糧倉保溫隔熱性能影響因素研究綜述

◎ 郭呈周，南少偉，李建平，韓建軍

（河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院，河南 鄭州 450001）

糧食的安全儲藏關(guān)系到國計民生和國家安全，但由于傳統(tǒng)糧倉設(shè)計的局限，糧倉的保溫隔熱性能不太理想，隨著外界溫度的升高，糧倉內(nèi)部溫度會逐漸升高，從而導(dǎo)致儲糧害蟲繁殖速度加快[1]。同時，溫度的升高也會加快糧食變質(zhì)的速率，不利于糧食的儲藏，無法達到綠色、安全儲糧的要求。因此，做好糧倉的保溫隔熱顯得尤為重要。

影響糧倉保溫隔熱的影響因素有很多，但根據(jù)現(xiàn)有的文獻，主要的影響因素為倉頂隔熱材料及厚度、倉頂隔熱結(jié)構(gòu)、倉頂結(jié)構(gòu)形式、墻體結(jié)構(gòu)層厚度、墻體保溫層及厚度等。本文將對倉頂和墻體的現(xiàn)有文獻進行梳理和總結(jié)，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合對廣東、湖南、福建、遼寧等地以平房倉、樓房倉、立筒倉、淺圓倉為主的倉型的實地調(diào)研，提出單倉層高、單倉建筑面積、單倉容積、單倉門窗面積等也是影響糧倉保溫隔熱性能的因素，應(yīng)綜合考慮各個因素對儲糧效果的影響，以達到實現(xiàn)安全、綠色儲糧的要求。

1 糧倉保溫隔熱性能的研究

1.1 倉頂保溫隔熱的研究

倉頂是影響糧倉溫度的主要因素之一，有大量學(xué)者進行了倉頂保溫隔熱研究。朱慶鋒等[2]引進新型太陽熱反射涂熱涂料，對高大平房倉的屋頂進行全方位的涂刷，并定時檢測倉內(nèi)溫度變化，將檢測結(jié)果與未涂刷太陽熱反射涂料的倉房進行對比，證明了涂抹了反射材料的倉頂可以明顯的降低倉溫，為實現(xiàn)準(zhǔn)低溫儲糧創(chuàng)造了良好的條件。陸萍等[3]從屋面節(jié)能方面闡述了糧食平房倉保溫隔熱的重要性，并提供了3種平房倉屋面建筑設(shè)計保溫隔熱的方法，分別為倉頂設(shè)計架空隔熱層、倉頂面涂刷太陽熱反射涂層、倉頂鋪設(shè)保溫隔熱層。通過對倉頂處理后的平房倉，可以有效提高其保溫隔熱性，達到綠色儲糧的目的。路書增[4]提出倉房屋頂是外界溫度導(dǎo)入的主要途徑之一，也是阻礙低溫儲糧技術(shù)應(yīng)用的重要因素，為了使糧食溫度始終保持低溫狀態(tài)，他選用菱鎂材料和聚苯乙烯泡沫粘結(jié)的復(fù)合板作為改造材料在倉頂安裝了保溫隔熱層，試驗結(jié)果證明改造后的糧倉的保溫效果比較理想，可以達到隔熱改造的目的。楊淦等[5]從建筑設(shè)計角度分析了糧食平房倉保溫隔熱的重要性，并對提高平房倉保溫隔熱性的方法進行研究，闡述了折線形屋架、彩鋼板屋架平房倉的構(gòu)造特性及保溫隔熱做法，最后通過對我國部分地區(qū)已建糧倉的調(diào)研和總結(jié)得出糧食平房倉在建設(shè)和投入使用過程中都有著其共性問題。王薇[6]認為，平房倉的熱量主要來自于屋頂，采用隔熱性能優(yōu)良的鋁箔和硬泡聚氨酯材料對糧食平房倉倉頂進行隔熱改造，通過實倉試驗對比結(jié)果得出2種隔熱材料都有良好的隔熱效果，可在一定程度上減緩高溫季節(jié)糧倉的升溫速率和糧食品質(zhì)的變化；同時，他還提出在今后平房倉的設(shè)計和施工中，要充分考慮倉房的熱工性能，并進行詳細的熱工計算，采用性能良好的新材料來有效提高糧倉的保溫隔熱性，為綠色儲糧提供優(yōu)良條件。錢永剛等[7]針對鋼板糧倉倉頂隔熱性差的問題，利用CFD軟件建立了一種倉頂架空隔熱層的數(shù)學(xué)模型，運用此模型可以分析出架空隔熱層高度對倉頂溫度的影響。結(jié)果表明，在倉頂使用架空隔熱層后，倉頂溫度比未使用前下降32.3 ℃，且架空層高度在0.5～1.0 m隔熱效果較好。武永明等[8]對糧倉彩鋼屋頂?shù)母魺嵝ЧM行了研究，從彩鋼屋頂隔熱的測試數(shù)據(jù)得出，采用了架空式隔熱方式的彩鋼屋頂可以減少太陽的直射，并且空氣對流可以帶走一部分熱量，使倉溫比普通倉低3～5 ℃，實現(xiàn)了準(zhǔn)低溫儲藏的條件。邢勇[9]從結(jié)構(gòu)、特性、隔熱效果等對比分析了4種房式倉倉頂保溫隔熱措施的類型，并說明了選擇適宜的房式倉倉頂保溫隔熱措施需要綜合考慮的因素。

1.2 墻體保溫隔熱的研究

除倉頂之外，糧倉墻體是影響糧倉保溫隔熱的又一重要因素。長期以來，對倉體保溫隔熱的問題也是學(xué)者們研究的熱點。李洪成等[10]對天津東麗區(qū)某糧食儲備庫進行倉頂和墻面保溫隔熱改造后，將其與同等條件下的糧食儲備庫進行對比，研究了糧倉保溫改造技術(shù)對糧倉溫度的調(diào)控作用，實驗結(jié)果表明對倉頂和墻體采用保溫改造技術(shù)可以有效提升儲糧倉的保溫性能。王若蘭等[11]研究了不同糧倉圍護結(jié)構(gòu)、隔熱保冷性能對糧溫的影響，并分析了房式倉、淺圓倉、樓房倉倉壁保溫隔熱效果不理想的原因，針對這些問題，提出了對墻體和屋頂?shù)冗M行保溫隔熱技術(shù)改造的建議。許鵬等[12]認為，做好糧倉本身的隔熱是糧倉溫度控制的關(guān)鍵，針對此問題，他提出對糧倉墻體采用雙層外墻，并在外墻內(nèi)側(cè)使用保溫隔熱材料，即使在內(nèi)外溫差較大的情況下，雙層墻之間的對流通風(fēng)能夠帶走多余溫度，可以有效控制內(nèi)外溫差，達到避免結(jié)露和發(fā)潮現(xiàn)象的效果，同時，墻體夾層間使用保溫隔熱材料技術(shù)不僅能降低成本，而且投入少，效果顯著，可以廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

以上學(xué)者的研究主要是闡述了保溫隔熱性對安全儲糧的重要性，并對糧倉的倉頂和墻體采用性能優(yōu)良的保溫隔熱材料進行技術(shù)改造來提升糧倉的保溫隔熱性能，通過實倉試驗驗證了隔熱材料在高溫季節(jié)對糧溫升高速率的減緩具有顯著效果。但影響糧倉保溫隔熱的因素多而復(fù)雜，應(yīng)盡可能全面地綜合考慮各個影響因素，才能更有效地采取措施來提高儲糧的安全性。

2 糧倉保溫隔熱性能影響因素

本文通過查找文獻，梳理歸納得出影響糧倉保溫隔熱的因素主要有屋頂隔熱材料、屋頂隔熱材料厚度、屋頂隔熱結(jié)構(gòu)、屋頂結(jié)構(gòu)形式、墻體結(jié)構(gòu)層厚度、墻體保溫層及厚度。其中，屋頂隔熱材料分為憎水珍珠巖、發(fā)泡混凝土、聚苯板、擠塑板、發(fā)泡聚氨酯和巖棉夾心金屬彩色復(fù)合板；屋頂隔熱材料厚度在10～150 mm范圍內(nèi)不等，其取決于所選擇的隔熱材料類型；屋頂隔熱結(jié)構(gòu)主要為有架空層和不帶架空層兩類；屋頂結(jié)構(gòu)形式可分為混凝土現(xiàn)澆整體式、混凝土預(yù)制裝配式、壓型鋼板式；墻體結(jié)構(gòu)層有磚砌體墻、SP板墻、壓型鋼板墻、現(xiàn)澆混凝土墻、預(yù)制混凝土墻五種；墻體結(jié)構(gòu)層對應(yīng)的厚度為250～500 mm；墻體保溫層可分為聚苯板保溫層、擠塑板保溫層、膨脹珍珠巖水泥板保溫層、保溫砂漿保溫層、RF板保溫層[13-14]。

3 糧倉保溫隔熱工程實踐調(diào)研概述

本文在對文獻研究的基礎(chǔ)上，對廣東、湖南、福建、遼寧等地以平房倉、樓房倉、立筒倉、淺圓倉為主的倉型進行了調(diào)研，通過分析數(shù)據(jù)可知：①廣東韶關(guān)市湞江區(qū)、湛江市、佛山順德和湖南益陽市等地倉型主要是是平房倉和淺圓倉，其倉頂隔熱材料為憎水珍珠巖、發(fā)泡聚氨酯及發(fā)泡混凝土，隔熱材料厚度在20～50 mm，平房倉設(shè)有屋頂架空層，而淺圓倉不設(shè)架空層，倉頂采用混凝土預(yù)制裝配式和現(xiàn)澆整體式兩種結(jié)構(gòu)形式，墻體主要是磚砌體墻和現(xiàn)澆混凝土墻，墻體厚度為250～500 mm，墻體不設(shè)保溫層。②福建福州市的倉型主要是樓房倉，屋頂采用發(fā)泡聚氨酯和發(fā)泡混凝土作為隔熱材料，厚度為10 mm，屋頂結(jié)構(gòu)為混凝土現(xiàn)澆整體式，墻體為磚砌體墻，墻體不設(shè)保溫層。③遼寧本溪明山、浙江湖州市、杭州市及舟山市定海區(qū)的倉型主要是平房倉和立筒倉，倉頂隔熱材料為發(fā)泡混凝土、巖棉夾心金屬彩色復(fù)合板，厚度為30～150 mm，平房倉設(shè)有架空層，立筒倉不設(shè)架空層，倉頂結(jié)構(gòu)形式為混凝土現(xiàn)澆整體式和壓型鋼板式，墻體為現(xiàn)澆混凝土墻和磚砌體墻，墻體厚度為240～490 mm，不設(shè)保溫層。④上海市浦東新區(qū)和天津市靜海區(qū)以淺圓倉為主，屋頂隔熱材料有發(fā)泡混凝土、發(fā)泡聚氨酯和巖棉夾心金屬彩色復(fù)合板，厚度為20～50 mm，不帶架空隔熱層，倉頂采用混凝土現(xiàn)澆整體式結(jié)構(gòu)，墻體是磚砌體墻和現(xiàn)澆混凝土墻，厚度為240～350 mm，墻體無保溫層。同時，從調(diào)研結(jié)果還可以看出，由于單倉層高、單倉建筑面積、單倉容積和門窗面積的不同，各個糧倉的保溫隔熱效果也不相同，所以為了達到更好的儲糧效果，還要根據(jù)單倉的規(guī)模、儲量，配備一定數(shù)量的機械設(shè)備進行降溫處理。一般采用離心風(fēng)機、地上籠上行、壓入式和吸入式等通風(fēng)方式來降低倉內(nèi)溫度，機械通風(fēng)是目前最常采用的人工降溫的方式，主要是為了創(chuàng)造低溫環(huán)境，改善儲糧性能，且控制糧溫，防止糧食水分的結(jié)露[15-16]。離心風(fēng)機的功率和風(fēng)壓等可依據(jù)糧倉所在地區(qū)和倉體門窗面積確定[17]；為了節(jié)約經(jīng)濟成本，機械通風(fēng)應(yīng)分季節(jié)按不同時長進行，如夏季通風(fēng)72 h，秋冬季可利用冷空氣通風(fēng)50 h。同時，儲糧品種的不同，谷冷機的容量也有所不同，當(dāng)儲糧量達到1億斤時配備谷冷機，以保證達到準(zhǔn)低溫（≤20 ℃)儲糧效果，如平房倉需4臺85型谷冷機，淺圓倉6臺85型谷冷機等。

4 結(jié)語

本文通過對已有糧倉保溫隔熱性文獻的梳理歸納并結(jié)合廣東、湖南、福建、遼寧等地以平房倉、樓房倉、立筒倉、淺圓倉為主的倉型的調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)，影響糧倉保溫隔熱性的因素除倉頂和墻體之外，單倉層高、單倉建筑面積、單倉容積、單倉門窗面積等因素也會影響糧倉的儲糧效果。在糧倉建設(shè)過程中，應(yīng)綜合考慮各個因素對糧溫的影響，以達到更好的儲糧目的。