平房倉(cāng)的保溫隔熱和氣密性措施研究

崔鵬飛 李恩

摘 要：概述目前為實(shí)現(xiàn)低溫、準(zhǔn)低溫儲(chǔ)糧對(duì)糧倉(cāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的幾種技術(shù)，對(duì)其做法、原理和效果進(jìn)行介紹，分析各個(gè)方法的適用范圍和特點(diǎn)，對(duì)未來糧倉(cāng)設(shè)計(jì)和建造提供理論支持。結(jié)果表明，提升糧倉(cāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能和氣密性，可有效減少糧倉(cāng)得熱，從而減緩倉(cāng)內(nèi)溫度上升速度。

關(guān)鍵詞：低溫儲(chǔ)糧；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；保溫隔熱；氣密性

糧食安全是維護(hù)國(guó)家安全的重要基礎(chǔ)，糧食安全問題直接關(guān)乎國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，糧食國(guó)家儲(chǔ)備是應(yīng)對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)的重要保障。我國(guó)是世界第一糧食生產(chǎn)大國(guó)和消費(fèi)大國(guó)，為了解決14億中國(guó)人吃飯問題和增強(qiáng)國(guó)家對(duì)不可預(yù)知風(fēng)險(xiǎn)的抵抗能力，我國(guó)很早就建立了國(guó)家糧食儲(chǔ)備體系。國(guó)家糧庫(kù)作為儲(chǔ)備糧的儲(chǔ)藏建筑，其建筑性能不斷更新發(fā)展，有效改善了儲(chǔ)藏?zé)岘h(huán)境，減少了糧食儲(chǔ)藏?fù)p耗。隨著我國(guó)進(jìn)入新的發(fā)展階段，人民對(duì)糧食品質(zhì)要求更高，所以糧倉(cāng)儲(chǔ)糧不僅要解決糧損問題，還要解決糧食陳化問題。

低溫儲(chǔ)糧與準(zhǔn)低溫儲(chǔ)糧是綠色有效的儲(chǔ)糧方式，能夠利用低溫解決糧食安全與品質(zhì)問題，減少儲(chǔ)糧損耗，同時(shí)保證儲(chǔ)糧品質(zhì)。因此，大力發(fā)展并推廣低溫、準(zhǔn)低溫新型儲(chǔ)糧技術(shù)是解決當(dāng)前儲(chǔ)糧問題的重中之重。但是，該技術(shù)的推廣使用對(duì)糧倉(cāng)建筑性能有更高的要求，當(dāng)前糧倉(cāng)建筑仍面臨熱工性能不佳、氣密性差等問題。

對(duì)此，本研究擬對(duì)我國(guó)糧倉(cāng)常見的問題及相應(yīng)的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行梳理總結(jié)，從而為未來糧倉(cāng)設(shè)計(jì)建造提供理論依據(jù)，為低溫、準(zhǔn)低溫儲(chǔ)糧技術(shù)發(fā)展提供支持。

一、糧食倉(cāng)型發(fā)展及其存在的問題

中國(guó)糧倉(cāng)建筑形式的發(fā)展可以概括為從傳統(tǒng)到現(xiàn)代再到信息化的過程。傳統(tǒng)的中國(guó)糧倉(cāng)一般采用木結(jié)構(gòu)、泥土墻壁和糠秕等天然材料進(jìn)行保溫，屋舍呈方形或圓形，頂部向上封閉。明清時(shí)期，出現(xiàn)使用青磚砌墻、石基砌體的重要糧倉(cāng)且規(guī)模逐漸增大。20世紀(jì)30年代以后，隨著混凝土結(jié)構(gòu)材料的引入和成本的降低，糧倉(cāng)的建筑形式也開始向現(xiàn)代化的方向轉(zhuǎn)變。到了20世紀(jì)70年代，我國(guó)開始引進(jìn)蘇聯(lián)糧倉(cāng)，使得糧倉(cāng)建筑技術(shù)有了較大進(jìn)展。從20世紀(jì)90年代起，我國(guó)大力投入，擴(kuò)建了一大批現(xiàn)代糧倉(cāng)，有效緩解了糧倉(cāng)倉(cāng)容不足的問題，同時(shí)糧倉(cāng)性能大幅度提升，大大降低了糧食儲(chǔ)藏?fù)p耗。

當(dāng)前中國(guó)糧倉(cāng)倉(cāng)型以平房倉(cāng)為主，平房倉(cāng)由于造價(jià)低、施工難度低、結(jié)構(gòu)安全可靠等特點(diǎn)在全國(guó)得到廣泛使用。在當(dāng)前中國(guó)總糧倉(cāng)數(shù)中，平房倉(cāng)占比超過80%。隨著建筑科學(xué)的發(fā)展，研究者逐漸發(fā)現(xiàn)了過去建造的糧倉(cāng)的一些問題，這些糧倉(cāng)問題主要集中在糧倉(cāng)的保溫、隔熱性能和氣密性方面。因此，本研究以平房倉(cāng)為例，重點(diǎn)對(duì)平房倉(cāng)保溫、隔熱性能和氣密性方面的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行闡述。

二、糧倉(cāng)保溫隔熱技術(shù)

（一）倉(cāng)頂保溫隔熱技術(shù)

屋頂在建筑中承擔(dān)著保溫、隔熱以及防雨防塵的重要作用，其熱性能對(duì)建筑的室內(nèi)熱環(huán)境影響巨大。糧倉(cāng)建筑的屋面較大，所以接收的太陽(yáng)輻射量也較大。研究表明，糧倉(cāng)屋面是糧倉(cāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的薄弱部位，其保溫隔熱性能較差，超過八成的熱量從屋面?zhèn)魅雮}(cāng)內(nèi)。糧倉(cāng)屋面常用的隔熱措施有以下幾種：

第一，雙層通風(fēng)屋頂。在糧倉(cāng)屋面設(shè)置雙層屋面，下層采用現(xiàn)澆混凝土板，上層可采用預(yù)制混凝土檁條或者現(xiàn)澆混凝土頂+瓦屋面等多種形式。上下層屋面之間形成夾層，中間為空氣層，空氣層兩側(cè)的墻面和屋脊部位均開設(shè)通風(fēng)孔，分別作為進(jìn)風(fēng)孔和排風(fēng)孔?？諝鈱优c室外環(huán)境聯(lián)通，形成良好的風(fēng)道，利用通風(fēng)帶走屋面的熱量，有利于糧食儲(chǔ)藏。

中間通風(fēng)層原理可分為兩種：一是屋面受太陽(yáng)輻射影響，對(duì)屋面空氣加熱進(jìn)而形成熱壓通風(fēng)，將熱量帶走，防止熱量在屋面聚集，從而減少向室內(nèi)傳遞的熱量；二是利用風(fēng)壓通風(fēng)，將外界風(fēng)通入通風(fēng)層內(nèi)，從而帶走熱量，降低屋面溫度。雙層通風(fēng)屋面在我國(guó)南北方均適用。陳雁等通過設(shè)置平房倉(cāng)模型，研究了屋面架空層對(duì)屋面隔熱性能的影響，結(jié)果顯示，架空層可有效降低儲(chǔ)糧溫度。

第二，采用高反射率和輻射率的保溫隔熱涂料。建筑保溫隔熱涂料利用材料對(duì)光的高反射作用使太陽(yáng)輻射的大部分熱量不被屋面吸收，從而減少熱量傳導(dǎo)，起到隔熱的作用。好的反射涂料的熱反射率可達(dá)85%以上。

糧倉(cāng)屋頂常用的反射涂料有許多，這些反射涂料一般具有高紫外線反射性能，能夠有效降低建筑物表面溫度、倉(cāng)內(nèi)溫度和空調(diào)使用頻率與能耗，提高儲(chǔ)藏環(huán)境的安全性。

具體來說：聚苯乙烯避光漆是一種以聚苯乙烯顆粒為主要原材料制成的高反射涂料，其遮蓋率和施工耐久性能較好，能夠起到良好的保溫和防潮作用，而且具有可自我清潔、耐紫外線和耐磨損等特點(diǎn)，使用效果顯著。

高效防水反射涂料，則是一種以聚氨酯、丙烯酸酯等為主要成分的反射型防水材料，不僅能有效防水并增強(qiáng)建筑物的抗紫外線能力，也具備優(yōu)異的耐候性和耐化學(xué)性，能夠長(zhǎng)期承受一些化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。

特種環(huán)保高反射降溫涂料更是具備極強(qiáng)的反射散熱功能，采用先進(jìn)的科技手段改善漏水、腐蝕等現(xiàn)代建筑專業(yè)問題。該類涂料的使用效果非常顯著，能夠有效地降低建筑表面溫度、倉(cāng)內(nèi)溫度和空調(diào)使用頻率與能耗，從而大大提高儲(chǔ)糧的安全性，同時(shí)具有經(jīng)濟(jì)性。

第三，屋面設(shè)置保溫隔熱層。糧倉(cāng)常采用阻熱性能好的保溫隔熱材料以增強(qiáng)屋面熱工性能，如憎水珍珠巖、聚苯板、擠塑板和發(fā)泡聚氨酯等保溫材料。

（二）倉(cāng)壁保溫隔熱技術(shù)

雖然相比于屋頂，糧倉(cāng)四周的外墻受太陽(yáng)輻射影響較少，但為有效減少外界環(huán)境對(duì)倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)糧環(huán)境的影響，糧倉(cāng)外墻仍需要有一定的熱阻和熱惰性，充分發(fā)揮保溫隔熱及蓄冷作用。倉(cāng)壁常見的保溫隔熱措施有：

第一，倉(cāng)壁內(nèi)置保溫材料。隨著對(duì)糧倉(cāng)外壁保溫要求的提高，傳統(tǒng)的保溫做法已無法滿足要求。而一味地增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)砌體的厚度以加大熱阻的做法，不但不經(jīng)濟(jì)，而且當(dāng)達(dá)到一定厚度時(shí)，無法繼續(xù)有效增加熱阻。因此，必須采用增加保溫材料的做法以提升熱阻。對(duì)于糧倉(cāng)來說，民建中常用的內(nèi)外保溫均有劣勢(shì)。內(nèi)保溫抹面強(qiáng)度較差，不易與防潮層粘連；外保溫又會(huì)造成外粉刷層的脫落。因此，糧倉(cāng)中更適合內(nèi)置保溫層的做法。

具體來說，內(nèi)置保溫的做法就是：將原本一體的墻體改為墻體+保溫材料+墻體，少量增加墻體厚度。該做法可以在少量增加工程造價(jià)的前提下，將倉(cāng)壁熱阻提升2～3倍，有效增強(qiáng)倉(cāng)壁的保溫隔熱性能，從而有助于倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)糧維持低溫環(huán)境。

第二，“雙層表皮”隔熱外墻?！半p層表皮”外墻是在原有倉(cāng)壁上增加一層隔熱材料，通常為輕型隔熱板材。利用熱壓效應(yīng)，具有白天防熱和晚上散熱的效果，從而降低倉(cāng)壁得熱，降低倉(cāng)內(nèi)溫度升高幅度?！半p層表皮”倉(cāng)壁具有投資成本低、施工難度低、使用壽命長(zhǎng)和使用效果明顯的特點(diǎn)。

三、糧倉(cāng)氣密性技術(shù)

（一）墻體氣密性

在現(xiàn)代平房倉(cāng)中，平房倉(cāng)墻體是平房倉(cāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。墻體的氣密性對(duì)糧倉(cāng)氣密性影響巨大，墻體的氣密性取決于墻體的類型和構(gòu)造。因此，不同的墻體適合的氣密性措施也不同，根據(jù)墻體類型，常見的墻體氣密性措施有以下幾種：

第一，砌體墻。平房倉(cāng)常用的墻體為砌體墻，由于特殊的施工做法，不會(huì)留下腳手架孔和模板孔，因此整倉(cāng)整體性較好，墻體內(nèi)墻面是影響墻體氣密性的關(guān)鍵因素。

平房倉(cāng)建筑對(duì)墻體的防潮要求較高，在倉(cāng)內(nèi)的裝糧線以下會(huì)做垂直防潮層，所以當(dāng)防潮材料和構(gòu)造設(shè)置合理，就可以滿足氣密性要求。在平房倉(cāng)工程實(shí)踐中，可使用伸展性更好的防水卷材作為防潮材料，其氣密性更優(yōu)。

第二，壓型鋼板墻。壓型鋼板墻通常僅用于平房倉(cāng)，由于鋼板本身的氣密性較好，發(fā)生空氣滲透的部位通常在鋼板的搭接處，僅需在橫向搭接和縱向搭接做好氣密構(gòu)造處理即可達(dá)到墻體的氣密性要求。

第三，現(xiàn)澆混凝土墻?，F(xiàn)澆混凝土墻本身整體性較好，如果處理得當(dāng)即可達(dá)到良好的氣密性。但目前現(xiàn)澆混凝土在平房倉(cāng)中應(yīng)用還不多，如采用該墻體，可以采用鋼纖維混凝土等技術(shù)提高倉(cāng)壁的氣密性。同時(shí)，也可以通過在倉(cāng)壁內(nèi)側(cè)增加抹面層，如水泥砂漿等材料，提高倉(cāng)壁的氣密性，如要求更高，還可以在倉(cāng)壁內(nèi)涂抹環(huán)氧樹脂等性能更好的材料。

（二）屋頂氣密性

屋頂在平房倉(cāng)中是占圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積最大的部位，占比超過圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面積的一半。屋頂?shù)臍饷苄匀Q于屋頂?shù)念愋图捌錁?gòu)造，氣密性差通常是由于屋頂受荷載或溫差產(chǎn)生了裂縫。屋頂最薄弱的部位在屋面和墻體的接縫處。常見的屋頂及其氣密措施如下：

第一，現(xiàn)澆混凝土屋頂。與現(xiàn)澆混凝土相同，現(xiàn)澆混凝土屋頂如施工處理得當(dāng)，也可以取得較好的氣密性。在平房倉(cāng)設(shè)計(jì)中，現(xiàn)澆混凝土通常用于拱板型和雙坡板型倉(cāng)。由于在平房倉(cāng)中現(xiàn)澆混凝土屋蓋跨度較大，建造完成后可能會(huì)產(chǎn)生較大的變形，導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫而影響氣密性。對(duì)此，在工程實(shí)踐中，常使用先張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)，有效控制屋蓋板的形變和裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)對(duì)屋蓋板內(nèi)表面進(jìn)行氣密處理，可使屋頂滿足糧倉(cāng)氣密性要求。

第二，預(yù)制裝配式混凝土屋頂。預(yù)制裝配式混凝土屋頂是平房倉(cāng)常用的屋面結(jié)構(gòu)形式之一。它是通過工廠生產(chǎn)、設(shè)備化加工、預(yù)定成型的方法，將鋼筋混凝土壓制成大板，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝拼接而成的建材。該材料在建造平房倉(cāng)時(shí)可以有效地提高施工效率和施工質(zhì)量，也有著輕量化、安全性與耐久性強(qiáng)、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。

第三，壓型鋼板屋頂。壓型鋼板屋頂如壓型鋼板墻體一樣，其本身的氣密性良好，薄弱環(huán)節(jié)主要是連接處，因此在施工建造中應(yīng)處理好該部位的氣密構(gòu)造。

（三）接縫氣密性

接縫主要指的是平房倉(cāng)屋頂與墻壁的接縫和墻壁與地面的接縫。接縫漏氣的原因是在構(gòu)件受力方向不同、地基沉降和溫度影響下產(chǎn)生形變等，從而造成開裂。對(duì)此，需針對(duì)不同的裂縫進(jìn)行不同的處理。

第一，墻體與地面的接縫。要增強(qiáng)平房倉(cāng)墻體與地面的接縫處的氣密性，可以采取以下幾種方法：一是做好基礎(chǔ)處理；二是合理選擇材料，用漆包板或波紋鋼板等建筑卷材作為接縫墊。需要注意的是，氣密性增強(qiáng)同樣也需要考慮受力環(huán)境和結(jié)構(gòu)調(diào)整等實(shí)際情況，同時(shí)結(jié)合墻體和地面之間的補(bǔ)充支撐進(jìn)行多角度的解決。

第二，墻體與屋頂?shù)慕涌p。要增強(qiáng)平房倉(cāng)墻體與屋頂?shù)慕涌p處的氣密性，可以考慮以下幾個(gè)方面：一是對(duì)接縫進(jìn)行仔細(xì)處理；二是選擇合適的密封材料，比如橡膠條、聚氨酯泡沫等密封材料；三是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。需要注意的是，為了確保氣密性，以上方法必須有機(jī)地結(jié)合起來，同時(shí)針對(duì)具體的情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和改進(jìn)。這樣才能夠使平房倉(cāng)達(dá)到更好的保溫、防水和隔音效果，提高舒適度并延長(zhǎng)使用壽命。

（四）門窗及孔洞氣密性

要增強(qiáng)平房倉(cāng)門窗和孔洞的氣密性，可以考慮以下幾個(gè)方面：一是優(yōu)先選擇良好的封閉性能、自帶防滲層或彩涂之類的風(fēng)晾區(qū)彩鋼門、EPS彩鋼板制成的小孔門或斗門等；二是添加密封條。需要注意的是，必須勤于檢查和及時(shí)維護(hù)，確保門窗和孔洞的密閉性能良好，以保證平房倉(cāng)的保溫性能。

四、結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)的糧倉(cāng)常用的保溫隔熱技術(shù)，可以有效控制倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)糧長(zhǎng)期維持較低的溫度，減緩糧食儲(chǔ)藏?fù)p耗和劣化速度，同時(shí)減少機(jī)械設(shè)備開啟時(shí)長(zhǎng)和負(fù)荷，節(jié)約能源，降低儲(chǔ)糧成本。糧倉(cāng)氣密性措施可有效提升糧倉(cāng)氣密性，進(jìn)一步增強(qiáng)糧倉(cāng)熱工性能，節(jié)約儲(chǔ)糧能耗，保護(hù)環(huán)境，有助于實(shí)現(xiàn)低碳儲(chǔ)糧。

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作者簡(jiǎn)介：

崔鵬飛，河南工業(yè)大學(xué)碩士研究生。研究方向：建筑技術(shù)科學(xué)。

李恩，博士，河南工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)副教授，碩士研究生導(dǎo)師。研究方向：建筑節(jié)能設(shè)計(jì)與被動(dòng)式建筑研究。