廣東地區(qū)糧食平房倉(cāng)設(shè)計(jì)中雙層屋面結(jié)合專(zhuān)用空調(diào)的應(yīng)用

蔣 奧

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州 510010）

0 引言

近年來(lái)，廣東地區(qū)糧食連年豐收，常年產(chǎn)大于需，階段性過(guò)剩特征明顯。得益于擁有規(guī)模非常龐大的儲(chǔ)備糧庫(kù)，即使在新冠肺炎疫情暴發(fā)后，市場(chǎng)上的糧食依舊貨足價(jià)穩(wěn)。糧食平房倉(cāng)由于造價(jià)低、工期短、管理方便、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，是糧食儲(chǔ)藏的主力倉(cāng)型。然而，現(xiàn)有的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施存在老化嚴(yán)重、設(shè)備簡(jiǎn)陋以及功能不全的問(wèn)題，現(xiàn)階段對(duì)糧食倉(cāng)儲(chǔ)存的要求日趨嚴(yán)格，因此，對(duì)于新建設(shè)的糧食倉(cāng)庫(kù)，國(guó)家提倡選用適合當(dāng)?shù)厍闆r的節(jié)能設(shè)備，或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣候條件、倉(cāng)房條件、設(shè)備配置等具體情況，適時(shí)制定有利于節(jié)能降耗的保糧措施，使用新工藝、新技術(shù)、新材料、新能源等綠色儲(chǔ)糧[1]。

1 冷負(fù)荷分析

糧食平房倉(cāng)的冷負(fù)荷主要來(lái)源于圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱、糧食呼吸作用、糧庫(kù)內(nèi)通風(fēng)換氣以及設(shè)備和照明產(chǎn)生的熱量等，其中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱占比最高，而廣東大部分地區(qū)屬于第七儲(chǔ)糧生態(tài)區(qū)（高溫高濕儲(chǔ)糧區(qū)），倉(cāng)內(nèi)外溫差較大，這一特點(diǎn)尤為明顯。

為滿足倉(cāng)容需求，糧食平房倉(cāng)通常設(shè)計(jì)成大跨度框架結(jié)構(gòu)，且跨度一般不低于21 m，導(dǎo)致平房倉(cāng)倉(cāng)體屋面面積很大。其中，散裝平房倉(cāng)的建筑高度在10 m左右，屋面面積約為圍護(hù)結(jié)構(gòu)總面積的45%，而糧食平房倉(cāng)堆糧高度較低，建筑高度在8 m左右，屋面面積占比可達(dá)60%。由于屋面接受太陽(yáng)輻射的作用時(shí)間更長(zhǎng)，強(qiáng)度更大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)中大部分熱量來(lái)源于屋面，因此屋面的形式構(gòu)造做法對(duì)糧倉(cāng)控溫起到關(guān)鍵性作用。

2 雙層屋面構(gòu)造做法

2.1 屋面整體構(gòu)造

糧食平房倉(cāng)雙層屋面由下層Ⅰ級(jí)設(shè)防倒置式平屋面和上層太陽(yáng)能光伏板坡屋面組成，兩層屋面之間為空氣層空腔，在空腔兩側(cè)檐墻以及上層屋面屋脊處均設(shè)置通風(fēng)防雨百葉窗。糧食平房倉(cāng)雙層屋面構(gòu)造如圖1所示。

圖1 糧食平房倉(cāng)雙層屋面構(gòu)造

2.2 下層屋面

下層屋面設(shè)計(jì)成單次梁布置的梁板式結(jié)構(gòu)，整體為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)找坡3%。廒間劃分的時(shí)候把跨距控制在25 m以?xún)?nèi)，在倉(cāng)容不是特別緊張的情況下建議設(shè)計(jì)為21 m，無(wú)須考慮預(yù)應(yīng)力。

屋面由下至上的做法為現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板機(jī)械原漿磨平整后鋪上3 mm+3 mm厚雙面自黏式SBS改性瀝青卷材防水層（Ⅰ級(jí)防水），防水層上面鋪45 mm厚的擠塑聚苯乙烯板保溫隔熱，再上面是≥100 g/m2土工布隔離層和細(xì)石混凝土層，最后上飾面層。細(xì)石混凝土層按面層位置設(shè)10 mm×25 mm（深）分隔縫，采用40mm厚C20普通型細(xì)石混凝土（摻減水劑），內(nèi)配φ6@200雙向鋼筋網(wǎng)，鋼筋在分隔縫處斷開(kāi)，鋼筋保護(hù)層厚度大于10 mm。飾面層每3 m×3 m設(shè)分隔縫，先鋪10 mm厚配比為0.25:1:2

的聚合物水泥砂漿結(jié)合層，再鋪厚度8 mm的防滑耐

磨磚，最后用干水泥擦縫。

2.3 上層屋面

平房倉(cāng)上層屋面采用坡度1:3的坡屋面，屋面做法為先制作鋼筋混凝土框架，并在梁上預(yù)留鋼結(jié)構(gòu)埋件，待引入太陽(yáng)能光伏板后再進(jìn)行鋼橫梁施工，然后利用鋼梁的支托固定主托架，在主托架上安裝固定鋁合金副框，用雙面膠條將太陽(yáng)能光伏中空采光玻璃安裝在鋁合金副框上，再用結(jié)構(gòu)膠及泛水板進(jìn)行密封達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的采光、發(fā)電、防水、節(jié)能等效果。光伏玻璃作為屋面結(jié)構(gòu)面層與網(wǎng)架以及桁架一起組成完整的屋面系統(tǒng)。

屋面的屋脊處布置兩條縱向窄高型主梁，梁間距約0.6 m寬，梁面凸出太陽(yáng)能光伏板2～3 cm擋水，然后在上面設(shè)置0.5 m高的通風(fēng)防雨百葉窗，最后加上頂蓋，形成一整條直通室外的豎向風(fēng)道。

2.4 檐墻

倉(cāng)體兩側(cè)檐墻位于上層坡屋面外圈梁底與下層平屋面外圈梁面之間，墻體高0.5 m，并設(shè)置與墻同高的通風(fēng)防雨百葉窗，百葉窗的尺寸與布置間距應(yīng)結(jié)合外立面造型進(jìn)行考慮，建議窗墻比控制在0.8左右以保障通風(fēng)效果。

為防止下層屋面兩側(cè)滲水，鋪磚完成面需略高于外圈梁面，并將防水卷材整鋪過(guò)去，至百葉窗底形成完整的排水找坡，然后在室外側(cè)平齊百葉窗底設(shè)置成品檐溝。

倉(cāng)體兩端用實(shí)墻封閉，外墻上設(shè)置檢修梯以及檢修門(mén)，可適當(dāng)設(shè)置百葉窗進(jìn)行通風(fēng)采光。

3 雙層屋面功能特性分析

3.1 綠色控溫

糧食平房倉(cāng)內(nèi)的大部分熱量來(lái)源于太陽(yáng)輻射，而上層屋面的太陽(yáng)能光伏板中的單晶硅電池片能吸收大量來(lái)于太陽(yáng)輻射的能量，有效阻擋熱量向下傳遞。部分通過(guò)上層坡屋面的熱量傳遞到夾層空腔后會(huì)加熱空腔層中的空氣，在熱壓和風(fēng)壓壓差的作用下，熱空氣會(huì)沿著坡屋頂上升至屋脊，通過(guò)設(shè)置在屋脊處的通風(fēng)防雨百葉窗排出室外。而溫度較低的室外空氣則由倉(cāng)房?jī)蓚?cè)檐墻上的通風(fēng)防雨百葉窗進(jìn)入夾層內(nèi)，形成自然通風(fēng)的氣流循環(huán)，將空氣夾層中的積熱及時(shí)排出，實(shí)現(xiàn)隔熱的效果。平房倉(cāng)雙層屋面自然通風(fēng)如圖2所示。

圖2 平房倉(cāng)雙層屋面自然通風(fēng)

3.2 節(jié)能減排

糧食平房倉(cāng)上層坡屋面的面積非常大，且1:3的坡度利于太陽(yáng)能光伏板采光，可將太陽(yáng)能光伏板轉(zhuǎn)化的電能用于倉(cāng)庫(kù)電子設(shè)備以及燈光照明，減少對(duì)外能耗的需求。屋面優(yōu)越的隔熱性能加上自然通風(fēng)的降溫效果，可有效降低糧倉(cāng)內(nèi)風(fēng)機(jī)和空調(diào)等降溫設(shè)備的使用能耗，節(jié)能減排，滿足綠色儲(chǔ)糧的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 功能拓展

根據(jù)《糧食平房倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50320—2014）

7.0.4 條文要求，除散裝平房倉(cāng)無(wú)須設(shè)置排煙設(shè)施，其他糧食平房倉(cāng)應(yīng)按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016—2014）（2018年版）8.5.2的要求，即當(dāng)平房倉(cāng)占地面積大于1000 m2時(shí)需設(shè)置排煙設(shè)施，而糧食平房倉(cāng)的占地面積通常不低于1500 m2。《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51251—2017）4.4.5中規(guī)定排煙風(fēng)機(jī)應(yīng)設(shè)置在專(zhuān)用機(jī)房?jī)?nèi)，雖然這給糧食平房倉(cāng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大困難，但是雙層屋面構(gòu)成的通風(fēng)夾層可作為設(shè)備機(jī)房放置排煙風(fēng)機(jī)，將排煙管接至通風(fēng)百葉窗，既防止了設(shè)備被雨水腐蝕，又便于維護(hù)檢修。

4 一體式糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)

4.1 糧倉(cāng)空調(diào)現(xiàn)狀

當(dāng)前糧倉(cāng)使用的空調(diào)大多是普通家用或商用空調(diào)，空調(diào)室內(nèi)機(jī)放置于糧倉(cāng)內(nèi)。由于儲(chǔ)備糧倉(cāng)空調(diào)運(yùn)行的環(huán)境較差，如粉塵較多、蒸熏作業(yè)等，這些不利環(huán)境對(duì)空調(diào)室內(nèi)機(jī)的破壞非常大，其中受影響的部位主要是空調(diào)室內(nèi)機(jī)的電路板及電線線路等電子元件。空調(diào)的安全性、運(yùn)行效率都大大降低，使用壽命大幅縮短[2]。隨著使用年限的增加，這些空調(diào)會(huì)逐漸出現(xiàn)機(jī)體腐蝕嚴(yán)重、能耗增加、溫度控制偏差大等問(wèn)題，甚至出現(xiàn)冷凝水滲漏的情況，給糧食儲(chǔ)存帶來(lái)非常大的安全隱患。

4.2 一體式糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)特點(diǎn)

一體式糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)采用直接膨脹式風(fēng)冷制冷循環(huán)系統(tǒng)，整機(jī)安裝于側(cè)墻室外，通過(guò)兩根螺旋風(fēng)管連接倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行送風(fēng)和回風(fēng)，并在風(fēng)口處設(shè)置蓋板，以防止腐蝕性氣體進(jìn)入空調(diào)機(jī)組內(nèi)部。糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)安裝如圖3所示。

圖3 糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)安裝

一體式糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)具有溫度控制精度高、耐腐蝕、噪聲低、高能效等優(yōu)點(diǎn)，且其結(jié)構(gòu)緊湊，安裝及維護(hù)方便，整機(jī)安裝于倉(cāng)外也避免了冷凝水滴落對(duì)糧食的威脅。

4.3 一體式糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)設(shè)計(jì)

一體式糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)糧食平房倉(cāng)的糧面控溫，冷量需求要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件以及所采用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)特性等因素進(jìn)行綜合考慮，對(duì)于中溫倉(cāng)建議單位面積冷指標(biāo)不低于40 W/m2，準(zhǔn)低溫倉(cāng)不低于60 W/m2，低溫倉(cāng)不低于80 W/m2。

由于一體式糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)的送風(fēng)射程在25 m左右，當(dāng)平房倉(cāng)跨度大于24 m時(shí)，需在倉(cāng)房?jī)蓚?cè)布置空調(diào)；跨度小于24 m時(shí)則可以單側(cè)布置，單側(cè)布置時(shí)盡量設(shè)置在倉(cāng)房背陰面以降低能耗。在設(shè)計(jì)階段應(yīng)提前預(yù)留飄板用于放置空調(diào)，避免后期安裝空調(diào)支架導(dǎo)致糧倉(cāng)外墻被破壞，飄板凸出墻面1 m左右。糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)兩側(cè)布置如圖4所示，糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)單側(cè)布置如圖5所示。

圖4 糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)兩側(cè)布置

圖5 糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)單側(cè)布置

一體式糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)的設(shè)置應(yīng)結(jié)合倉(cāng)體格局均勻分布，相鄰出風(fēng)口間距不大于10 m，靠近山墻的出風(fēng)口距離山墻不大于8 m[3]。空調(diào)冷凝水立管設(shè)置于外墻室外側(cè)，需與給排水專(zhuān)業(yè)人員溝通配合，最終排至室外雨水排放點(diǎn)。糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)安裝如圖6所示。

圖6 糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)安裝

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，糧食平房倉(cāng)雙層屋面結(jié)合專(zhuān)用空調(diào)的應(yīng)用很好契合了廣東地區(qū)高溫高濕環(huán)境下糧食綠色控溫倉(cāng)儲(chǔ)需求，雖然工程造價(jià)較高且施工周期長(zhǎng)，但獲得的收益更高，綜合性?xún)r(jià)比較好，建議在糧食平房倉(cāng)工程設(shè)計(jì)中作為首選倉(cāng)型。