陶瓷微粒水性反射隔熱涂料在儲糧設施中的應用研究*

張慧民，吳 瓊，馬國平，張來林，黃占嶺

（1.中央儲備糧新鄭直屬庫有限公司，鄭州 450046；2.河南工業(yè)大學糧食和物資儲備學院，鄭州 450001）

儲糧安全是國家安全的基礎、事關國計民生。溫度是影響糧食安全儲藏的重要因素，低溫可以有效抑制糧食呼吸和蟲霉生長，延緩糧食陳化，提高儲糧穩(wěn)定性[1]，低溫儲糧已成為一項公認的綠色儲糧技術[2-4]。由于從糧倉屋頂傳入的熱量約占外界傳入總熱量的60%，提高屋頂的隔熱性是低溫儲糧技術應用中的關鍵點。長期以來，倉儲工作人員對屋頂隔熱技術進行了大量研究以提高屋頂隔熱性能，如屋頂噴水、增設隔溫層、噴涂反輻射涂料[5-9]等措施。針對已建儲油罐罐頂、倉房屋頂隔熱問題，在前人研究的基礎上，選用深圳瓦諾科技有限公司生產的“瓦諾納熱”VN GR Mi-A1 型陶瓷微粒水性反射隔熱涂料，噴涂在中儲糧新鄭直屬庫的儲油罐罐頂、淺圓倉倉頂和電柜與回風管表面進行實驗，結果表明在糧油倉儲企業(yè)儲油罐、倉房頂部和輔助設施上噴涂該陶瓷微粒水性反射隔熱涂料是一種成本低、效果優(yōu)的控溫儲糧措施。

1 實驗對象及對比方案

1.1 實驗儲油罐和淺圓倉

在中儲糧新鄭直屬庫內選取結構、規(guī)模相同的儲油罐、淺圓倉和輔助設施進行隔熱實驗研究，分別對26 號儲油罐頂部，21 號、75 號淺圓倉倉頂，及55號混凝土淺圓倉倉頂不銹鋼電柜和兩套不銹鋼回風管及不銹鋼控制系統(tǒng)柜噴涂陶瓷微粒水性反射隔熱系統(tǒng)作為實驗組，選取27 號儲油罐，31 號、74 號、54號淺圓倉為對照組進行對比測試。儲油罐、淺圓倉基本情況及對比實驗目的分別見表1 和表2。

表1 實驗與對照儲油罐的基本情況表

表2 實驗與對照淺圓倉的基本情況表

1.2 反射隔熱涂料

“瓦諾納熱”陶瓷微粒水性反射隔熱涂料為深圳瓦諾科技有限公司生產，其降溫原理為涂料中高反射率特瑞粉顆粒和顏填料可將大部分紅外熱量反射至空氣中，達到隔熱效果。反射隔熱涂料主要性能參數見表3。

表3 “瓦諾納熱”陶瓷微粒水性反射隔熱涂料主要性能參數

2 實驗方法

2.1 隔熱材料噴涂

隔熱材料噴涂時，先對設施外表面基層進行清潔處理，并在金屬表面做防銹底漆，混凝土外表面做抗堿底漆；之后對設施外表面進行反射隔熱涂料涂覆，涂膜厚度約200 μm。反射隔熱涂料施工完成后，再在涂膜外表面上涂覆一層抗紫外自潔保護涂料。

2.2 測試地點與時間

測試地點為中儲糧新鄭直屬庫選取的儲油罐和淺圓倉。

測試時間為2022 年7 月25 日至8 月7 日，測溫時間選擇在每天上午9 時至下午17 時之間。

2.3 測試方法

對比儲油罐、淺圓倉頂部表面及倉內溫度所用的檢測儀器為接觸式測溫儀、熱電偶測溫儀和紅外溫度儀，量程均為-10～100 ℃，精度均為±0.5 ℃。其中接觸式測溫儀用于檢測未噴涂隔熱涂料的鋁箔等光滑表面溫度，熱電偶測溫儀用于檢測倉內部溫度，紅外溫度儀用于測量噴涂反射隔熱涂料的所有基材表面溫度。測試時在相同太陽輻射熱量的前提下，主要檢測儲油罐、淺圓倉頂部表面及淺圓倉內部溫度，在對照組與實驗組相同方位上選取檢測點，對在規(guī)定時間內多次測定獲取的溫度值數據進行處理，得到二者的最高溫差與平均溫差，并結合檢測數據分析陶瓷微粒水性反射隔熱涂料的節(jié)能效果。

3 結果及分析

3.1 隔熱涂料對儲油罐頂部的降溫效果

實驗期間26 號實驗罐與27 號對照罐的處理效果和罐頂平均溫度變化如圖1 和圖2 所示，由圖1和圖2 可知，隔熱涂料噴涂后對實驗罐的外觀無較大影響，但實驗罐罐頂平均溫度明顯低于對照罐，且隨氣溫變化二者溫差值一直保持較大范圍，表明該隔熱涂料對油罐頂部的降溫作用顯著。

圖1 26 號隔熱材料處理儲油罐（a）與27 號對照儲油罐（b）處理效果

圖2 26 號儲油罐與27 號儲油罐罐頂溫度變化

從隔熱涂料對油罐頂部的具體降溫溫差（表4）可知，實驗期間，噴涂隔熱涂料后，26 號儲油罐罐頂表面溫度低于27 號對照罐的溫度，其最高溫差為4.7～13 ℃、平均溫差為4.3～12.3 ℃。

表4 26 號、27 號儲油罐罐頂溫差表 ℃

3.2 隔熱涂料對淺圓倉倉頂的降溫效果

隔熱涂料對淺圓倉倉頂的處理效果如圖3，試驗期間倉頂平均溫度變化如圖4 所示，由圖3 可知，隔熱材料處理后，倉頂外觀更加整潔，試驗倉倉頂平均溫度明顯低于對照倉，且隨氣溫變化二者溫差值一直保持較大差值范圍，表明隔熱涂料對淺圓倉倉頂的降溫效果顯著。

圖3 21 號隔熱材料處理淺圓倉（a）與31 號對照淺圓倉（b）倉頂處理效果

圖4 21 號淺圓倉與31 號淺圓倉倉頂溫度變化

從隔熱涂料對淺圓倉倉頂的具體降溫效果（表5）中可知，實驗期間，噴涂隔熱涂料后，21 號淺圓倉倉頂表面溫度低于31 號對照倉倉頂值，其最高溫差為6.0～17.7 ℃、平均溫差為5.1～15.2 ℃。

表5 21 號、31 號淺圓倉倉頂溫差 ℃

3.3 隔熱涂料對淺圓倉輔助設施不銹鋼電柜及回風管降溫效果

隔熱涂料對淺圓倉輔助設施不銹鋼電柜及回風管的處理和降溫效果如圖5 和表6 所示，由表6 可知，實驗期間噴涂隔熱涂料后，55 號淺圓倉倉頂不銹鋼電柜表面溫度低于54 號對照淺圓倉，且隨氣溫變化二者溫差值一直保持較大差值范圍，其最高溫差為9.1～25.1 ℃、平均溫差為7.4～23.7 ℃，地面不銹鋼電柜表面溫度最高溫差為12.8～19.2 ℃、平均溫差為11.3～18.1 ℃，倉外回風管最高溫差為14.2～21.0℃、平均溫差為10.5～19.5 ℃。倉外電柜內裝有淺圓倉配套設備運行的各種電子元器件，降低電柜溫度可對電柜內電器設備起到保護作用，可降低安全風險并延長其使用壽命。倉外回風管為內環(huán)流系統(tǒng)的重要組成部分，降低回風管表面溫度可減少內環(huán)流控溫系統(tǒng)運行時的冷量損失，提高倉房的隔熱保溫性能。

圖5 55 號隔熱涂料處理與54 號對照淺圓倉倉外回風管及不銹鋼電柜處理效果

表6 55 號與54 號淺圓倉倉外回風管及不銹鋼電柜表面溫差 ℃

3.4 隔熱涂料與常規(guī)隔熱材料處理對淺圓倉儲糧控溫效果的比較

從隔熱涂料與常規(guī)隔熱材料(即20 cm 厚菱鎂保溫板+5 mm 厚鋁箔防水卷材) 處理對淺圓倉儲糧控溫效果的比較（表7）可知，實驗期間，倉頂噴涂隔熱涂料處理的55 號和75 號淺圓倉比常規(guī)隔熱材料20 cm 厚菱鎂保溫板+5 mm 厚鋁箔防水卷材處理的54 號和74 號淺圓倉倉內平均溫度差值小于0.5 ℃，表明隔熱涂料與常規(guī)隔熱材料處理對淺圓倉儲糧的控溫效果相當。但從經濟性和維護成本方面比較，目前淺圓倉頂采用菱鎂保溫板+防水鋁箔卷材，鋁箔層易氧化脫落，老化后鋁箔層易進水，起泡脫落，剩下的瀝青層易吸熱，變形、斷裂，容易造成漏水，同時又造成菱鎂保溫板吸水膨脹、粉化；且維修不方便，維護成本高。而淺圓倉頂采用反射隔熱涂料，其隔熱效果不次于菱鎂板，使用壽命超過10 年，性能年衰減率≤1%，綜合成本低；附著力強，不易脫落，易施工，維修簡單，維護費用低。

表7 54 號、55 號、74 號、75 號淺圓倉內部倉溫測量數據℃

4 結論

以上實驗數據表明，在儲油罐、淺圓倉頂部使用陶瓷微粒水性反射隔熱涂料，可有效提高儲油罐、淺圓倉的頂部隔熱性能，控制倉溫隨氣溫上升幅度，延長隔熱層使用壽命，降低維修維護成本。反射隔熱涂料使用在不銹鋼設備外表面使最高溫差達25.1℃、淺圓倉菱鎂板鋁箔防水卷材系統(tǒng)外表面最高溫差17.7 ℃，極大改善了糧堆與油品的儲存環(huán)境。隔熱涂料單獨使用與常規(guī)菱鎂板鋁箔防水卷材控溫效果相當，但投資成本和維護成本較低。綜上，陶瓷微粒水性反射隔熱涂料可作為一種較好的控溫儲油、儲糧措施使用，在糧油倉儲領域有較好的應用前景。