老舊糧倉高強度抗壓聚氨酯內隔熱改造及儲糧實踐

曾憲余，榮華生，石振海

(1.廣西壯族自治區(qū)桂林糧食儲備庫有限公司,廣西 桂林 541199； 2.廣西糧堡科技有限公司,廣西 南寧 530022)

我公司倉房建于20世紀70、80年代，共有倉容10萬t，主要是20世紀70年代建設的蘇式倉和80年代建設的折板倉。蘇式倉裝糧高度3.5 m，每個厫間倉容1 500 t，適合小品種糧儲存；由于是磚柱墻，結構老化，隔熱氣密性能差，噸糧受熱面積最大。折板倉裝糧高度4.3 m，每個厫間倉容2 000 t，糧食輪換方便，磚混結構，隔熱氣密性能比蘇式倉略好。從2 000年起，對其中3.5萬t倉容的倉房改造為拱板倉，裝糧高度4.5 m，每個厫間倉容(2 000～3 000)t；雙層拱板結構的隔熱性和氣密性均高于蘇式倉和折板倉，由于沒有對倉房進行熱工專業(yè)計算設計，同樣達不到控溫儲糧要求。我公司處于第七生態(tài)高濕高溫儲糧區(qū)，每年的高溫時間長達半年以上，35℃以上有3個月，倉溫高達40℃，個別倉甚至達到45℃以上，嚴重影響到糧食品質和儲糧安全。其后在倉房上采取了倉頂噴淋、搭蓋黑色塑料遮陽網(wǎng)、搭建彩鋼板遮陽棚、在西側墻面種植扁藤植物等多種方法進行隔熱，雖然取得了一定的效果，但在夏季倉內溫度仍然達到31～33℃，距離我們的控溫儲糧要求還有很大的差距。因此，尋找高效的保溫材料和技術對老舊糧倉進行改造是亟待解決的問題。

1 倉房隔熱技術分析

根據(jù)熱量傳遞的3種方式，對常用糧倉的隔熱技術進行分析，詳見表1。

由于蘇式倉和折板倉增設吊頂，結構與拱板糧倉基本一樣，都是雙層結構房頂，頂部有隔熱空間層，通過熱輻射傳遞進入倉內的熱量并不多。如果糧倉內傳入的熱量很少，可以不考慮熱對流的影響。所以現(xiàn)在只要把減少熱傳導的隔熱層工作做好，就可以達到投資省、隔熱效果好的目的。

表1 熱傳遞方式及隔熱技術分析

減少熱傳導的方法是降低傳熱系數(shù)，目前主要有內隔熱和外隔熱2種方式[1]。經(jīng)考察后發(fā)現(xiàn)，倉房外隔熱的保護砂漿面層容易脫落，造成隔熱保溫材料吸水而失效，也會因陽光照射老化使隔熱保溫性能下降，機械設備作業(yè)時碰撞外隔熱保溫層而損壞，都會影響到倉房的隔熱保溫層的效果。采取內隔熱，倉房墻體和吊頂?shù)膬雀魺釋有纬梢粋€五面整體，基本沒有“熱橋”[2]，保溫效果極大提高[3]。但由于糧堆對隔熱保溫層有側壓力，必須保證墻體內隔熱保溫層的強度，否則將使內隔熱保溫材料破壞失效，由于存在技術風險，設計院和施工單位使用較少。

2 糧食低溫倉隔熱標準與新材料的應用

依據(jù)《糧油儲藏技術規(guī)范》GB/T 29890—2013中的相關要求，第七區(qū)用于低溫儲糧的糧倉，墻體的傳熱系數(shù)為(0.46～0.52)W/m2·K；屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)為不大于0.35 W/m2·K。根據(jù)《糧油儲藏 平房倉隔熱技術規(guī)范》GB/T 26879—2011，隔熱材料要求導熱系數(shù)一般小于0.23 W/m2·K,密度一般小于5 00 kg/m3，采用聚氨酯發(fā)泡材料隔熱時，要求聚氨酯導熱系數(shù)≤0.04 W/m2·K，閉孔率≥95%，因此采用聚氨酯隔熱是符合糧倉使用要求的。

散裝糧倉，糧食對墻壁內側產生較大的壓力，與裝糧高度正相關，常用的聚氨酯隔熱泡沫材料耐壓很低，應用在糧倉內墻會受壓損壞而失效[4]。根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016—2018的規(guī)定，采用金屬面板做保護層的聚氨酯夾芯板已不允許使用，聚氨酯表面應設不燃防火砂漿保護層，應用于吊頂板或下弦板內側，常規(guī)砂漿保護層存在脫落的風險而失去保護功能。

我們根據(jù)糧倉隔熱需要對高強度抗壓聚氨酯進行了多年研究，通過調整聚氨酯的配方和結構組合，適當添加輔料和加強噴涂壓力，增大聚氨酯的抗壓、抗拉、抗剪強度，提高聚氨酯的力學強度，克服了糧堆側壓力造成保溫材料失效的風險，防火性能達到B1級，并研制出高粘接強度的砂漿保護材料。內隔熱保溫聚氨酯隔熱性能穩(wěn)定，同時具有防老化、防潮、氣密、防結露和無熱橋的優(yōu)點。

3 高強度抗壓聚氨酯在糧倉的熱工計算

現(xiàn)根據(jù)蘇式倉的結構，倉頂面由：防水卷材+20 mm厚水泥砂漿+50 mm厚鋼筋混凝土+1 000 mm高吊頂隔熱空間(帶排風)+聚氨酯保溫層+20 mm厚石灰水泥砂漿組合而成，計算數(shù)據(jù)見表2。

表2 倉頂聚氨酯隔熱層厚度計算表

查《糧油儲藏技術規(guī)范》，桂林屬于中國儲糧生態(tài)區(qū)劃圖中的第七區(qū)，K≤0.35 W/(m2·K)。即倉頂傳熱系數(shù)K=1/Ro=0.35 W/(m2·K)。

倉頂熱阻Ro=Ri+∑R+Re=

2.857(m2·K/W)[7]，

(1)

式中，Ri=1/αnei；αnei為圍護結構內表面換熱系數(shù)，取αnei=8.7 W/(m2·K)；Re=1/αwai；αwai為圍護結構外表面換熱系數(shù)，取αwai=23.0 W/(m2·K)。

由公式(1)可計算得出：倉屋頂需要設置56 mm厚的聚氨酯，同時考慮到隔熱修正系數(shù)和投入成本問題，在吊頂內側采用(56～70)mm。同樣計算原理，在墻體內側高強度抗壓聚氨酯隔熱層為(30～40)mm，為加強西面墻隔熱性能，厚度增加為(40～50)mm，倉內隔墻為(15～20)mm；在門窗內側為(50～70)mm，在通風口及其它孔洞也用50 mm聚氨酯處理。

4 噴涂聚氨酯設計與施工要求

由于倉房隔熱保溫效果的提高，在夏、冬季倉內外溫差大，對于隔熱層構造層次設計上，高溫側隔氣層的蒸汽滲透阻要大，低溫側則要小，使從壓力大的一側滲透到隔熱保溫層中的水蒸汽，能從另一側擴散出去，形成難進易出的局面，延長隔熱層使用壽命，同時要考慮保護層整體的蒸汽滲透阻，防止脫落[8]。

在施工中，首先選擇具有高強度抗壓聚氨酯施工經(jīng)驗的施工單位，其次是要求提供對糧倉隔熱難點、節(jié)點的施工處理方案，再次是操作工應具有相應聚氨酯噴涂設備的培訓合格證書。

5 糧倉改造后的儲糧效果

我公司2018年開始，對6萬t倉容的倉內側噴涂高強度抗壓聚氨酯，經(jīng)過近2年糧食儲藏，在夏季，倉內空間溫度控制在28℃以內，結合倉房智能化改造，與倉內空調相結合，將倉內控溫在25℃以下，基本達到了控溫倉儲的要求。同時倉房氣密性大幅度提高，改造前氣密性從(-300～-150)Pa半衰期平均為26 s，改造后，氣密性從(-300 ～-150)Pa半衰期平均為418 s，倉房隔熱、防潮、防水、氣密性都大幅度提高。

經(jīng)實踐，糧食年平均損耗率比改造前下降0.4%，全年輪儲3.5萬t玉米，減少糧食損耗成本約30萬元。

因此，倉內側高強度抗壓聚氨酯改造后，不僅儲糧安全，提高了儲糧品質，同時降低了儲藏過程損耗。

6 高強度抗壓聚氨酯在糧倉中的應用前景和完善措施

由于《糧油儲藏技術規(guī)范》對隔熱的要求不夠具體，僅僅規(guī)定了圍護結構傳熱系數(shù)這個指標，傳熱系數(shù)只是描述圍護結構傳熱能力的一個性能參數(shù)，是在穩(wěn)定傳熱條件下建筑圍護結構的評價指標。根據(jù)《廣西壯族自治區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》DBJ 45/029—2016，桂林屬于夏熱冬冷地區(qū)，根據(jù)《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ 134—2010明確規(guī)定了圍護結構各部分的傳熱系數(shù)和熱惰性指標，這樣糧倉圍護結構熱工性能更全面。根據(jù)相關參數(shù)，就可以計算出糧倉經(jīng)濟合理的隔熱材料厚度，可以在今后工作中完善。

總之，隨著社會進步和科學發(fā)展，人民生活水平的提高，對糧食品質要求越來越高，使用了多年的儲糧化學藥品磷化鋁即將被限用，低溫綠色儲糧是今后儲糧發(fā)展的方向，做好隔熱保溫是低溫綠色儲糧的重點和難點。我們現(xiàn)在采取倉房內墻噴聚氨酯泡沫隔熱控溫工程為低溫儲糧打下堅實基礎，該技術與倉房內空調、谷冷設備相結合實現(xiàn)控溫儲糧，通過不斷改進，逐漸實現(xiàn)低溫綠色儲糧。