
由于占新建倉70%的高大平房倉系我國首次選用的倉型;安全儲糧問題尚無完整的實踐經驗,也無成形的可借鑒的儲糧技術規范,糧倉設計人員在設計時從土建角度考慮較多,對糧倉的儲糧功能考慮較少,對新倉擬采用的新儲糧技術考慮更少,因此,新建高大平房倉普遍出現倉頂隔熱性差,倉頂、倉墻、門窗氣密性差的問題。為了改善倉房的隔熱性和氣密性,使四項新儲糧技術能順利地在新倉中推廣應用,各庫不得不對新倉進行隔熱和氣密性改造,經過3a多的努力,相當數量的高大平房倉已改造完畢,想出了不少好的辦法和好的措施,為此筆者較為系統地收集一些資料進行分析和總結,綜述成此文,供參考。
1 高大平房倉的隔熱
1.1 高大平房倉倉頂結構與隔熱性的關系
倉房的外圍結構,特別是房式倉的屋面是外界熱量傳入倉內的主要途徑。據有關文獻報道,倉頂傳入的熱量比墻身大16倍,370mm厚倉墻傳入的熱量為9.84kJ/h·m2,平房倉倉頂(瓦)傳入的熱量為159.7kJ/h·m2 ,而且倉頂的表面積一般要比倉墻大1.4倍左右。高大平房倉中有一部分為彩板鋼頂,這種屋頂的導熱性更強,向倉內輻射的熱量也會更多,因此國家糧食儲備局倉儲司曾明確規定,對彩板鋼頂的高大平房倉在未加隔熱層前,不宜作為長期儲備的糧倉。
1.2 倉房的隔熱性與低溫儲糧技術的實施密切相關
眾所周知低溫儲糧無論是對保持儲糧品質還是有效控制有害生物對糧食的危害都是行之有效的措施,在當前推廣的綠色儲糧工程中低溫儲糧技術為首選的方法。高大平房倉中采用低溫儲糧技術,首先要對倉房進行隔熱處理。因為機械制冷低溫儲備時所需的制冷費,有80%~35%左右是維護結構耗冷量所需。如果倉房維護結構的隔熱性差,為了維持糧溫、倉溫的低溫及穩定性,將會延長制冷機組的運行及開機次數,使糧食的保管費用上升 因此只要加強糧倉的隔熱性,就可明顯降低機械制冷低溫儲糧時的費用。
1.3 隔熱材料與隔熱效果的關系
通常把導熱系數<0.23W/m·度,容重<1000kg/m3 的建筑材料稱為隔熱材料或保溫材料。一般低溫庫中使用的隔熱材料其導熱系數應在0.024~0.14w/m·度之間,容重小的材料內部孔隙多,入值小,隔熱性能好,所以隔熱材料的容重也可在一定程度上說明其隔熱性,如膨脹珍珠巖容重為300kg/m3 時,入為0.12W/m·度,而容重為90kg/m3時,入為0.045W/m·度。隔熱性能好的材料多為孔隙多、密度小的輕質材料。
隔熱材料還應不易燃燒或可自燃,聚苯乙烯泡沫塑料具有較好的耐火性、安全性,因此在低溫糧庫的隔熱材料中較多使用此材料。另外糧倉隔熱材料,尤其是倉頂隔熱材料應具有較強的機械強度和一定的憎水性,且不易霉爛,無毒安全,價格便宜易購,施工方便。
目前我國糧庫常用的低溫隔熱材料主要有消毒礱糠、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、聚苯乙烯泡沫塑料、硬質聚氨酯泡沫塑料、鋁箔波紋紙板。其中消毒礱糠、膨脹珍珠巖、聚苯乙烯泡沫塑料、鋁箔波紋紙板價格比較低,為更多糧庫采用。
1.4 屋頂隔熱結構
低溫糧庫的屋頂隔熱結構最常見的有直貼式和閣樓式。
直貼式。在原有倉頂的基礎上直接將防潮層和隔熱層粘貼或連接固定上去,因通常倉庫屋頂均具備防潮層,所以一般只將隔熱材料固定在倉頂內表面即可,工程量較小,如果選用板型隔熱材料如聚苯乙烯泡沫塑料,則施工更方便。
閣樓式。利用閣樓使屋頂與倉房隔開,并且兩者之間留有空氣隔熱層。這樣進一步降低了由于倉外溫度影響和太陽輻射進入倉內的熱量,提高了隔熱效果。閣樓式是目前倉房隔熱改造常采用的形式,且隔熱效果優于直貼式。
1.5 倉頂隔熱改造的實例
北京中谷潤糧技術開發有限責任公司與國家糧食局天津武清直屬庫共同對高大平房倉倉頂進行隔熱處理,采用低溫儲糧效果良好。
供試倉長42m,寬36m,檐高9.5m,背高12m,裝糧高度7.5m,倉頂為巖棉夾芯金屬彩色復合板,卷邊扣壓,用螺釘堅固。將倉頂表面塵土擦去,對銹斑進行去銹,再涂刷熱反射涂料。涂刷厚度0.12mm,涂刷要均勻,涂刷2次。
對于熱反射涂料的熱反射作用,外溫越高,太陽光越強時,其反射的作用越明顯。當對照倉倉頂的表面溫度達到70℃左右時,試驗倉倉頂表面溫度只有45℃,比對照倉低了25℃,同時倉溫也比對照倉低了將近3℃,減少了太陽對倉房的熱傳遞。
四川達川直屬庫和內江陵家直屬庫采用雙頂隔熱法,外頂為拱型頂,內頂為平頂,兩頂之間最高相隔近lm,屋頂還采用新型防水材料APP,隔熱效果良好,在外溫達 37~38℃,倉內糧溫僅28℃。
中央儲備糧新津直屬庫曾對兩種高大平房倉屋頂進行隔熱效果試驗,試驗結果:彩鋼板平房倉屋頂極易吸熱,有必要用反光隔熱涂料或作刷白處理。在拱板平房倉中應該采用聚胺酯泡沫等隔熱效果好的材料作隔熱層,并且以覆蓋整個屋頂為佳。
中央儲備糧嘉興直屬庫對高大平房倉倉頂改造,采用在倉頂拱板之間噴涂4cm厚的聚氨酯泡沫,并在拱板下面放置3cm厚的珍珠巖板,隔熱效果明顯提高。中央儲備糧宿遷直屬庫為了使新建倉隔熱密閉性能增強,在倉頂板上鋪壓30~40cm厚的消毒礱糠或膨脹珍珠巖,隔熱效果良好。
安徽合肥機械化糧庫為加強倉頂密閉和保溫隔熱效果,采用噴涂聚氨酯3cm在彩鋼板上,另加泡沫板作保溫層,并發現如單獨使用聚氨酯,厚度應在在5cm以上,效果才好。倉頂隔熱,可用發泡聚氨酯涂布,厚度4cm效果良好,對屋面與墻體的連接縫,如縫隙剔成“V”型,并清理縫隙中的松散混凝土、碎屑粉塵,然后用膩子將環氧膠泥用力壓實,當固化干燥后進行涂料粘貼無紗布。對倉頂隔熱還可采取雙倉頂隔熱法,外頂為拱型倉板的倉,可增設內頂,兩頂之間最低點相隔為lm,這樣當外溫達到37~38℃時,倉內糧溫可保持在28℃左右。
房式倉屋面增設隔熱層。鄒盛亞等對采用通常的架空隔熱板方法提出看法,認為該方法增加荷載較大,所以結構安全上存在問題。采用膨脹珍珠巖粉隔熱層,雖然增加荷載較小,但造價偏高,如大面積采用珍珠巖板作保護層又易產生裂縫,亦易被水侵蝕,既不經濟,隔熱效果也不能持久。如采用石棉瓦架空隔熱層,其增加的荷載不大,造價也明顯低于珍珠巖板(石棉板22元/m2 ,珍珠巖板28元/m2)且取材容易,維修方便,既能隔熱,又利防水,在結構受力允許情況下,宜優先采用。
石棉瓦架空隔熱層的使用方法:先對倉房架空高度變化、構造處理及結構安全措施等進行研究,在施工前,對組合屋架質量,特別是下弦焊接質量進行認真的檢查和加固補強,在施工中,為盡量減少組合屋架上弦部位增設的120mm厚磚砌體體積,采用了檐口處高220mm,屋背處高450mm的變化高度,使隔熱層中產生“抽風”效果,加快隔熱層中的空氣流通。既減少磚砌體體積,減少了屋架上增加的荷載,又滿足了隔熱要求,同時,還增大了石棉瓦屋面的坡度,有利于排水,避免屋面滲漏。
經改頂后的倉房,在8月份,改頂倉倉溫35~36℃,未改頂倉的倉溫48~49℃。改頂倉的糧溫31~32℃,未改頂倉的糧溫38~39℃。改頂后倉溫低12℃左右,上層糧溫低7℃。經3a使用觀察,由于屋面增設隔熱層,原屋面防水層得到保護,屋面部分滲漏基本消除,延長了防水層的使用壽命。
泡沫板吊頂隔熱效果:湖南省冷水灘虎巖國家糧食儲備庫,曾用泡沫板吊頂及封窗,隔斷了熱量從屋面及窗戶傳人。經處理的3個倉l~8月份倉溫僅上升18~19℃,而未吊頂的對照倉倉溫上升26~28℃,8月份吊頂倉倉溫平均為27℃,而未吊項的倉溫為33℃,吊頂倉糧溫分別上升13.3℃,而未吊頂的糧溫平均上升18.3℃,吊頂倉儲藏稻谷la后發芽率為80%,而未吊頂稻谷發芽率為69.5%,吊頂倉稻谷發芽率比未吊頂倉高出10.5%。
氣調倉隔熱措施:中央儲備糧綿陽直屬庫對氣調倉屋面及墻體增加隔熱措施,要求屋面K值≤0.5w/m2·K,墻體K值≤1.27W/m2·K,在屋面增加硬質隔熱層,采用50mm厚現場發泡聚氨酯作保溫材料,并再在其面上作一層保護層,以增強倉房的隔熱性能、防水性,并延長其使用壽命,墻身采用620mm厚空心磚墻。
江西省撫州地區糧食局萬拯群介紹:對現有倉房的隔熱可采取“雙頂”,即在屋頂下面再吊裝一層鋼板網頂棚,形成屋面隔熱層。其結構工序自上而下為:吊裝木骨架—→釘牢鋼板網—→抹勻混合砂—→粉刷紙筋灰。此種頂棚牢固耐用,抗負壓性強,具有較好的防滲漏、氣密、隔熱等性能。注意屋頂與吊棚之間的間距≥于60cm,若條件允許,最好在吊棚上面鋪40cm厚的消毒稻殼等隔熱材料,則隔熱效果更佳。如頂棚為水平形或馬鞍形,最好還應在頂兩頭山墻尖角部位安裝排氣扇,或通風百葉窗,有利于冷氣轉換,降低倉溫,經江西宜黃和山東濰坊等地實踐,“雙頂倉”糧溫比非雙頂倉低4~6℃,同時對屋面盡可能用白水泥灰漿刷白,以利反射降溫。
雙門和雙窗:即在倉門和擋糧板之間安裝活動框架塑料門,并在擋糧板上嵌入塑料薄膜,形成雙門四道隔熱層。雙窗即適當加寬窗戶,增設外向窗,并將排風扇安裝在內外窗之間,在內窗四沿推行凹槽嵌膜,使之形成雙窗三道隔熱層。
2 高大平房倉的氣密性
2.1 新建平房倉氣密性差,影響新儲糧技術推廣
我國有關規程規定新建高大平房倉壓力從500Pa降到250Pa時半衰期應≥40s,這標準遠低于發達國家的標準。實踐證明,該標準不能滿足科學儲糧對倉房的要求。然而即使如此我國新建高大平房倉中有相當數量的倉房氣密性仍不達標。
遼寧省糧科所曾對該省14個糧庫的73個新建高大平房倉(共計105個廒間)的氣密性進行了測試并進行分析,測試結果是當對門窗不用塑料布密封處理時大部分倉房達不到《磷化氫環流熏蒸技術規程》中規定的“倉內壓力由500Pa下降到250Pa的半衰期,平房倉不低于40s的要求,甚至有的倉房倉內壓力不能升高到500Pa,原因是壓力使倉房門窗產生一定縫隙,造成倉內氣體大量外泄所致,因此在門窗內部設有塑料槽并用塑料布密封,對倉房氣密性尤為重要。
有的糧庫倉房的梁、柱與屋向板縫連接處漏氣,導致倉房氣密性達不到要求;有的倉房是機械通風密封不好,原因是盲板被螺栓緊固變形,膠墊厚度不足(不是整體膠墊)。將盲板加厚或加固,將膠墊加厚并制作成整體墊片后,即可解決機械通風口漏氣問題;各種管道和孔洞漏氣,如磷化氫檢測管,檢溫電纜管、照明電纜管和大氣溫度檢測電纜管等。原因是這些設施施工單位各不相同,施工時容易忽略倉房密封問題。
中央儲備糧武漢管理分公司熊鶴鳴等報道,通過對新建倉裝糧的儲藏實踐觀察,發現倉房存在氣密性較低,保溫性不強等問題,氣密性低則勢必影響熏蒸效果,藥物濃度不能持久,補藥次數增加;而保溫性不強則造成機械通風、谷物冷卻機降溫的不利,根據谷物冷卻機降溫儲糧的各項數據表明:冷卻機強大的降溫功能可將倉庫溫度下降到準低溫水平,但停機若干小時后,溫度會出現反彈,迅速回升,造成降溫成本大、效果差等問題。其原因主要是倉庫屋頂的隔熱層設置及門窗密閉達不到儲糧技術要求,因此,改進門窗、屋頂施工設計,改善倉房的密閉、保溫性,保證儲糧技術的有效和低成本運作是當前必須解決的問題。
2.2 倉房氣密性是氣調儲糧及環流熏蒸的關鍵
氣調儲糧技術為不少國家所采用,我國近年來也逐步推廣,因為此技術可避免應用化學藥劑,減少儲糧的污染。氣調儲糧技術主要是改變空氣中CO2、N2、O2 濃度來控制儲糧害蟲和真菌的繁殖直至達到殺蟲抑菌的效果。據專家們介紹糧堆氧氣濃度降到2%左右或二氧化碳增加到40%時,儲糧中的真菌就能得到有效抑制,儲糧害蟲也會很快死亡,并能較好地保持儲糧品質。
對蟲糧的熏蒸,倉房的氣密性尤為重要。氣密性差的倉房,熏蒸劑在未達到要求的密閉時間前就大量泄露,導致害蟲未致死而產生抗藥性,倉房周圍因毒氣泄漏,而造成因環境污染對人類健康構成危脅,因此倉房密閉事關重大。
2.3 倉房密閉性能指標
倉房密閉處理質量應達到堅固耐久、不漏氣、不開裂,外觀光潔、平整、無裂紋、無皺、無脫皮、密閉所在部位與原平房倉各部位于糧面應協調統一,盡可能不出現明顯痕跡。
密閉處理材料以固邦中性粘膠、密封膠、塑料布、無紡布、丙酮。
門窗通風口等的處理:
門:在擋糧板與門之間采用塑料薄膜密封。注意塑料薄膜應保持適度松弛,在充氣時塑料薄膜與門貼緊,使壓力傳于門上,保證塑料薄膜不會因受力而破裂。如果塑料薄膜繃得過緊,在測試壓力條件下,塑料薄膜常常發生破裂泄壓現象,因此需要特別注意。
窗:利用原設計密封槽用塑料薄膜進行密閉處理,塑料薄膜保持適度松弛,在充氣過程中,使塑料薄膜貼緊防雀網,使壓力傳于防雀網上,確保塑料薄膜不受損壞。
機械通風口、管道口:將鋼板與機械通風口用螺栓連接,中間加密封墊,所有接縫處用密封膠嵌縫,其中留一個口做測壓檢測孔;機械通風口裝有密封門的,保證密封門周圍不漏氣。
軸流風機口:采用臨時密封措施處理,風機口四周裝有密封槽,然后用塑料薄膜壓人密封槽進行氣密性處理。
墻角與地面連接處、屋面板與墻體連接處:用丙酮、固邦中性粘膠、無紡布等材料、采用二布三涂氣密性處理。
屋面板板縫處:板縫嵌5mm密封膠,然后用丙酮、固邦中性粘膠、無紡布等材料,采用二布三涂氣密性處理。
地墻裂縫,其他部位如燈口、電纜進線口等薄弱部位,用密封膠嵌縫,做氣密性處理。
2.4 國外采用的密封系統
通常國外糧倉外墻為丙烯酸樹脂充填劑作為底漆,上面噴涂一層白色,熱反射的丙烯酸乳膠。如澳大利亞克羅米林化學公司生產的賽路佛萊克(silofex)用于面層噴涂,是具有屈伸適應性及持久性的倉頂、外墻、簡倉壁密封劑,易于噴涂,極易收縮,具良好的氣密與防水性;倉內密封層、天花板使用彈性聚合物水泥,接縫處使用丙烯酸膠漿水泥,體積比例為1∶2∶1的水泥、砂、丙烯酸樹脂分散劑組成的糊狀膠漿,墻壁使用瀝青—橡膠作底層,加一層氯丁橡膠涂膜,這類密封劑在噴涂完畢、膠液固化,即可應用。具有密封、防水、防潮、防漏氣的性能,與糧食直接接觸,無不良影響。
2.5 倉房密封劑的噴涂料
密封層:倉墻、地墻采用石灰、水泥、砂漿作基層后,再粘貼0.14mm聚乙烯薄膜一層,或采用石灰漿、油毛氈、粘貼紗紙,再涂刷酚醛清漆或“701”膠。很大程度上改進了倉庫的氣密性。
倉房門、窗及通風道密封可采用硅酮橡膠、聚氯乙烯帶及聚氨酯泡沫加以復蓋和嵌縫,或用聚氯乙烯與丙烯酸結合起來密封倉門及管道,阻止倉房氣體的泄漏。
2.6 密封倉房泄漏檢測方法
煙霧試驗:適用于15t以下的小型糧倉。
追蹤氣體系列:用氣體測試管檢測。
音頻檢測:用音頻放大器檢測。
溫度記錄器:在200Pa的壓力變化范圍內檢測漏洞,氣體流失以周圍及內部的溫度及壓力為變量的函數來描述。
熒光粉檢測:在一定壓力下熒光粉粉末在泄漏處可見發光。
皂沫檢測:用2%濃度的洗滌劑噴射不密封的表面,稍加壓力(200Pa),漏氣處將出現抱沫,能檢測出涂層的缺陷。
以上幾種方法中以皂沫檢測法應用最有成效且使用簡便。
2.7 氣調倉氣密性措施實例
中央儲備糧綿陽直屬庫氣調倉為2棟24m跨度,96m長的雙廒間鋼筋混凝土拱板屋架平房倉、倉高7.8m,設計倉容0.18億kg;圍護結構為620mm厚空心磚墻。
倉房內墻面涂刷(涂)氣密涂料,采用聚酰胺環氧樹脂涂料作氣密涂料,施工前將涂料充分攪拌均勻。涂布方法為涂刷2遍,第一層宜用較稀釋涂料涂刷,便于墻體吸附,第二層可用較厚稠涂料涂刷,以增加密封層厚度,加強其氣密性。每層涂料厚薄均勻,用量達到≥0.5kg/m2,厚度0.5mm,玻纖布層≥0.8mm,涂刷中要求每次涂刷時間間隔以漆面干燥不粘手為宜,涂刷后應仔細檢查涂刷面,要求涂料均勻粘附在倉壁上,無氣泡,干燥成膜后無裂痕,無孔眼。
倉壁與倉頂、地坪和墻身及其連接處的密封處理:倉壁與倉頂連接處采用聚氨酯涂料與聚酯纖維無紡布或玻纖布進行密封處理,在密封涂布前先用聚氨酯泡沫或嵌縫膠等將較寬縫隙填充,再將各交接處做成R150mm弧形,采用二布三涂進行密封處理,并對裂縫、氣泡、砂眼進行修補處理,達到密封要求。
采用專業廠家生產的特別氣密保溫門窗及氣密保溫通風筒,安裝時框架采用預埋形式,并與墻體的連接處密封嚴實。
增加氣密接縫膠:由于現有的拱板做法是拱板之間留有約1cm寬、18cm深的縫隙,并會隨著鋼筋混凝土的正常變形而變化,這是影響倉房氣密性的重要因素之一,因此需對此進行密封處理。具體做法為:在每品拱板下弦的縫隙中灌入符合要求的含膨脹水泥的水漿,再用PH-T彈性環氧樹酯接縫膠和嵌縫油膏從縫隙頂部澆灌,以起到密封效果和防止由于房屋變形而引起的漏氣;在每品拱板下弦的底部,即倉頂,采用二布三層填實縫隙。為提高抗拉延展率和衛生要求,施工中采用無紡布或玻纖布作加勁層,按倉內墻做法涂刷氣密膠。
增加氣密密封膠:在糧倉糧食進出口、通風管道口、軸流風機口、檢修口CO2、工藝供氣孔、糧情檢測電源管線、供電管線及各工藝電源管線等通道口處,采用高耐候氣密膠進行密封。
2.8 采用環流熏蒸的高大平倉密封實例
四川滬州國家糧食儲備庫高大平房倉倉門密封處理是在門框中緊貼擋糧板外側增設薄膜密封內框,可用40mm×40mm的木枋釘在門框上,再釘上槽管和轉角(槽口面向倉外便于操作),木枋與門框之間的縫和槽管與木枋之間的縫用牛膠石膏等材料密封,待干后壓人薄膜密封。
窗的處理,可在內墻框沿上增設槽管密封框,用“反壓法”將薄膜壓人模管中,可多次重復使用;在外墻一側安裝不銹鋼防鼠網的鋁合金玻璃推拉窗:在窗子的中間設置活動的隔熱泡沫塑料板。
對于散裝糧倉,僅靠密封門窗要想獲得很好的環流熏蒸效果是較難的,一般要配合糧堆薄膜密閉,采用塑料薄膜密封糧面的“膜下環流熏蒸系統”,熏蒸效果將大大提高。