曾憲余，榮華生，石振海

(1.廣西壯族自治區(qū)桂林糧食儲(chǔ)備庫有限公司,廣西 桂林 541199； 2.廣西糧堡科技有限公司,廣西 南寧 530022)

我公司倉(cāng)房建于20世紀(jì)70、80年代，共有倉(cāng)容10萬t，主要是20世紀(jì)70年代建設(shè)的蘇式倉(cāng)和80年代建設(shè)的折板倉(cāng)。蘇式倉(cāng)裝糧高度3.5 m，每個(gè)厫間倉(cāng)容1 500 t，適合小品種糧儲(chǔ)存；由于是磚柱墻，結(jié)構(gòu)老化，隔熱氣密性能差，噸糧受熱面積最大。折板倉(cāng)裝糧高度4.3 m，每個(gè)厫間倉(cāng)容2 000 t，糧食輪換方便，磚混結(jié)構(gòu)，隔熱氣密性能比蘇式倉(cāng)略好。從2 000年起，對(duì)其中3.5萬t倉(cāng)容的倉(cāng)房改造為拱板倉(cāng)，裝糧高度4.5 m，每個(gè)厫間倉(cāng)容(2 000～3 000)t；雙層拱板結(jié)構(gòu)的隔熱性和氣密性均高于蘇式倉(cāng)和折板倉(cāng)，由于沒有對(duì)倉(cāng)房進(jìn)行熱工專業(yè)計(jì)算設(shè)計(jì)，同樣達(dá)不到控溫儲(chǔ)糧要求。我公司處于第七生態(tài)高濕高溫儲(chǔ)糧區(qū)，每年的高溫時(shí)間長(zhǎng)達(dá)半年以上，35℃以上有3個(gè)月，倉(cāng)溫高達(dá)40℃，個(gè)別倉(cāng)甚至達(dá)到45℃以上，嚴(yán)重影響到糧食品質(zhì)和儲(chǔ)糧安全。其后在倉(cāng)房上采取了倉(cāng)頂噴淋、搭蓋黑色塑料遮陽網(wǎng)、搭建彩鋼板遮陽棚、在西側(cè)墻面種植扁藤植物等多種方法進(jìn)行隔熱，雖然取得了一定的效果，但在夏季倉(cāng)內(nèi)溫度仍然達(dá)到31～33℃，距離我們的控溫儲(chǔ)糧要求還有很大的差距。因此，尋找高效的保溫材料和技術(shù)對(duì)老舊糧倉(cāng)進(jìn)行改造是亟待解決的問題。

1 倉(cāng)房隔熱技術(shù)分析

根據(jù)熱量傳遞的3種方式，對(duì)常用糧倉(cāng)的隔熱技術(shù)進(jìn)行分析，詳見表1。

由于蘇式倉(cāng)和折板倉(cāng)增設(shè)吊頂，結(jié)構(gòu)與拱板糧倉(cāng)基本一樣，都是雙層結(jié)構(gòu)房頂，頂部有隔熱空間層，通過熱輻射傳遞進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)的熱量并不多。如果糧倉(cāng)內(nèi)傳入的熱量很少，可以不考慮熱對(duì)流的影響。所以現(xiàn)在只要把減少熱傳導(dǎo)的隔熱層工作做好，就可以達(dá)到投資省、隔熱效果好的目的。

表1 熱傳遞方式及隔熱技術(shù)分析

減少熱傳導(dǎo)的方法是降低傳熱系數(shù)，目前主要有內(nèi)隔熱和外隔熱2種方式[1]。經(jīng)考察后發(fā)現(xiàn)，倉(cāng)房外隔熱的保護(hù)砂漿面層容易脫落，造成隔熱保溫材料吸水而失效，也會(huì)因陽光照射老化使隔熱保溫性能下降，機(jī)械設(shè)備作業(yè)時(shí)碰撞外隔熱保溫層而損壞，都會(huì)影響到倉(cāng)房的隔熱保溫層的效果。采取內(nèi)隔熱，倉(cāng)房墻體和吊頂?shù)膬?nèi)隔熱層形成一個(gè)五面整體，基本沒有“熱橋”[2]，保溫效果極大提高[3]。但由于糧堆對(duì)隔熱保溫層有側(cè)壓力，必須保證墻體內(nèi)隔熱保溫層的強(qiáng)度，否則將使內(nèi)隔熱保溫材料破壞失效，由于存在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)院和施工單位使用較少。

2 糧食低溫倉(cāng)隔熱標(biāo)準(zhǔn)與新材料的應(yīng)用

依據(jù)《糧油儲(chǔ)藏技術(shù)規(guī)范》GB/T 29890—2013中的相關(guān)要求，第七區(qū)用于低溫儲(chǔ)糧的糧倉(cāng)，墻體的傳熱系數(shù)為(0.46～0.52)W/m2·K；屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)為不大于0.35 W/m2·K。根據(jù)《糧油儲(chǔ)藏 平房倉(cāng)隔熱技術(shù)規(guī)范》GB/T 26879—2011，隔熱材料要求導(dǎo)熱系數(shù)一般小于0.23 W/m2·K,密度一般小于5 00 kg/m3，采用聚氨酯發(fā)泡材料隔熱時(shí)，要求聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)≤0.04 W/m2·K，閉孔率≥95%，因此采用聚氨酯隔熱是符合糧倉(cāng)使用要求的。

散裝糧倉(cāng)，糧食對(duì)墻壁內(nèi)側(cè)產(chǎn)生較大的壓力，與裝糧高度正相關(guān)，常用的聚氨酯隔熱泡沫材料耐壓很低，應(yīng)用在糧倉(cāng)內(nèi)墻會(huì)受壓損壞而失效[4]。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016—2018的規(guī)定，采用金屬面板做保護(hù)層的聚氨酯夾芯板已不允許使用，聚氨酯表面應(yīng)設(shè)不燃防火砂漿保護(hù)層，應(yīng)用于吊頂板或下弦板內(nèi)側(cè)，常規(guī)砂漿保護(hù)層存在脫落的風(fēng)險(xiǎn)而失去保護(hù)功能。

我們根據(jù)糧倉(cāng)隔熱需要對(duì)高強(qiáng)度抗壓聚氨酯進(jìn)行了多年研究，通過調(diào)整聚氨酯的配方和結(jié)構(gòu)組合，適當(dāng)添加輔料和加強(qiáng)噴涂壓力，增大聚氨酯的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度，提高聚氨酯的力學(xué)強(qiáng)度，克服了糧堆側(cè)壓力造成保溫材料失效的風(fēng)險(xiǎn)，防火性能達(dá)到B1級(jí)，并研制出高粘接強(qiáng)度的砂漿保護(hù)材料。內(nèi)隔熱保溫聚氨酯隔熱性能穩(wěn)定，同時(shí)具有防老化、防潮、氣密、防結(jié)露和無熱橋的優(yōu)點(diǎn)。

3 高強(qiáng)度抗壓聚氨酯在糧倉(cāng)的熱工計(jì)算

現(xiàn)根據(jù)蘇式倉(cāng)的結(jié)構(gòu)，倉(cāng)頂面由：防水卷材+20 mm厚水泥砂漿+50 mm厚鋼筋混凝土+1 000 mm高吊頂隔熱空間(帶排風(fēng))+聚氨酯保溫層+20 mm厚石灰水泥砂漿組合而成，計(jì)算數(shù)據(jù)見表2。

表2 倉(cāng)頂聚氨酯隔熱層厚度計(jì)算表

查《糧油儲(chǔ)藏技術(shù)規(guī)范》，桂林屬于中國(guó)儲(chǔ)糧生態(tài)區(qū)劃圖中的第七區(qū)，K≤0.35 W/(m2·K)。即倉(cāng)頂傳熱系數(shù)K=1/Ro=0.35 W/(m2·K)。

倉(cāng)頂熱阻Ro=Ri+∑R+Re=

2.857(m2·K/W)[7]，

(1)

式中，Ri=1/αnei；αnei為圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱系數(shù)，取αnei=8.7 W/(m2·K)；Re=1/αwai；αwai為圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面換熱系數(shù)，取αwai=23.0 W/(m2·K)。

由公式(1)可計(jì)算得出：倉(cāng)屋頂需要設(shè)置56 mm厚的聚氨酯，同時(shí)考慮到隔熱修正系數(shù)和投入成本問題，在吊頂內(nèi)側(cè)采用(56～70)mm。同樣計(jì)算原理，在墻體內(nèi)側(cè)高強(qiáng)度抗壓聚氨酯隔熱層為(30～40)mm，為加強(qiáng)西面墻隔熱性能，厚度增加為(40～50)mm，倉(cāng)內(nèi)隔墻為(15～20)mm；在門窗內(nèi)側(cè)為(50～70)mm，在通風(fēng)口及其它孔洞也用50 mm聚氨酯處理。

4 噴涂聚氨酯設(shè)計(jì)與施工要求

由于倉(cāng)房隔熱保溫效果的提高，在夏、冬季倉(cāng)內(nèi)外溫差大，對(duì)于隔熱層構(gòu)造層次設(shè)計(jì)上，高溫側(cè)隔氣層的蒸汽滲透阻要大，低溫側(cè)則要小，使從壓力大的一側(cè)滲透到隔熱保溫層中的水蒸汽，能從另一側(cè)擴(kuò)散出去，形成難進(jìn)易出的局面，延長(zhǎng)隔熱層使用壽命，同時(shí)要考慮保護(hù)層整體的蒸汽滲透阻，防止脫落[8]。

在施工中，首先選擇具有高強(qiáng)度抗壓聚氨酯施工經(jīng)驗(yàn)的施工單位，其次是要求提供對(duì)糧倉(cāng)隔熱難點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)的施工處理方案，再次是操作工應(yīng)具有相應(yīng)聚氨酯噴涂設(shè)備的培訓(xùn)合格證書。

5 糧倉(cāng)改造后的儲(chǔ)糧效果

我公司2018年開始，對(duì)6萬t倉(cāng)容的倉(cāng)內(nèi)側(cè)噴涂高強(qiáng)度抗壓聚氨酯，經(jīng)過近2年糧食儲(chǔ)藏，在夏季，倉(cāng)內(nèi)空間溫度控制在28℃以內(nèi)，結(jié)合倉(cāng)房智能化改造，與倉(cāng)內(nèi)空調(diào)相結(jié)合，將倉(cāng)內(nèi)控溫在25℃以下，基本達(dá)到了控溫倉(cāng)儲(chǔ)的要求。同時(shí)倉(cāng)房氣密性大幅度提高，改造前氣密性從(-300～-150)Pa半衰期平均為26 s，改造后，氣密性從(-300 ～-150)Pa半衰期平均為418 s，倉(cāng)房隔熱、防潮、防水、氣密性都大幅度提高。

經(jīng)實(shí)踐，糧食年平均損耗率比改造前下降0.4%，全年輪儲(chǔ)3.5萬t玉米，減少糧食損耗成本約30萬元。

因此，倉(cāng)內(nèi)側(cè)高強(qiáng)度抗壓聚氨酯改造后，不僅儲(chǔ)糧安全，提高了儲(chǔ)糧品質(zhì)，同時(shí)降低了儲(chǔ)藏過程損耗。

6 高強(qiáng)度抗壓聚氨酯在糧倉(cāng)中的應(yīng)用前景和完善措施

由于《糧油儲(chǔ)藏技術(shù)規(guī)范》對(duì)隔熱的要求不夠具體，僅僅規(guī)定了圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)這個(gè)指標(biāo)，傳熱系數(shù)只是描述圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱能力的一個(gè)性能參數(shù)，是在穩(wěn)定傳熱條件下建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)《廣西壯族自治區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DBJ 45/029—2016，桂林屬于夏熱冬冷地區(qū)，根據(jù)《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 134—2010明確規(guī)定了圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分的傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)，這樣糧倉(cāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能更全面。根據(jù)相關(guān)參數(shù)，就可以計(jì)算出糧倉(cāng)經(jīng)濟(jì)合理的隔熱材料厚度，可以在今后工作中完善。

總之，隨著社會(huì)進(jìn)步和科學(xué)發(fā)展，人民生活水平的提高，對(duì)糧食品質(zhì)要求越來越高，使用了多年的儲(chǔ)糧化學(xué)藥品磷化鋁即將被限用，低溫綠色儲(chǔ)糧是今后儲(chǔ)糧發(fā)展的方向，做好隔熱保溫是低溫綠色儲(chǔ)糧的重點(diǎn)和難點(diǎn)。我們現(xiàn)在采取倉(cāng)房?jī)?nèi)墻噴聚氨酯泡沫隔熱控溫工程為低溫儲(chǔ)糧打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，該技術(shù)與倉(cāng)房?jī)?nèi)空調(diào)、谷冷設(shè)備相結(jié)合實(shí)現(xiàn)控溫儲(chǔ)糧，通過不斷改進(jìn)，逐漸實(shí)現(xiàn)低溫綠色儲(chǔ)糧。