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

（河南工業大學土木建筑學院，河南 鄭州 450001）

糧食的安全儲藏關系到國計民生和國家安全，但由于傳統糧倉設計的局限，糧倉的保溫隔熱性能不太理想，隨著外界溫度的升高，糧倉內部溫度會逐漸升高，從而導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，但根據現有的文獻，主要的影響因素為倉頂隔熱材料及厚度、倉頂隔熱結構、倉頂結構形式、墻體結構層厚度、墻體保溫層及厚度等。本文將對倉頂和墻體的現有文獻進行梳理和總結，在此基礎上，結合對廣東、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，應綜合考慮各個因素對儲糧效果的影響，以達到實現安全、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，并定時檢測倉內溫度變化，將檢測結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，為實現準低溫儲糧創造了良好的條件。陸萍等[3]從屋面節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計保溫隔熱的方法，分別為倉頂設計架空隔熱層、倉頂面涂刷太陽熱反射涂層、倉頂鋪設保溫隔熱層。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入的主要途徑之一，也是阻礙低溫儲糧技術應用的重要因素，為了使糧食溫度始終保持低溫狀態，他選用菱鎂材料和聚苯乙烯泡沫粘結的復合板作為改造材料在倉頂安裝了保溫隔熱層，試驗結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造特性及保溫隔熱做法，最后通過對我國部分地區已建糧倉的調研和總結得出糧食平房倉在建設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糧倉的升溫速率和糧食品質的變化；同時，他還提出在今后平房倉的設計和施工中，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學模型，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]對糧倉彩鋼屋頂的隔熱效果進行了研究，從彩鋼屋頂隔熱的測試數據得出，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 ℃，實現了準低溫儲藏的條件。邢勇[9]從結構、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者們研究的熱點。李洪成等[10]對天津東麗區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對糧倉溫度的調控作用，實驗結果表明對倉頂和墻體采用保溫改造技術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構、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等進行保溫隔熱技術改造的建議。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，并在外墻內側使用保溫隔熱材料，即使在內外溫差較大的情況下，雙層墻之間的對流通風能夠帶走多余溫度，可以有效控制內外溫差，達到避免結露和發潮現象的效果，同時，墻體夾層間使用保溫隔熱材料技術不僅能降低成本，而且投入少，效果顯著，可以廣泛應用于各個領域。

以上學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良的保溫隔熱材料進行技術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雜，應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、屋頂隔熱結構、屋頂結構形式、墻體結構層厚度、墻體保溫層及厚度。其中，屋頂隔熱材料分為憎水珍珠巖、發泡混凝土、聚苯板、擠塑板、發泡聚氨酯和巖棉夾心金屬彩色復合板；屋頂隔熱材料厚度在10～150 mm范圍內不等，其取決于所選擇的隔熱材料類型；屋頂隔熱結構主要為有架空層和不帶架空層兩類；屋頂結構形式可分為混凝土現澆整體式、混凝土預制裝配式、壓型鋼板式；墻體結構層有磚砌體墻、SP板墻、壓型鋼板墻、現澆混凝土墻、預制混凝土墻五種；墻體結構層對應的厚度為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研概述

本文在對文獻研究的基礎上，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研，通過分析數據可知：①廣東韶關市湞江區、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、發泡聚氨酯及發泡混凝土，隔熱材料厚度在20～50 mm，平房倉設有屋頂架空層，而淺圓倉不設架空層，倉頂采用混凝土預制裝配式和現澆整體式兩種結構形式，墻體主要是磚砌體墻和現澆混凝土墻，墻體厚度為250～500 mm，墻體不設保溫層。②福建福州市的倉型主要是樓房倉，屋頂采用發泡聚氨酯和發泡混凝土作為隔熱材料，厚度為10 mm，屋頂結構為混凝土現澆整體式，墻體為磚砌體墻，墻體不設保溫層。③遼寧本溪明山、浙江湖州市、杭州市及舟山市定海區的倉型主要是平房倉和立筒倉，倉頂隔熱材料為發泡混凝土、巖棉夾心金屬彩色復合板，厚度為30～150 mm，平房倉設有架空層，立筒倉不設架空層，倉頂結構形式為混凝土現澆整體式和壓型鋼板式，墻體為現澆混凝土墻和磚砌體墻，墻體厚度為240～490 mm，不設保溫層。④上海市浦東新區和天津市靜海區以淺圓倉為主，屋頂隔熱材料有發泡混凝土、發泡聚氨酯和巖棉夾心金屬彩色復合板，厚度為20～50 mm，不帶架空隔熱層，倉頂采用混凝土現澆整體式結構，墻體是磚砌體墻和現澆混凝土墻，厚度為240～350 mm，墻體無保溫層。同時，從調研結果還可以看出，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，還要根據單倉的規模、儲量，配備一定數量的機械設備進行降溫處理。一般采用離心風機、地上籠上行、壓入式和吸入式等通風方式來降低倉內溫度，機械通風是目前最常采用的人工降溫的方式，主要是為了創造低溫環境，改善儲糧性能，且控制糧溫，防止糧食水分的結露[15-16]。離心風機的功率和風壓等可依據糧倉所在地區和倉體門窗面積確定[17]；為了節約經濟成本，機械通風應分季節按不同時長進行，如夏季通風72 h，秋冬季可利用冷空氣通風50 h。同時，儲糧品種的不同，谷冷機的容量也有所不同，當儲糧量達到1億斤時配備谷冷機，以保證達到準低溫（≤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 結語

本文通過對已有糧倉保溫隔熱性文獻的梳理歸納并結合廣東、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研結果發現，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。在糧倉建設過程中，應綜合考慮各個因素對糧溫的影響，以達到更好的儲糧目的。