平房倉的保溫隔熱和氣密性措施研究

崔鵬飛 李恩

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

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

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

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

對此，本研究擬對我國糧倉常見的問題及相應(yīng)的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行梳理總結(jié)，從而為未來糧倉設(shè)計建造提供理論依據(jù)，為低溫、準(zhǔn)低溫儲糧技術(shù)發(fā)展提供支持。

一、糧食倉型發(fā)展及其存在的問題

中國糧倉建筑形式的發(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)的中國糧倉一般采用木結(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。明清時期，出現(xiàn)使用青磚砌墻、石基砌體的重要糧倉且規(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，我國開始引進(jìn)蘇聯(lián)糧倉，使得糧倉建筑技術(shù)有了較大進(jìn)展。從20世紀(jì)90年代起，我國大力投入，擴(kuò)建了一大批現(xiàn)代糧倉，有效緩解了糧倉倉容不足的問題，同時糧倉性能大幅度提升，大大降低了糧食儲藏?fù)p耗。

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

二、糧倉保溫隔熱技術(shù)

（一）倉頂保溫隔熱技術(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，其熱性能對建筑的室內(nèi)熱環(huán)境影響巨大。糧倉建筑的屋面較大，所以接收的太陽輻射量也較大。研究表明，糧倉屋面是糧倉圍護(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}內(nèi)。糧倉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。空氣層與室外環(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，有利于糧食儲藏。

中間通風(fēng)層原理可分為兩種：一是屋面受太陽輻射影響，對屋面空氣加熱進(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)屋面在我國南北方均適用。陳雁等通過設(shè)置平房倉模型，研究了屋面架空層對屋面隔熱性能的影響，結(jié)果顯示，架空層可有效降低儲糧溫度。

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光的高反射作用使太陽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、倉內(nèi)溫度和空調(diào)使用頻率與能耗，提高儲藏環(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，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、倉內(nèi)溫度和空調(diào)使用頻率與能耗，從而大大提高儲糧的安全性，同時具有經(jīng)濟(jì)性。

第三，屋面設(shè)置保溫隔熱層。糧倉常采用阻熱性能好的保溫隔熱材料以增強屋面熱工性能，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）倉壁保溫隔熱技術(shù)

雖然相比于屋頂，糧倉四周的外墻受太陽輻射影響較少，但為有效減少外界環(huán)境對倉內(nèi)儲糧環(huán)境的影響，糧倉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。倉壁常見的保溫隔熱措施有：

第一，倉壁內(nèi)置保溫材料。隨著對糧倉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，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。對于糧倉來說，民建中常用的內(nèi)外保溫均有劣勢。內(nèi)保溫抹面強度較差，不易與防潮層粘連；外保溫又會造成外粉刷層的脫落。因此，糧倉中更適合內(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的前提下，將倉壁熱阻提升2～3倍，有效增強倉壁的保溫隔熱性能，從而有助于倉內(nèi)儲糧維持低溫環(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，從而降低倉壁得熱，降低倉內(nèi)溫度升高幅度?！半p層表皮”倉壁具有投資成本低、施工難度低、使用壽命長和使用效果明顯的特點。

三、糧倉氣密性技術(shù)

（一）墻體氣密性

在現(xiàn)代平房倉中，平房倉墻體是平房倉圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。墻體的氣密性對糧倉氣密性影響巨大，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。平房倉常用的墻體為砌體墻，由于特殊的施工做法，不會留下腳手架孔和模板孔，因此整倉整體性較好，墻體內(nèi)墻面是影響墻體氣密性的關(guān)鍵因素。

平房倉建筑對墻體的防潮要求較高，在倉內(nèi)的裝糧線以下會做垂直防潮層，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。在平房倉工程實踐中，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，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)提高倉壁的氣密性。同時，也可以通過在倉壁內(nèi)側(cè)增加抹面層，如水泥砂漿等材料，提高倉壁的氣密性，如要求更高，還可以在倉壁內(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。在平房倉設(shè)計中，現(xiàn)澆混凝土通常用于拱板型和雙坡板型倉。由于在平房倉中現(xiàn)澆混凝土屋蓋跨度較大，建造完成后可能會產(chǎn)生較大的變形，導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫而影響氣密性。對此，在工程實踐中，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，同時對屋蓋板內(nèi)表面進(jìn)行氣密處理，可使屋頂滿足糧倉氣密性要求。

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)場進(jìn)行組裝拼接而成的建材。該材料在建造平房倉時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、易維護(hù)的優(yōu)點。

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。對此，需針對不同的裂縫進(jìn)行不同的處理。

第一，墻體與地面的接縫。要增強平房倉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，氣密性增強同樣也需要考慮受力環(huán)境和結(jié)構(gòu)調(diào)整等實際情況，同時結(jié)合墻體和地面之間的補充支撐進(jìn)行多角度的解決。

第二，墻體與屋頂?shù)慕涌p。要增強平房倉墻體與屋頂?shù)慕涌p處的氣密性，可以考慮以下幾個方面：一是對接縫進(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；三是加強結(jié)構(gòu)設(shè)計。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，同時針對具體的情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和改進(jìn)。這樣才能夠使平房倉達(dá)到更好的保溫、防水和隔音效果，提高舒適度并延長使用壽命。

（四）門窗及孔洞氣密性

要增強平房倉門窗和孔洞的氣密性，可以考慮以下幾個方面：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維護(hù)，確保門窗和孔洞的密閉性能良好，以保證平房倉的保溫性能。

四、結(jié)語

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

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作者簡介：

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)計與被動式建筑研究。