探討糧食平房倉建筑設計對低碳儲糧技術的影響

◎張京津

（鄭州中糧科研設計院有限公司，河南 鄭州 450001）

人類活動使得全球氣候變暖問題日益突出，加劇了人類與環境間的矛盾。近幾年，我國的“碳達峰”以及“碳中和”目標受到人們的廣泛關注。我國是勇于承擔責任的大國，需要樹立大國形象，積極承擔自身職責，在全球氣候治理進程中做出貢獻，根據自身的發展狀況以及特殊的國情制定相應的減排戰略。國家主席習近平指出，我國將大力提升貢獻力度，實施有效的戰略，爭取在2060年之前實現碳中和的目標。

國有糧食倉儲企業具有自身的發展特性，與其他的企業在很多方面都不同，能源消耗也不是很多，除此之外，在短時間內并不會排放大量的碳，因此，所面臨的碳減排任務也不是很重。但是，碳達峰以及碳中和是社會的整體目標，企業以及個人都需要以這個目標為己任，為目標的實現貢獻力量，國有糧食倉儲企業更要參與這個活動中，發揮效用。我國曾提出綠色儲糧等理念，促進糧食倉儲行業的低碳減排發展，實現碳中和目標是重中之重。

1 低碳儲糧技術的定義以及國有糧食倉儲企業低碳技術發展現狀

目前，低碳儲糧在我國還沒有權威的定義，在2001年相關學者第1次提出低碳儲糧的理念，要將可持續發展作為重要目標，在對糧食進行儲藏的進程中需要盡可能減少化學藥劑的使用，將儲糧生態因子的調整作為重要的手段，進而達到環境保護的目標，提升糧食安全的程度，保障人們能夠吃到安全放心的糧食。

在黨的十八大召開之后，黨中央對節糧工作的重視程度越來越高，將減少糧食損耗放在重要位置。中央一號文件在2021年指出，需要盡可能落實節約目標，促進糧食節約方案的實施與運行，優化糧食節約工作流程，提升安全教育水平。文件中提出，需要對儲運環節進行管理與優化，盡可能減少這個環節的損失，大力發展低溫儲糧的技術，這樣能夠很好地防治害蟲，也能夠減少糧食損失。國家糧食局在2021年發布了《關于印發優質糧食工程“六大提升行動”方案的通知》，通知指出了糧食倉儲的重要任務，提出需要建設達到標準的糧倉，對技術進行優化與升級，減少能源消耗，提升效率。縱觀最近幾年的發展狀況，國有糧食倉儲企業對這項工作的關注度很高，一直在努力完成這項工作，不僅將主要力量置于節能減排的宣傳工作上，還借助各種有效手段提出降低能耗等指標，將節糧減排工作真正地落到實處[1]。

2 儲糧過程中碳排放量的影響因素

糧食倉儲在糧食流通過程中占據重要地位，是不可或缺的環節。從糧食的生產到加工以及糧食的銷售，各個環節都需要儲存糧食。在糧食出入庫時，需要運用各種輸送設備，其需要消耗較高的電量和能源。在糧食轉入儲藏后，需要用糧食熏蒸、控溫儲糧等手段，這些儲糧手段也需要消耗一定的電能，繼而產生一定量的二氧化碳，而這些就是糧食儲存過程中的主要碳排放因素，除此之外，一些化學藥劑的使用也可能會產生環境危害。因此，糧食倉儲技術與節能減排的聯系十分密切，不可將二者割裂，必須展開糧食倉儲減排工作。

糧食進出倉過程中的糧食輸送系統以及糧食儲存過程中的環流熏蒸系統、通風系統、氣調系統等都會消耗一定的電能，進而排放大量的二氧化碳氣體，影響碳排放。

（1）平房倉進出倉工藝流程對碳排放的影響。平房倉進出倉工藝流程指糧食在皮帶機、清理篩等設備作用下輸送進平房倉之中的過程，這是糧食入倉的第1個環節。糧食進倉作業流程：汽車來糧→取樣化驗→汽車衡檢斤→移動式接糧機→清理篩清理→移動式皮帶機輸送→平房倉內堆糧。在補倉過程中會用到移動式液壓補倉機。

發放作業：平房倉散糧→移動式扒谷機（或擋糧板出糧口）→移動式散包兩用皮帶輸送機→汽車散糧發放。

以上進出倉過程中的工藝設備是影響碳排放量的重要因素。

（2）通風系統對碳排放的影響。為了保障儲糧安全、去除糧食陳味以及降低糧食溫度，平房倉設有快速通風系統及緩速通風系統。快速通風系統指在平房倉地面或者墻面鋪設地上通風管道，可以對糧堆進行豎向或者橫向的通風。這2種通風系統具有很好的通風效果，沒有較多的死角。如果倉內檢測系統檢測到糧堆溫度過高時，可以將倉底的通風系統打開，降低糧食溫度、祛除糧食的陳味。

緩速通風系統指在倉上部采用固定式的軸流風機，在糧情較為穩定時，可在室外溫度較低的時候開啟，使得糧堆上部的熱空氣與庫外空氣進行交換，以達到降低糧面溫度、確保糧食儲存安全的目的。

所以，在對糧食進行儲存時，根據糧情在2種通風系統之間進行合理切換，正確規劃機械通風的時間以及合理選擇風機的類型。

（3）控溫系統對碳排放的影響。平房倉的糧層借助移動式谷冷機達到降溫的效果，糧面制冷會用專用降溫空調，確保糧食能夠安全地度過夏季。一些地區夏季溫度較高，持續的時間也很長。只依靠普通的通風機不能夠很好地達到儲糧目標，還需要對冷源進行補充。借助谷物冷卻機對過夏糧堆進行處理，將空氣降溫、調濕后，送入糧堆內通風降溫，提升糧食儲存的品質，提高糧食的安全性，在我國高溫高濕地區，這也是一項重要的保糧手段。

另外，在糧堆溫度達到儲糧標準的情況下，運用糧庫專用空調進行溫度控制可以維持糧堆的溫度，節約能耗，控溫儲糧。

這2項控溫系統都是屬于主動式的儲糧手段，需要耗費大量的電力，是平房倉碳排放的主要因素。

（4）環流熏蒸系統及氣調系統對碳排放的影響。糧庫殺蟲大部分是運用磷化氫熏蒸、充氮氣調等手段。

環流熏蒸會用環流風機以及管道，使磷化氫氣體在糧倉之中進行循環以及流動，進而達到消除害蟲的目標，這個技術與儲糧進程中的蟲害管理聯系密切，環流風機的使用也會對碳的排放量產生很大影響。

充氮氣調技術的原理是運用制氮設備機組制造一定的氮氣，調節氮氣以及氧氣之間的比例，在糧堆之中制造低氧環境，對糧食的呼吸作用進行抑制，進而達到消除害蟲的目標，防止霉菌滋生而影響糧食的質量，這項工作與儲糧品質關系十分密切，在對空氣壓縮機進行運用時會影響碳的排放數量[2]。

3 平房倉的建筑設計對低碳儲糧技術的影響

在糧食進出庫以及儲存進程中，為了保障糧食的數量以及質量，會采用不同的儲糧工藝設備，而這些設備運行過程中會消耗一定的能源，排出一定數量的碳，這也是儲糧技術對碳排放數量產生影響的主要原因。為了確保糧食處在溫度較低的狀態之下，控溫系統的碳排放量是最大的。

以上均采用主動式的儲糧手段，而為了使倉房達到穩定狀態，要依賴多種手段，單一的技術并不能夠達到理想效果。在運用主動的機械通風以及控溫系統的同時，還需要采用被動式的建筑設計手法，保證倉房氣密性及保溫隔熱性能，才可以節約能源，維持倉內通過主動手段獲得的溫度，提升糧食的儲存安全性以及經濟性[3]。

3.1 氣密性對低碳儲糧技術的必要性

3.1.1 倉房氣密性對糧溫的影響

雖然氣溫對倉內溫度所產生的影響與倉房的保溫性能息息相關，但是，在實際儲存糧食的過程中，倉庫的保溫性能與氣密性聯系非常緊密，無論是自然低溫還是采用被動式機械手段冷卻儲糧，都需要提高倉房的氣密性和保溫性能，減少平房倉庫內外的溫度傳導，將溫度控制在較低的狀態。

3.1.2 倉房氣密性對糧食含水量的影響

糧食的含水量會受到多種因素的影響，通過對外因進行分析得知，大氣濕度所發揮的影響是很大的，如果倉房的氣密性得不到保證，倉內氣體與倉外氣體互相流通，那么大氣之中的水汽就會進入糧堆中，進而對糧堆產生影響。尤其是在夏季，一些地區溫度很高，濕度也很高，大氣中的水汽分子受到壓力差或者是風的作用，通過平房倉的孔隙滲透到倉內，使得糧堆表層出現結露情況，倉內局部的水分變多，安全儲糧受到威脅，糧食安全性會受到一定的影響[4]。

3.1.3 倉房氣密性對熏蒸效果的影響

在熏蒸時，如果倉房的氣密性不是很好，那么熏蒸的氣體并不能夠達到規定的密閉時間，其會出現泄漏問題，這就引起害蟲在毒氣中的暴露時間不足，使殺蟲效果不是很理想，而害蟲還會產生一定的抗藥性，很大程度上降低了安全儲糧效果。

3.2 保溫隔熱性能對低碳儲糧技術的必要性

糧食的安全儲存會受到很多因素的影響，而儲糧溫度是影響最大的一個因素，如果糧倉保溫效果并不是十分理想，在外界溫度提高的情況下，糧倉之內的溫度也會隨之提升，這就使得害蟲繁殖的速度變快。與此同時，溫度的提升也使得糧食變質的速度變快，這也會對糧食的儲存產生不利的影響。到目前為止，低溫儲糧具有很好的發展空間，而降低糧食溫度的方法主要有以下2種：第1種是機械通風，這種方式會消耗一定的能量，提升碳排放；第2種是提升保溫性能，這種方式提升了一次性投資的比例，但是能夠滿足可持續發展目標。所以，糧倉溫度的保持格外重要。

4 提高平房倉氣密性及保溫隔熱性能的措施

4.1 提高倉房氣密性的措施

4.1.1 平房倉門窗氣密性措施

對糧倉氣密性進行檢測可知，門窗是主要的漏氣部分，需要對這部分進行特殊的處理，具體處理措施包含以下幾種。

（1）在對倉房進行設計時，需要減少門窗，這不但能夠節約成本，也能夠提升糧倉的保溫效果。

（2）平房倉的門窗都運用糧倉專用的保溫密閉門窗。

（3）加強門窗與墻體間的氣密性，保溫密閉窗、軸流風機窗口內側四周距窗邊緣100 mm處；擋糧門與外門之間，距外門100 mm處的墻、頂、地的周圍設置塑料密封槽，固定在墻身的底層抹灰面上,然后做面層粉刷。轉角處的密封槽應弧形過渡，然后做面層粉刷。而門框以及窗框與墻面間的縫隙需要用到“d”型橡膠管做密封處理（圖1）。

圖1 門窗洞口處密封大樣圖

4.1.2 屋面的縫隙處理

國內的平方倉倉型包括以下幾種：雙T板屋蓋平房倉、折線屋架倉、拱板倉以及自然通風屋面平房倉等。自然通風屋面室內的屋頂采用現澆技術，其他的倉型都是板梁結合的屋面結構。屋面縫隙包括屋面結構以及墻體之間的縫隙，還包括大型屋面板間的縫隙。

在做密封處理時，需要注意以下幾種情況，要選擇柔韌性比較好的材料，注意材料的黏結力和拉伸延展性，如果氣候發生變化，柔性材料可以隨屋面板的熱脹冷縮進行變化；而脆性材料在反復的伸縮時會出現斷裂。也可以結合使用這2種材料。例如，拱板倉中拱板之間的縫隙，下部可以采用可以變形的瀝青麻絲材料，上部根據縫隙的大小用加膠水泥砂漿或膨脹細石混凝土將縫隙填實、封嚴，最上面再放置1層防水卷材，這樣多種材料結合運用，更能有效預防后期拱板板縫間因錯位而產生的漏氣現象[5]。

4.1.3 墻體部位縫隙處理

當前，平房倉的墻體材料大部分都是砌體，為了對倉房氣密性進行保障，需要重視砌體間砂漿的飽滿程度。砌體灰砂漿需要飽滿，防止通縫的出現，水平灰縫厚度在8~12 mm，豎縫飽滿度需要到85%。在墻柱以及砌體交接等部分鋪設400 mm寬、0.8 mm厚的孔鋼絲網。

散裝平房倉地面以及墻面之間的縫隙也是影響平房倉氣密性的主要部位，此部分往往還是地面防潮層與墻體的交接部位，糧倉的地面受到大面積堆載的影響會出現沉降，如果處理不及時，還會對防潮層產生破壞，防潮效果不好，糧食安全得不到保障，也會出現漏氣問題。所以，做好墻體與地面交接處的縫隙處理格外重要，主要的處理手法如圖2所示。

圖2 內墻腳與地面交接處大樣圖

4.1.4 工藝孔洞氣密性處理

采用耐候氣密膠、橡膠管、橡膠條等材料對各工藝孔洞進行密封處理，蓋板與機械通風口之間的密封墊換為“d”橡膠管，所有的工藝洞口如環流孔、檢測孔等都采用帶翼環的穿墻套管，套管與墻體交接處的縫隙需要運用高壓灌漿手段或者建筑密封材料進行密封處理。

在安裝糧情檢測線、照明電線、空調線管、取樣管、監控線等時，應將位于穿墻管內的線、管等分開，且在這些線、管之間抹密封膠后伸入管內，再在穿墻線與穿墻管之間填充聚氨酯發泡材料，不留空隙，兩側管口處抹密封結構膠密封。

4.2 提高倉房保溫隔熱性能的措施

4.2.1 平房倉屋面保溫隔熱措施

糧倉之內的熱量主要借助門窗以外墻、屋面等結構進行傳導，屋面在熱量傳遞之中占據70%~80%，所接受的輻射熱量也比較大，屬于保溫的薄弱環節。倉頂主要的隔熱手段包括以下幾種。

（1）較為常用的手段是運用保溫隔熱材料對陽光進行遮擋，防止太陽輻射熱對倉頂產生影響，要運用隔熱性能比較好的材料，例如珍珠巖以及擠塑板等。

（2）采用通風架空屋頂，在屋面設置通風層，借助空氣的對流，將太陽輻射帶走，使得屋面向糧倉傳遞的熱量變少；在迎向夏季主導風向面設置通風孔，提升風壓，促使通風層風速得以提升；架空的墊塊砌成長條狀，盡可能降低阻力的影響；在屋面寬度比較大的情況下需要設置一定的通風屋脊，可提高架空層的通風效果。白天的隔熱效果比較好，夜間散熱速度很快，北方地區夜晚與白天的溫度差很大，夜間的降溫效果較為顯著。

（3）自然通風屋面平房倉是最近幾年興起的新倉型，其屋面設置有空氣流通層，運用“煙囪效應”對熱空氣進行排放，除此之外，還要在空氣間層上表面設置隔熱層，盡可能提升保溫效果和隔熱性能，空氣間層內設置保溫隔熱層的保溫隔熱效果優于普通平房倉。與此同時，現澆的鋼筋混凝土屋頂氣密性比較好，這使得這種倉型的儲糧安全性能得到很大程度的提升，環保優勢更為突出，大大節約了后期的維護費用。

（4）在倉的屋面涂刷熱反射涂料，減少熱量的傳導，也是近幾年最常用的手段，因涂料的荷載較保溫材料小很多，其對原結構所產生的影響很小。經過一系列實驗表明，涂刷了熱反射涂料的屋面，在室外溫度較高的情況下，太陽的熱輻射越強，熱反射涂料的作用也越強。在溫度較高的地區降溫效果很理想，能夠促進低溫儲糧目標的實現，提升儲藏效果，提高儲糧安全程度。

4.2.2 平房倉外墻保溫隔熱措施

除去倉頂之外，糧倉墻體也會對隔熱效果產生極大影響。平房倉外墻體需要有一定的熱阻性能，達到保溫的效果，將室內的糧溫波動降到最低。提升建筑外墻節能效果的手段包含建筑外墻自保溫、建筑外墻外保溫、建筑外墻內保溫。

外墻自保溫指外墻所選擇的材料具有輕質特性，保溫效果很好，能夠達到一定的標準。但是，散裝糧食平房倉外墻需要承受糧食側壓力，通常情況下，普通的輕質材料并不能夠滿足這種要求，如果只是增加維護結構來提升熱阻會造成一定程度上的經濟浪費，效果也不是很好，所以，需要運用相應的手段對墻體保溫性能進行提升。如采用雙層墻體，內墻采用混凝土墻，外墻采用輕質隔墻，中間設置一定厚度的空氣間層，可以明顯提升墻體的保溫隔熱性能。

外墻外保溫是借助相應的措施把輕質的隔熱材料固定于主體結構外側，降低建筑自身受外界環境溫度變化的影響，使得庫內溫度處于相對穩定的范圍。且外保溫系統還能防止夏季庫外溫度過高而引起的平房倉內部的熱橋現象，不僅如此，外墻保溫系統具有不會減少平房倉內部的面積等諸多優勢，使得越來越多的新建的平房倉采用該做法。

相較于外保溫，外墻內保溫也有明顯的優勢，其施工比較方便，安全程度更高，對其進行維護并不需要過多成本，裝修較為便捷，室內溫度也能夠在較短的時間內發生變化。但是，其也存在一定的不足之處，外墻熱橋容易造成墻體內部冷凝結露，會一定程度上占用室內的面積，對室內裝修產生影響。而且，平房倉的內側糧食壓力比較大，保溫面可能會出現開裂問題，內保溫對于保溫材料的防火性能也有較高的要求。內保溫材料燃燒性能等級宜為A級，不應低于B1級，并應符合《建筑設計防火規范》（GB 50016—2018）和《建筑內部裝修設計防火規范》（GB 50222—2017）的有關規定。

5 結語

隨著建筑技術及建筑材料的更新與發展，平房倉的低碳儲糧技術也朝著更好的方向發展。伴隨著人們對低碳儲糧技術的重視，以及節能意識的提升，未來，糧食平房倉的建設也會向著更高的標準發展。為早日實現碳達峰、碳中和的目標，本文對國有糧食倉儲企業的實際發展狀況分析，以期為相關從業人員提供借鑒。