
由于占新建仓70%的高大平房仓系我国首次选用的仓型;安全储粮问题尚无完整的实践经验,也无成形的可借鉴的储粮技术规范,粮仓设计人员在设计时从土建角度考虑较多,对粮仓的储粮功能考虑较少,对新仓拟采用的新储粮技术考虑更少,因此,新建高大平房仓普遍出现仓顶隔热性差,仓顶、仓墙、门窗气密性差的问题。为了改善仓房的隔热性和气密性,使四项新储粮技术能顺利地在新仓中推广应用,各库不得不对新仓进行隔热和气密性改造,经过3a多的努力,相当数量的高大平房仓已改造完毕,想出了不少好的办法和好的措施,为此笔者较为系统地收集一些资料进行分析和总结,综述成此文,供参考。
1 高大平房仓的隔热
1.1 高大平房仓仓顶结构与隔热性的关系
仓房的外围结构,特别是房式仓的屋面是外界热量传入仓内的主要途径。据有关文献报道,仓顶传入的热量比墙身大16倍,370mm厚仓墙传入的热量为9.84kJ/h·m2,平房仓仓顶(瓦)传入的热量为159.7kJ/h·m2 ,而且仓顶的表面积一般要比仓墙大1.4倍左右。高大平房仓中有一部分为彩板钢顶,这种屋顶的导热性更强,向仓内辐射的热量也会更多,因此国家粮食储备局仓储司曾明确规定,对彩板钢顶的高大平房仓在未加隔热层前,不宜作为长期储备的粮仓。
1.2 仓房的隔热性与低温储粮技术的实施密切相关
众所周知低温储粮无论是对保持储粮品质还是有效控制有害生物对粮食的危害都是行之有效的措施,在当前推广的绿色储粮工程中低温储粮技术为首选的方法。高大平房仓中采用低温储粮技术,首先要对仓房进行隔热处理。因为机械制冷低温储备时所需的制冷费,有80%~35%左右是维护结构耗冷量所需。如果仓房维护结构的隔热性差,为了维持粮温、仓温的低温及稳定性,将会延长制冷机组的运行及开机次数,使粮食的保管费用上升 因此只要加强粮仓的隔热性,就可明显降低机械制冷低温储粮时的费用。
1.3 隔热材料与隔热效果的关系
通常把导热系数<0.23W/m·度,容重<1000kg/m3 的建筑材料称为隔热材料或保温材料。一般低温库中使用的隔热材料其导热系数应在0.024~0.14w/m·度之间,容重小的材料内部孔隙多,入值小,隔热性能好,所以隔热材料的容重也可在一定程度上说明其隔热性,如膨胀珍珠岩容重为300kg/m3 时,入为0.12W/m·度,而容重为90kg/m3时,入为0.045W/m·度。隔热性能好的材料多为孔隙多、密度小的轻质材料。
隔热材料还应不易燃烧或可自燃,聚苯乙烯泡沫塑料具有较好的耐火性、安全性,因此在低温粮库的隔热材料中较多使用此材料。另外粮仓隔热材料,尤其是仓顶隔热材料应具有较强的机械强度和一定的憎水性,且不易霉烂,无毒安全,价格便宜易购,施工方便。
目前我国粮库常用的低温隔热材料主要有消毒砻糠、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、铝箔波纹纸板。其中消毒砻糠、膨胀珍珠岩、聚苯乙烯泡沫塑料、铝箔波纹纸板价格比较低,为更多粮库采用。
1.4 屋顶隔热结构
低温粮库的屋顶隔热结构最常见的有直贴式和阁楼式。
直贴式。在原有仓顶的基础上直接将防潮层和隔热层粘贴或连接固定上去,因通常仓库屋顶均具备防潮层,所以一般只将隔热材料固定在仓顶内表面即可,工程量较小,如果选用板型隔热材料如聚苯乙烯泡沫塑料,则施工更方便。
阁楼式。利用阁楼使屋顶与仓房隔开,并且两者之间留有空气隔热层。这样进一步降低了由于仓外温度影响和太阳辐射进入仓内的热量,提高了隔热效果。阁楼式是目前仓房隔热改造常采用的形式,且隔热效果优于直贴式。
1.5 仓顶隔热改造的实例
北京中谷润粮技术开发有限责任公司与国家粮食局天津武清直属库共同对高大平房仓仓顶进行隔热处理,采用低温储粮效果良好。
供试仓长42m,宽36m,檐高9.5m,背高12m,装粮高度7.5m,仓顶为岩棉夹芯金属彩色复合板,卷边扣压,用螺钉坚固。将仓顶表面尘土擦去,对锈斑进行去锈,再涂刷热反射涂料。涂刷厚度0.12mm,涂刷要均匀,涂刷2次。
对于热反射涂料的热反射作用,外温越高,太阳光越强时,其反射的作用越明显。当对照仓仓顶的表面温度达到70℃左右时,试验仓仓顶表面温度只有45℃,比对照仓低了25℃,同时仓温也比对照仓低了将近3℃,减少了太阳对仓房的热传递。
四川达川直属库和内江陵家直属库采用双顶隔热法,外顶为拱型顶,内顶为平顶,两顶之间最高相隔近lm,屋顶还采用新型防水材料APP,隔热效果良好,在外温达 37~38℃,仓内粮温仅28℃。
中央储备粮新津直属库曾对两种高大平房仓屋顶进行隔热效果试验,试验结果:彩钢板平房仓屋顶极易吸热,有必要用反光隔热涂料或作刷白处理。在拱板平房仓中应该采用聚胺酯泡沫等隔热效果好的材料作隔热层,并且以覆盖整个屋顶为佳。
中央储备粮嘉兴直属库对高大平房仓仓顶改造,采用在仓顶拱板之间喷涂4cm厚的聚氨酯泡沫,并在拱板下面放置3cm厚的珍珠岩板,隔热效果明显提高。中央储备粮宿迁直属库为了使新建仓隔热密闭性能增强,在仓顶板上铺压30~40cm厚的消毒砻糠或膨胀珍珠岩,隔热效果良好。
安徽合肥机械化粮库为加强仓顶密闭和保温隔热效果,采用喷涂聚氨酯3cm在彩钢板上,另加泡沫板作保温层,并发现如单独使用聚氨酯,厚度应在在5cm以上,效果才好。仓顶隔热,可用发泡聚氨酯涂布,厚度4cm效果良好,对屋面与墙体的连接缝,如缝隙剔成“V”型,并清理缝隙中的松散混凝土、碎屑粉尘,然后用腻子将环氧胶泥用力压实,当固化干燥后进行涂料粘贴无纱布。对仓顶隔热还可采取双仓顶隔热法,外顶为拱型仓板的仓,可增设内顶,两顶之间最低点相隔为lm,这样当外温达到37~38℃时,仓内粮温可保持在28℃左右。
房式仓屋面增设隔热层。邹盛亚等对采用通常的架空隔热板方法提出看法,认为该方法增加荷载较大,所以结构安全上存在问题。采用膨胀珍珠岩粉隔热层,虽然增加荷载较小,但造价偏高,如大面积采用珍珠岩板作保护层又易产生裂缝,亦易被水侵蚀,既不经济,隔热效果也不能持久。如采用石棉瓦架空隔热层,其增加的荷载不大,造价也明显低于珍珠岩板(石棉板22元/m2 ,珍珠岩板28元/m2)且取材容易,维修方便,既能隔热,又利防水,在结构受力允许情况下,宜优先采用。
石棉瓦架空隔热层的使用方法:先对仓房架空高度变化、构造处理及结构安全措施等进行研究,在施工前,对组合屋架质量,特别是下弦焊接质量进行认真的检查和加固补强,在施工中,为尽量减少组合屋架上弦部位增设的120mm厚砖砌体体积,采用了檐口处高220mm,屋背处高450mm的变化高度,使隔热层中产生“抽风”效果,加快隔热层中的空气流通。既减少砖砌体体积,减少了屋架上增加的荷载,又满足了隔热要求,同时,还增大了石棉瓦屋面的坡度,有利于排水,避免屋面渗漏。
经改顶后的仓房,在8月份,改顶仓仓温35~36℃,未改顶仓的仓温48~49℃。改顶仓的粮温31~32℃,未改顶仓的粮温38~39℃。改顶后仓温低12℃左右,上层粮温低7℃。经3a使用观察,由于屋面增设隔热层,原屋面防水层得到保护,屋面部分渗漏基本消除,延长了防水层的使用寿命。
泡沫板吊顶隔热效果:湖南省冷水滩虎岩国家粮食储备库,曾用泡沫板吊顶及封窗,隔断了热量从屋面及窗户传人。经处理的3个仓l~8月份仓温仅上升18~19℃,而未吊顶的对照仓仓温上升26~28℃,8月份吊顶仓仓温平均为27℃,而未吊项的仓温为33℃,吊顶仓粮温分别上升13.3℃,而未吊顶的粮温平均上升18.3℃,吊顶仓储藏稻谷la后发芽率为80%,而未吊顶稻谷发芽率为69.5%,吊顶仓稻谷发芽率比未吊顶仓高出10.5%。
气调仓隔热措施:中央储备粮绵阳直属库对气调仓屋面及墙体增加隔热措施,要求屋面K值≤0.5w/m2·K,墙体K值≤1.27W/m2·K,在屋面增加硬质隔热层,采用50mm厚现场发泡聚氨酯作保温材料,并再在其面上作一层保护层,以增强仓房的隔热性能、防水性,并延长其使用寿命,墙身采用620mm厚空心砖墙。
江西省抚州地区粮食局万拯群介绍:对现有仓房的隔热可采取“双顶”,即在屋顶下面再吊装一层钢板网顶棚,形成屋面隔热层。其结构工序自上而下为:吊装木骨架—→钉牢钢板网—→抹匀混合砂—→粉刷纸筋灰。此种顶棚牢固耐用,抗负压性强,具有较好的防渗漏、气密、隔热等性能。注意屋顶与吊棚之间的间距≥于60cm,若条件允许,最好在吊棚上面铺40cm厚的消毒稻壳等隔热材料,则隔热效果更佳。如顶棚为水平形或马鞍形,最好还应在顶两头山墙尖角部位安装排气扇,或通风百叶窗,有利于冷气转换,降低仓温,经江西宜黄和山东潍坊等地实践,“双顶仓”粮温比非双顶仓低4~6℃,同时对屋面尽可能用白水泥灰浆刷白,以利反射降温。
双门和双窗:即在仓门和挡粮板之间安装活动框架塑料门,并在挡粮板上嵌入塑料薄膜,形成双门四道隔热层。双窗即适当加宽窗户,增设外向窗,并将排风扇安装在内外窗之间,在内窗四沿推行凹槽嵌膜,使之形成双窗三道隔热层。
2 高大平房仓的气密性
2.1 新建平房仓气密性差,影响新储粮技术推广
我国有关规程规定新建高大平房仓压力从500Pa降到250Pa时半衰期应≥40s,这标准远低于发达国家的标准。实践证明,该标准不能满足科学储粮对仓房的要求。然而即使如此我国新建高大平房仓中有相当数量的仓房气密性仍不达标。
辽宁省粮科所曾对该省14个粮库的73个新建高大平房仓(共计105个廒间)的气密性进行了测试并进行分析,测试结果是当对门窗不用塑料布密封处理时大部分仓房达不到《磷化氢环流熏蒸技术规程》中规定的“仓内压力由500Pa下降到250Pa的半衰期,平房仓不低于40s的要求,甚至有的仓房仓内压力不能升高到500Pa,原因是压力使仓房门窗产生一定缝隙,造成仓内气体大量外泄所致,因此在门窗内部设有塑料槽并用塑料布密封,对仓房气密性尤为重要。
有的粮库仓房的梁、柱与屋向板缝连接处漏气,导致仓房气密性达不到要求;有的仓房是机械通风密封不好,原因是盲板被螺栓紧固变形,胶垫厚度不足(不是整体胶垫)。将盲板加厚或加固,将胶垫加厚并制作成整体垫片后,即可解决机械通风口漏气问题;各种管道和孔洞漏气,如磷化氢检测管,检温电缆管、照明电缆管和大气温度检测电缆管等。原因是这些设施施工单位各不相同,施工时容易忽略仓房密封问题。
中央储备粮武汉管理分公司熊鹤鸣等报道,通过对新建仓装粮的储藏实践观察,发现仓房存在气密性较低,保温性不强等问题,气密性低则势必影响熏蒸效果,药物浓度不能持久,补药次数增加;而保温性不强则造成机械通风、谷物冷却机降温的不利,根据谷物冷却机降温储粮的各项数据表明:冷却机强大的降温功能可将仓库温度下降到准低温水平,但停机若干小时后,温度会出现反弹,迅速回升,造成降温成本大、效果差等问题。其原因主要是仓库屋顶的隔热层设置及门窗密闭达不到储粮技术要求,因此,改进门窗、屋顶施工设计,改善仓房的密闭、保温性,保证储粮技术的有效和低成本运作是当前必须解决的问题。
2.2 仓房气密性是气调储粮及环流熏蒸的关键
气调储粮技术为不少国家所采用,我国近年来也逐步推广,因为此技术可避免应用化学药剂,减少储粮的污染。气调储粮技术主要是改变空气中CO2、N2、O2 浓度来控制储粮害虫和真菌的繁殖直至达到杀虫抑菌的效果。据专家们介绍粮堆氧气浓度降到2%左右或二氧化碳增加到40%时,储粮中的真菌就能得到有效抑制,储粮害虫也会很快死亡,并能较好地保持储粮品质。
对虫粮的熏蒸,仓房的气密性尤为重要。气密性差的仓房,熏蒸剂在未达到要求的密闭时间前就大量泄露,导致害虫未致死而产生抗药性,仓房周围因毒气泄漏,而造成因环境污染对人类健康构成危胁,因此仓房密闭事关重大。
2.3 仓房密闭性能指标
仓房密闭处理质量应达到坚固耐久、不漏气、不开裂,外观光洁、平整、无裂纹、无皱、无脱皮、密闭所在部位与原平房仓各部位于粮面应协调统一,尽可能不出现明显痕迹。
密闭处理材料以固邦中性粘胶、密封胶、塑料布、无纺布、丙酮。
门窗通风口等的处理:
门:在挡粮板与门之间采用塑料薄膜密封。注意塑料薄膜应保持适度松弛,在充气时塑料薄膜与门贴紧,使压力传于门上,保证塑料薄膜不会因受力而破裂。如果塑料薄膜绷得过紧,在测试压力条件下,塑料薄膜常常发生破裂泄压现象,因此需要特别注意。
窗:利用原设计密封槽用塑料薄膜进行密闭处理,塑料薄膜保持适度松弛,在充气过程中,使塑料薄膜贴紧防雀网,使压力传于防雀网上,确保塑料薄膜不受损坏。
机械通风口、管道口:将钢板与机械通风口用螺栓连接,中间加密封垫,所有接缝处用密封胶嵌缝,其中留一个口做测压检测孔;机械通风口装有密封门的,保证密封门周围不漏气。
轴流风机口:采用临时密封措施处理,风机口四周装有密封槽,然后用塑料薄膜压人密封槽进行气密性处理。
墙角与地面连接处、屋面板与墙体连接处:用丙酮、固邦中性粘胶、无纺布等材料、采用二布三涂气密性处理。
屋面板板缝处:板缝嵌5mm密封胶,然后用丙酮、固邦中性粘胶、无纺布等材料,采用二布三涂气密性处理。
地墙裂缝,其他部位如灯口、电缆进线口等薄弱部位,用密封胶嵌缝,做气密性处理。
2.4 国外采用的密封系统
通常国外粮仓外墙为丙烯酸树脂充填剂作为底漆,上面喷涂一层白色,热反射的丙烯酸乳胶。如澳大利亚克罗米林化学公司生产的赛路佛莱克(silofex)用于面层喷涂,是具有屈伸适应性及持久性的仓顶、外墙、简仓壁密封剂,易于喷涂,极易收缩,具良好的气密与防水性;仓内密封层、天花板使用弹性聚合物水泥,接缝处使用丙烯酸胶浆水泥,体积比例为1∶2∶1的水泥、砂、丙烯酸树脂分散剂组成的糊状胶浆,墙壁使用沥青—橡胶作底层,加一层氯丁橡胶涂膜,这类密封剂在喷涂完毕、胶液固化,即可应用。具有密封、防水、防潮、防漏气的性能,与粮食直接接触,无不良影响。
2.5 仓房密封剂的喷涂料
密封层:仓墙、地墙采用石灰、水泥、砂浆作基层后,再粘贴0.14mm聚乙烯薄膜一层,或采用石灰浆、油毛毡、粘贴纱纸,再涂刷酚醛清漆或“701”胶。很大程度上改进了仓库的气密性。
仓房门、窗及通风道密封可采用硅酮橡胶、聚氯乙烯带及聚氨酯泡沫加以复盖和嵌缝,或用聚氯乙烯与丙烯酸结合起来密封仓门及管道,阻止仓房气体的泄漏。
2.6 密封仓房泄漏检测方法
烟雾试验:适用于15t以下的小型粮仓。
追踪气体系列:用气体测试管检测。
音频检测:用音频放大器检测。
温度记录器:在200Pa的压力变化范围内检测漏洞,气体流失以周围及内部的温度及压力为变量的函数来描述。
荧光粉检测:在一定压力下荧光粉粉末在泄漏处可见发光。
皂沫检测:用2%浓度的洗涤剂喷射不密封的表面,稍加压力(200Pa),漏气处将出现抱沫,能检测出涂层的缺陷。
以上几种方法中以皂沫检测法应用最有成效且使用简便。
2.7 气调仓气密性措施实例
中央储备粮绵阳直属库气调仓为2栋24m跨度,96m长的双廒间钢筋混凝土拱板屋架平房仓、仓高7.8m,设计仓容0.18亿kg;围护结构为620mm厚空心砖墙。
仓房内墙面涂刷(涂)气密涂料,采用聚酰胺环氧树脂涂料作气密涂料,施工前将涂料充分搅拌均匀。涂布方法为涂刷2遍,第一层宜用较稀释涂料涂刷,便于墙体吸附,第二层可用较厚稠涂料涂刷,以增加密封层厚度,加强其气密性。每层涂料厚薄均匀,用量达到≥0.5kg/m2,厚度0.5mm,玻纤布层≥0.8mm,涂刷中要求每次涂刷时间间隔以漆面干燥不粘手为宜,涂刷后应仔细检查涂刷面,要求涂料均匀粘附在仓壁上,无气泡,干燥成膜后无裂痕,无孔眼。
仓壁与仓顶、地坪和墙身及其连接处的密封处理:仓壁与仓顶连接处采用聚氨酯涂料与聚酯纤维无纺布或玻纤布进行密封处理,在密封涂布前先用聚氨酯泡沫或嵌缝胶等将较宽缝隙填充,再将各交接处做成R150mm弧形,采用二布三涂进行密封处理,并对裂缝、气泡、砂眼进行修补处理,达到密封要求。
采用专业厂家生产的特别气密保温门窗及气密保温通风筒,安装时框架采用预埋形式,并与墙体的连接处密封严实。
增加气密接缝胶:由于现有的拱板做法是拱板之间留有约1cm宽、18cm深的缝隙,并会随着钢筋混凝土的正常变形而变化,这是影响仓房气密性的重要因素之一,因此需对此进行密封处理。具体做法为:在每品拱板下弦的缝隙中灌入符合要求的含膨胀水泥的水浆,再用PH-T弹性环氧树酯接缝胶和嵌缝油膏从缝隙顶部浇灌,以起到密封效果和防止由于房屋变形而引起的漏气;在每品拱板下弦的底部,即仓顶,采用二布三层填实缝隙。为提高抗拉延展率和卫生要求,施工中采用无纺布或玻纤布作加劲层,按仓内墙做法涂刷气密胶。
增加气密密封胶:在粮仓粮食进出口、通风管道口、轴流风机口、检修口CO2、工艺供气孔、粮情检测电源管线、供电管线及各工艺电源管线等通道口处,采用高耐候气密胶进行密封。
2.8 采用环流熏蒸的高大平仓密封实例
四川沪州国家粮食储备库高大平房仓仓门密封处理是在门框中紧贴挡粮板外侧增设薄膜密封内框,可用40mm×40mm的木枋钉在门框上,再钉上槽管和转角(槽口面向仓外便于操作),木枋与门框之间的缝和槽管与木枋之间的缝用牛胶石膏等材料密封,待干后压人薄膜密封。
窗的处理,可在内墙框沿上增设槽管密封框,用“反压法”将薄膜压人模管中,可多次重复使用;在外墙一侧安装不锈钢防鼠网的铝合金玻璃推拉窗:在窗子的中间设置活动的隔热泡沫塑料板。
对于散装粮仓,仅靠密封门窗要想获得很好的环流熏蒸效果是较难的,一般要配合粮堆薄膜密闭,采用塑料薄膜密封粮面的“膜下环流熏蒸系统”,熏蒸效果将大大提高。