粮食仓房的气密性分析

2016-05-02陶金亚张来林黄浙文渠琛玲李建锋李超彬

现代食品 2016年16期

◎陶金亚，张来林，黄浙文，渠琛玲，李建锋，李超彬

（1.河南工业大学粮油食品学院，河南郑州 450001；2.中央储备粮三亚直属库，海南三亚 572000）

气密性是指粮食仓房对气体的密封性能[1]。长期以来我国对粮仓的气密性的重视程度不够，既无提高仓房气密性的措施，又无仓房气密性检测标准，导致建成的大部分仓房的气密性极差。目前，一些储粮害虫对磷化氢的抗性达到数十倍甚至上百倍，除熏蒸操作不合理外，在很大程度上与仓房气密性差有关。仓房气密性不仅与仓房结构有关，还关系到储粮技术的应用效果和储粮成本。仓房具有良好的气密性是进行安全储粮的前提条件[2]，在仓房设计与使用过程中，必须高度重视仓房的气密性能。

1 粮仓气密性与储粮的关系

1.1 仓房气密性差增加害虫治理的难度

杀灭粮堆中害虫的主要方法有气调缺氧储藏、化学熏蒸杀虫等，其应用前提是仓房拥有良好的气密性。若仓房气密性差，则需对仓房进行气密性改造或用薄膜对粮堆进行密闭。仓房的气密改造或粮堆密闭不仅加大保管员的工作量，且操作繁琐，还大大增加了储粮成本。

如2008年，三明库因21号仓的气密性差，对粮堆进行气囊单面密封，但未达到理想的充氮杀虫效果，中间补气数次，同时增加了操作工作量和储粮成本[3]。在熏蒸杀虫时，仓房气密性差会导致磷化氢气体泄漏严重，在熏蒸期间需要反投药，磷化铝用量也由最初的10余kg增加到现在的70～80 kg，既增加了害虫治理的难度[4]，又费财费力。

1.2 害虫抗性的产生

磷化氢以其高效低残留、制作容易、操作简便、价格低廉的优点成为当前仓储业的王牌熏蒸杀虫剂。然而在长期使用过程中，害虫对磷化氢产生了很强的抗药性，杀虫效果也大受影响。害虫抗性的产生除与害虫品种、长期大量单一使用熏蒸剂有关外，还与仓房的气密性有很大关系。

长期以来，平房仓一直是我国储粮的主要仓型，但所建仓房的气密性大多较差[5]，在熏蒸杀虫时仓内熏蒸气体泄漏较快。为达到熏蒸杀虫目的，多数粮库盲目加大药剂用量，使熏蒸仓内的毒气浓度在短时间内过高。自身保护性使害虫在刚接触高浓度毒气时会出现短暂的保护性昏迷，待仓内磷化氢浓度降低后害虫苏醒。久而久之，周期性大剂量的熏蒸筛选出了抗性极强的害虫品系[6]。刘朝伟[7]、禹建辉[8]、曹阳[9]等人都测定到极高抗性品系的害虫，如米象、谷蠹和赤拟谷盗等都属于较强抗性的储粮害虫。

1.3 仓房气密性影响熏蒸与气调杀虫的效果

熏蒸杀虫效果与粮堆内熏蒸剂的浓度和有效浓度的维持时间有关，遵循赫博尔规则（Cn×t=K，K是害虫达到某死亡率时的常数，指数n是毒力系数）。磷化氢的指数n值小于1，故从表达式可知延长熏蒸时间t比提高浓度C更重要[10]。实践证明，仓房的气密性不好，即使增大熏蒸剂的剂量，仓内或粮堆内的高浓度熏蒸剂也维持不了几天。熏蒸剂维持时间t与仓房的气密性成正相关，所以仓房气密性直接影响熏蒸杀虫效果[11]。

周长金[12]等曾在安陆库进行了不同气密性仓房熏蒸杀虫试验。试验选取半衰期为78 s的45号仓作为试验仓，半衰期为54 s的49号仓作为对照仓。熏蒸结束后试验仓维持磷化氢浓度在100 mL/m3的天数为25 d，对照仓为16 d；在两仓熏蒸结束30 d后检查，均未发现活虫；6个月后再次检查，试验仓仍无活虫，对照仓主要害虫密度为6头/kg。可见气密性好的仓房熏蒸杀虫效果更好。

1.4 仓房气密性对控温储粮稳定性的影响

在储粮期间，气密性差的仓房在与仓外环境进行气体交换的同时也进行着湿热交换，外界环境中的湿热会在风压差和热压差的作用下，通过墙体、屋顶等处的缝隙渗入仓内，从而影响到粮堆局部的温度与水分含量，若处理不及时则会导致粮堆发热霉变，造成粮食损失。仓房气密性差既破坏了粮堆的储粮稳定性，又会使仓内充氮气调或熏蒸杀虫的气体泄漏，还会受外界高温影响使仓内温度升高，反复充氮、多次补投药剂和延长制冷设备开机时间等做法均会大大增加储粮费用支出。如崇仁国库曾用谷冷机进行粮堆冷却降温试验，三台谷冷机共开机400 h，降温操作后的36 d内，各层粮温回升明显。后检查发现仓房屋顶锡膜开裂，拱板间的缝隙较大。可见，较差的仓房气密性能严重影响控温储粮的效果[13]。

2 国内外粮仓的气密状况与气密标准

2.1 国外粮仓气密性的状况

为保证气调储粮和熏蒸杀虫的效果，国外发达国家对仓房都有各自的气密性要求。

澳大利亚筒仓气密标准为打压后空仓初始压力从2.5 kPa降至1.5 kPa所需时间大于5 min的仓房为气密一级；从1.5 kPa降至0.75 kPa的时间大于5 min的仓房为气密二级；从0.75 kPa降至0.25 kPa的时间大于5 min的仓房为气密三级[14]。联合国粮食及农业组织FAO也推荐使用此标准。

日本对粮仓的气密要求更为严格，筒仓建成后要进行密闭程度审查，在空仓条件下加压到4.9 kPa，20 min后筒仓内压力仍不低于1.96 kPa则认为该仓房气密性合格。

荷兰采用压力衰减法检测粮食筒仓的气密性。筒内压力从2 5 kPa降至1.5 kPa、从1.5 kPa降至0.75 kPa、从0.75 kPa降至0.25 kPa分为3个气密性等级，半衰期均不低于5 min、符合标准的筒仓才能进行熏蒸作业[15]。

2.2 我国粮仓气密性的现状

我国原无明确的仓房气密性标准，在以往仓房建设中，由于认识和经济上的原因忽视了对粮仓气密性的要求。而是在新仓投入使用后，仓储部门再对仓房不合适的部位进行改造。最突出的例子是1998年国家250亿kg的粮仓建设，在设计中未考虑仓房的气密措施，在新仓建好后，相关部门才出台我国新建仓验收的最低气密性标准，即500Pa→250Pa的压力半衰期为平房仓≥40 s，筒仓、浅圆仓≥60 s。对未达到气密要求的仓房，国家增拨费用进行气密性改造，既花钱、又费工、效果还差。我国仓房的气密性普遍较差，在实际生产中粮库只能对熏蒸仓采取薄膜密闭门窗孔洞、气调仓采取大气囊密闭粮面等临时密闭措施，以弥补仓房气密性差的不足，达到熏蒸与气调作业对仓房气密性的最低需求，但操作繁杂、作业费用高。

2010年，国家标准《粮食储藏平房仓气密性要求》（GB/T 25229-2010）颁布，表明我国开始注重仓房的气密性。近几年新建仓房的气密性明显好于以往所建仓房，如余杭区粮库平房仓气密性达到3～6 min，广州南沙库、东莞常平库的浅圆仓气密性达到7～15 min。因此，为提高储粮技术应用效果和降低保管费用，必须提高仓房的气密等级。

2.3 现有粮仓的气密标准

1999年原国家粮食储备局通知下发的《高大平房仓储粮技术规程（试行）》3.3条中规定，平房仓在密闭状态下0.5 kPa初始压力下的半衰期应不小于40 s，浅圆仓、筒仓应不小于60 s。这是当时对新建仓房验收的临时标准，不能作为粮库日常管理中的气密标准。2010年颁布的《粮食储藏平房仓气密性要求》（GB/T 25229-2010）对仓房气密性提出了较高要求，它将仓房分为熏蒸和气调两种用途、整仓密闭和粮堆薄膜密闭两种形式。整仓密闭的气密要求见表1，薄膜密闭粮堆的气密要求见表2。

表1 平房仓整仓密闭的气密等级表

表2 薄膜密闭粮堆的气密等级表

3 提高仓房气密性的途径和措施

3.1 摒弃气密性较差的仓房设计与建造方案

仓房结构不佳是造成仓房气密性差的主要原因，在建筑设计时摒弃一些结构不合理、气密性差的方案是提高仓房气密性的有效途径。

拱板仓的拱板间伸缩缝、拱板与山墙和檐墙的结合部位都是仓房的漏气点且较难处理。但在实际使用中，粮库只能采用粮面薄膜“一面封”或“大气囊密封”的措施解决熏蒸杀虫或气调储粮时仓房气密性差的问题。双层墙体结构在施工时只能粉刷内外墙的外侧，若施工质量不佳，如勾庄库和长乐库的双层墙体平房仓的气密性极差且找不到漏气点，在生产中不得不采用墙面挂膜的方式解决仓墙气密性差的问题。新型多孔墙砖虽有诸多优点，但材质疏松、强度差、透气和透水性好，建成粮仓的气密、隔热和防潮性能都受影响，尤其是在墙体上打孔，导致仓房墙体的防水性、牢固性进一步下降。如原阳库采用多孔砖材质砌墙，建好新仓的气密性极差，气密测试时仓内最大压力不足0.3 kPa且找不到漏气部位，使用时只能采用挂膜方式解决熏蒸的气密问题。

因此，在未较好地解决拱板仓的气密性前，建议粮库不要选用拱板仓；双层墙体结构、多孔砖和粉煤砖等建材无法满足粮仓对储粮性能的要求，建仓时不要选用双层墙体和多孔砖。

3.2 着力建造气密性好的筒式仓

随着人民生活质量的提高，城市发展呈现出土地资源越来越紧张、土地价格与人工成本越来越高、物流需求速度越来越快的趋势。筒式仓具有占地面积小、机械化程度高、大粮堆稳定性好、仓房孔洞少且气密性好等特点，正好能满足这些要求，成为当前新仓建设的主流仓型；而平房仓存在占地面积大、机械化程度低、门窗孔洞多且气密性差等不足，属于逐步减少和淘汰的仓型。纵观发达国家仓型的变化规律和我国20世纪90年代以来仓型变化和不同仓型所占比例的变化规律，可看出浅圆仓已成仓房建设的主流仓型。因此，粮库建仓应选用机械化程度高、气密性好、粮情稳定的筒式仓。

3.3 加强建筑设计与仓储工艺的有机结合

采用薄膜密封仓房的门窗孔洞、进行粮面覆盖的方法使老旧仓房满足熏蒸杀虫或充氮气调的要求，符合当时的国情，不失为一种经济、有效提高仓房气密性的实用做法，在仓储工作中发挥过重要作用。然而在科技飞速发展、国家强大富裕的今天，粮库仍靠薄膜密闭解决仓房的气密性问题说明我国仓房密闭技术尚未提高、与先进仓储工艺相脱节，且人工薄膜密闭还存在着用人多、操作麻烦、劳动强度大、成本高等诸多弊端。另外，凡仓房漏气部位都是由设计不到位、门窗器具选用不合适或施工质量差等原因造成的。因此，建筑设计必须与仓储工艺相结合，设计者要考虑仓储管理的使用，使用者要配合设计者优化仓房的结构，同时还要加大建仓资金的投入、提高仓房设计级别，从仓房结构设计、器具选用上入手，彻底解决仓房气密性差的问题。

3.4 加强仓房建设各环节的管理

建仓是一项系统工程，任何一个环节不到位都会影响到仓房的气密性。第一，要选择专业设计院，粮仓属于特种建筑物，民用设计院不了解储粮特性，无法设计出结构合理的仓房。第二，选用技术过硬的施工队，建造出高质量的仓房，同时招标时要给企业留出赢利空间，避免最低价中标，否则偷工减料、施工质量下降，最终受损失的还是粮库。第三，加大资金投入，选用优质的门窗与器具，切实起到对仓房工艺孔洞的密闭作用。第四，要有一支作风过硬的管理、监理团队，对仓房设计与施工质量的把关最终落在粮库建仓管理人员与监理的肩上，作风要过硬，严格把控建仓的每一环节。

双层墙体漏气，杭州余杭区库将双层墙体合二为一改成单墙体，不仅提高了墙体的气密性，还加强了墙体的隔热性能；同时在建仓过程中充分发挥监理对工程质量的监督作用，对沙浆不饱满的墙体连续推倒重建两次，使施工质量一直保持较优状态，最后建成仓房的压力半衰期达到3～6 min。

山东肥城库[16]的建仓人员精心施工、严格管理，把提高仓房气密性的重点放在仓房施工质量、门窗器具的选购、工艺孔洞的密封处理等方面，所建新仓在0.5 kPa压力下，用薄膜密封门窗的仓廒压力半衰期达到120 s，尤其是未用薄膜密封门窗的仓房，仅靠关闭门窗孔洞，其气密性达到了55 s。由此可见，严格把控施工质量是提高仓房气密性的关键环节。