平房仓的保温隔热和气密性措施研究

2023-08-16崔鹏飞李恩

美与时代·城市版 2023年6期

崔鹏飞李恩

摘要：概述目前为实现低温、准低温储粮对粮仓结构进行优化的几种技术，对其做法、原理和效果进行介绍，分析各个方法的适用范围和特点，对未来粮仓设计和建造提供理论支持。结果表明，提升粮仓围护结构的保温隔热性能和气密性，可有效减少粮仓得热，从而减缓仓内温度上升速度。

关键词：低温储粮；围护结构；保温隔热；气密性

粮食安全是维护国家安全的重要基础，粮食安全问题直接关乎国民经济发展，粮食国家储备是应对各种风险挑战的重要保障。我国是世界第一粮食生产大国和消费大国，为了解决14亿中国人吃饭问题和增强国家对不可预知风险的抵抗能力，我国很早就建立了国家粮食储备体系。国家粮库作为储备粮的储藏建筑，其建筑性能不断更新发展，有效改善了储藏热环境，减少了粮食储藏损耗。随着我国进入新的发展阶段，人民对粮食品质要求更高，所以粮仓储粮不仅要解决粮损问题，还要解决粮食陈化问题。

低温储粮与准低温储粮是绿色有效的储粮方式，能够利用低温解决粮食安全与品质问题，减少储粮损耗，同时保证储粮品质。因此，大力发展并推广低温、准低温新型储粮技术是解决当前储粮问题的重中之重。但是，该技术的推广使用对粮仓建筑性能有更高的要求，当前粮仓建筑仍面临热工性能不佳、气密性差等问题。

对此，本研究拟对我国粮仓常见的问题及相应的技术发展进行梳理总结，从而为未来粮仓设计建造提供理论依据，为低温、准低温储粮技术发展提供支持。

一、粮食仓型发展及其存在的问题

中国粮仓建筑形式的发展可以概括为从传统到现代再到信息化的过程。传统的中国粮仓一般采用木结构、泥土墙壁和糠秕等天然材料进行保温，屋舍呈方形或圆形，顶部向上封闭。明清时期，出现使用青砖砌墙、石基砌体的重要粮仓且规模逐渐增大。20世纪30年代以后，随着混凝土结构材料的引入和成本的降低，粮仓的建筑形式也开始向现代化的方向转变。到了20世纪70年代，我国开始引进苏联粮仓，使得粮仓建筑技术有了较大进展。从20世纪90年代起，我国大力投入，扩建了一大批现代粮仓，有效缓解了粮仓仓容不足的问题，同时粮仓性能大幅度提升，大大降低了粮食储藏损耗。

当前中国粮仓仓型以平房仓为主，平房仓由于造价低、施工难度低、结构安全可靠等特点在全国得到广泛使用。在当前中国总粮仓数中，平房仓占比超过80%。随着建筑科学的发展，研究者逐渐发现了过去建造的粮仓的一些问题，这些粮仓问题主要集中在粮仓的保温、隔热性能和气密性方面。因此，本研究以平房仓为例，重点对平房仓保温、隔热性能和气密性方面的技术发展进行阐述。

二、粮仓保温隔热技术

（一）仓顶保温隔热技术

屋顶在建筑中承担着保温、隔热以及防雨防尘的重要作用，其热性能对建筑的室内热环境影响巨大。粮仓建筑的屋面较大，所以接收的太阳辐射量也较大。研究表明，粮仓屋面是粮仓围护结构的薄弱部位，其保温隔热性能较差，超过八成的热量从屋面传入仓内。粮仓屋面常用的隔热措施有以下幾种：

第一，双层通风屋顶。在粮仓屋面设置双层屋面，下层采用现浇混凝土板，上层可采用预制混凝土檩条或者现浇混凝土顶+瓦屋面等多种形式。上下层屋面之间形成夹层，中间为空气层，空气层两侧的墙面和屋脊部位均开设通风孔，分别作为进风孔和排风孔。空气层与室外环境联通，形成良好的风道，利用通风带走屋面的热量，有利于粮食储藏。

中间通风层原理可分为两种：一是屋面受太阳辐射影响，对屋面空气加热进而形成热压通风，将热量带走，防止热量在屋面聚集，从而减少向室内传递的热量；二是利用风压通风，将外界风通入通风层内，从而带走热量，降低屋面温度。双层通风屋面在我国南北方均适用。陈雁等通过设置平房仓模型，研究了屋面架空层对屋面隔热性能的影响，结果显示，架空层可有效降低储粮温度。

第二，采用高反射率和辐射率的保温隔热涂料。建筑保温隔热涂料利用材料对光的高反射作用使太阳辐射的大部分热量不被屋面吸收，从而减少热量传导，起到隔热的作用。好的反射涂料的热反射率可达85%以上。

粮仓屋顶常用的反射涂料有许多，这些反射涂料一般具有高紫外线反射性能，能够有效降低建筑物表面温度、仓内温度和空调使用频率与能耗，提高储藏环境的安全性。

具体来说：聚苯乙烯避光漆是一种以聚苯乙烯颗粒为主要原材料制成的高反射涂料，其遮盖率和施工耐久性能较好，能够起到良好的保温和防潮作用，而且具有可自我清洁、耐紫外线和耐磨损等特点，使用效果显著。

高效防水反射涂料，则是一种以聚氨酯、丙烯酸酯等为主要成分的反射型防水材料，不仅能有效防水并增强建筑物的抗紫外线能力，也具备优异的耐候性和耐化学性，能够长期承受一些化学物质的侵蚀。

特种环保高反射降温涂料更是具备极强的反射散热功能，采用先进的科技手段改善漏水、腐蚀等现代建筑专业问题。该类涂料的使用效果非常显著，能够有效地降低建筑表面温度、仓内温度和空调使用频率与能耗，从而大大提高储粮的安全性，同时具有经济性。

第三，屋面设置保温隔热层。粮仓常采用阻热性能好的保温隔热材料以增强屋面热工性能，如憎水珍珠岩、聚苯板、挤塑板和发泡聚氨酯等保温材料。

（二）仓壁保温隔热技术

虽然相比于屋顶，粮仓四周的外墙受太阳辐射影响较少，但为有效减少外界环境对仓内储粮环境的影响，粮仓外墙仍需要有一定的热阻和热惰性，充分发挥保温隔热及蓄冷作用。仓壁常见的保温隔热措施有：

第一，仓壁内置保温材料。随着对粮仓外壁保温要求的提高，传统的保温做法已无法满足要求。而一味地增加围护结构砌体的厚度以加大热阻的做法，不但不经济，而且当达到一定厚度时，无法继续有效增加热阻。因此，必须采用增加保温材料的做法以提升热阻。对于粮仓来说，民建中常用的内外保温均有劣势。内保温抹面强度较差，不易与防潮层粘连；外保温又会造成外粉刷层的脱落。因此，粮仓中更适合内置保温层的做法。

具体来说，内置保温的做法就是：将原本一体的墙体改为墙体+保温材料+墙体，少量增加墙体厚度。该做法可以在少量增加工程造价的前提下，将仓壁热阻提升2～3倍，有效增强仓壁的保温隔热性能，从而有助于仓内储粮维持低温环境。

第二，“双层表皮”隔热外墙。“双层表皮”外墙是在原有仓壁上增加一层隔热材料，通常为轻型隔热板材。利用热压效应，具有白天防热和晚上散热的效果，从而降低仓壁得热，降低仓内温度升高幅度。“双层表皮”仓壁具有投资成本低、施工难度低、使用寿命长和使用效果明显的特点。

三、粮仓气密性技术

（一）墙体气密性

在现代平房仓中，平房仓墙体是平房仓围护结构的重要组成部分。墙体的气密性对粮仓气密性影响巨大，墙体的气密性取决于墙体的类型和构造。因此，不同的墙体适合的气密性措施也不同，根据墙体类型，常见的墙体气密性措施有以下几种：

第一，砌体墙。平房仓常用的墙体为砌体墙，由于特殊的施工做法，不会留下脚手架孔和模板孔，因此整仓整体性较好，墙体内墙面是影响墙体气密性的关键因素。

平房仓建筑对墙体的防潮要求较高，在仓内的装粮线以下会做垂直防潮层，所以当防潮材料和构造设置合理，就可以满足气密性要求。在平房仓工程实践中，可使用伸展性更好的防水卷材作为防潮材料，其气密性更优。

第二，壓型钢板墙。压型钢板墙通常仅用于平房仓，由于钢板本身的气密性较好，发生空气渗透的部位通常在钢板的搭接处，仅需在横向搭接和纵向搭接做好气密构造处理即可达到墙体的气密性要求。

第三，现浇混凝土墙。现浇混凝土墙本身整体性较好，如果处理得当即可达到良好的气密性。但目前现浇混凝土在平房仓中应用还不多，如采用该墙体，可以采用钢纤维混凝土等技术提高仓壁的气密性。同时，也可以通过在仓壁内侧增加抹面层，如水泥砂浆等材料，提高仓壁的气密性，如要求更高，还可以在仓壁内涂抹环氧树脂等性能更好的材料。

（二）屋顶气密性

屋顶在平房仓中是占围护结构面积最大的部位，占比超过围护结构表面积的一半。屋顶的气密性取决于屋顶的类型及其构造，气密性差通常是由于屋顶受荷载或温差产生了裂缝。屋顶最薄弱的部位在屋面和墙体的接缝处。常见的屋顶及其气密措施如下：

第一，现浇混凝土屋顶。与现浇混凝土相同，现浇混凝土屋顶如施工处理得当，也可以取得较好的气密性。在平房仓设计中，现浇混凝土通常用于拱板型和双坡板型仓。由于在平房仓中现浇混凝土屋盖跨度较大，建造完成后可能会产生较大的变形，导致出现裂缝而影响气密性。对此，在工程实践中，常使用先张法预应力技术，有效控制屋盖板的形变和裂缝的产生，同时对屋盖板内表面进行气密处理，可使屋顶满足粮仓气密性要求。

第二，预制装配式混凝土屋顶。预制装配式混凝土屋顶是平房仓常用的屋面结构形式之一。它是通过工厂生产、设备化加工、预定成型的方法，将钢筋混凝土压制成大板，并在现场进行组装拼接而成的建材。该材料在建造平房仓时可以有效地提高施工效率和施工质量，也有着轻量化、安全性与耐久性强、易维护的优点。

第三，压型钢板屋顶。压型钢板屋顶如压型钢板墙体一样，其本身的气密性良好，薄弱环节主要是连接处，因此在施工建造中应处理好该部位的气密构造。

（三）接缝气密性

接缝主要指的是平房仓屋顶与墙壁的接缝和墙壁与地面的接缝。接缝漏气的原因是在构件受力方向不同、地基沉降和温度影响下产生形变等，从而造成开裂。对此，需针对不同的裂缝进行不同的处理。

第一，墙体与地面的接缝。要增强平房仓墙体与地面的接缝处的气密性，可以采取以下几种方法：一是做好基础处理；二是合理选择材料，用漆包板或波纹钢板等建筑卷材作为接缝垫。需要注意的是，气密性增强同样也需要考虑受力环境和结构调整等实际情况，同时结合墙体和地面之间的补充支撑进行多角度的解决。

第二，墙体与屋顶的接缝。要增强平房仓墙体与屋顶的接缝处的气密性，可以考虑以下几个方面：一是对接缝进行仔细处理；二是选择合适的密封材料，比如橡胶条、聚氨酯泡沫等密封材料；三是加强结构设计。需要注意的是，为了确保气密性，以上方法必须有机地结合起来，同时针对具体的情况进行适当调整和改进。这样才能够使平房仓达到更好的保温、防水和隔音效果，提高舒适度并延长使用寿命。

（四）门窗及孔洞气密性

要增强平房仓门窗和孔洞的气密性，可以考虑以下几个方面：一是优先选择良好的封闭性能、自带防渗层或彩涂之类的风晾区彩钢门、EPS彩钢板制成的小孔门或斗门等；二是添加密封条。需要注意的是，必须勤于检查和及时维护，确保门窗和孔洞的密闭性能良好，以保证平房仓的保温性能。

四、结语

本文总结的粮仓常用的保温隔热技术，可以有效控制仓内储粮长期维持较低的温度，减缓粮食储藏损耗和劣化速度，同时减少机械设备开启时长和负荷，节约能源，降低储粮成本。粮仓气密性措施可有效提升粮仓气密性，进一步增强粮仓热工性能，节约储粮能耗，保护环境，有助于实现低碳储粮。

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