得到很高的提升。從安全角度考慮，氨都控制在制冷機(jī)房，并控制氨的充注量小于現(xiàn)行《冷庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：GB 50072—2021》40 t 的上限要求。

2.3.4 材料與構(gòu)造：加強(qiáng)能源節(jié)約和環(huán)境設(shè)計(jì)，提升建筑舒適性

對(duì)于冷鏈物流建筑，應(yīng)該選擇具有高效保溫和隔熱性能的材料，如聚氨酯（導(dǎo)熱系數(shù)＜0.022 W/mk）、擠塑聚苯板（導(dǎo)熱系數(shù)＜0.023 W/mk）、隔汽層等。為適應(yīng)南方夏熱冬暖氣候，該項(xiàng)目屋頂?shù)谋馗魺岵捎镁郾桨甯魺岷图芸胀L(fēng)空氣層相結(jié)合的方式，高效的降低屋面輻射熱的傳導(dǎo)。為減少跑冷的功能性門(mén)洞口的熱濕交換，避免產(chǎn)生冷結(jié)水遇冷結(jié)成霜或者冰，門(mén)口配備快速卷簾門(mén)設(shè)備和類(lèi)似門(mén)斗的功能空間，可以進(jìn)行快速阻斷跑冷效果；傳統(tǒng)冷庫(kù)一般不注重員工工作環(huán)境的舒適性，簡(jiǎn)單粗暴的進(jìn)行高低溫空間劃分，為改善這一現(xiàn)狀，該項(xiàng)目通過(guò)合理設(shè)置過(guò)渡區(qū)域［9］，如門(mén)斗、緩沖走道等，進(jìn)而優(yōu)化熱環(huán)境背景條件，為工作人員創(chuàng)建間歇休憩的舒適室內(nèi)熱環(huán)境，提高員工的舒適感和生產(chǎn)效率。

2.4 建筑使用階段

該項(xiàng)目的主動(dòng)式建筑理念應(yīng)用除了在規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)階段外，在建筑使用階段，以?xún)?yōu)化能源利用靈活性和建筑空間利用高效性為原則，需考慮建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)溫度、濕度、氧氣和二氧化碳等參數(shù)，還需靈活應(yīng)對(duì)客戶的倉(cāng)儲(chǔ)需求，同時(shí)定期對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和檢修，以確保設(shè)備和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.4.1 溫度控制

冷庫(kù)的主要功能是控制溫度，確保貨物在安全溫度范圍內(nèi)。因此，在使用階段需要考慮溫度控制系統(tǒng)的可靠性和高效性，以及系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和監(jiān)測(cè)功能等，并形成可視化數(shù)據(jù)展示。該項(xiàng)目冷藏間針對(duì)不同類(lèi)型的冷藏品在溫度可調(diào)范圍內(nèi)，進(jìn)行低能耗的溫度調(diào)節(jié)，在控溫穿堂中也能進(jìn)行一些初加工作業(yè)，并保證貨物的冷藏品質(zhì)；考慮港口濕熱環(huán)境，采用夏季空氣調(diào)節(jié)日平均溫度［10］。

2.4.2 空間利用

冷庫(kù)空間的利用率對(duì)于運(yùn)營(yíng)效益和貨物儲(chǔ)存量有很大的影響，需要在使用階段考慮如何合理規(guī)劃冷庫(kù)空間，考慮貨物進(jìn)出的流線和儲(chǔ)存方式等。該項(xiàng)目使用貨梯和提升機(jī)組合式垂直運(yùn)輸系統(tǒng)、移動(dòng)式貨架等，靈活應(yīng)對(duì)冷藏貨物的空間需求。

3 結(jié)語(yǔ)

主動(dòng)式建筑理念在冷鏈物流建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用，可通過(guò)采用適當(dāng)?shù)慕ㄖO(shè)計(jì)、建筑構(gòu)造、建筑材料和系統(tǒng)集成等手段，相互協(xié)調(diào)，主動(dòng)調(diào)節(jié)和控制建筑內(nèi)外環(huán)境，以提高建筑的能效性和舒適性，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化能源利用、空間利用及提高舒適性、安全性、環(huán)保節(jié)能等效果，對(duì)于推動(dòng)冷鏈物流可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。