广东地区粮食平房仓设计中双层屋面结合专用空调的应用

蒋 奥

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东广州 510010）

0 引言

近年来，广东地区粮食连年丰收，常年产大于需，阶段性过剩特征明显。得益于拥有规模非常庞大的储备粮库，即使在新冠肺炎疫情暴发后，市场上的粮食依旧货足价稳。粮食平房仓由于造价低、工期短、管理方便、使用灵活等优点，是粮食储藏的主力仓型。然而，现有的仓储设施存在老化严重、设备简陋以及功能不全的问题，现阶段对粮食仓储存的要求日趋严格，因此，对于新建设的粮食仓库，国家提倡选用适合当地情况的节能设备，或根据现场气候条件、仓房条件、设备配置等具体情况，适时制定有利于节能降耗的保粮措施，使用新工艺、新技术、新材料、新能源等绿色储粮[1]。

1 冷负荷分析

粮食平房仓的冷负荷主要来源于围护结构传热、粮食呼吸作用、粮库内通风换气以及设备和照明产生的热量等，其中，围护结构传热占比最高，而广东大部分地区属于第七储粮生态区（高温高湿储粮区），仓内外温差较大，这一特点尤为明显。

为满足仓容需求，粮食平房仓通常设计成大跨度框架结构，且跨度一般不低于21 m，导致平房仓仓体屋面面积很大。其中，散装平房仓的建筑高度在10 m左右，屋面面积约为围护结构总面积的45%，而粮食平房仓堆粮高度较低，建筑高度在8 m左右，屋面面积占比可达60%。由于屋面接受太阳辐射的作用时间更长，强度更大，围护结构中大部分热量来源于屋面，因此屋面的形式构造做法对粮仓控温起到关键性作用。

2 双层屋面构造做法

2.1 屋面整体构造

粮食平房仓双层屋面由下层Ⅰ级设防倒置式平屋面和上层太阳能光伏板坡屋面组成，两层屋面之间为空气层空腔，在空腔两侧檐墙以及上层屋面屋脊处均设置通风防雨百叶窗。粮食平房仓双层屋面构造如图1所示。

图1 粮食平房仓双层屋面构造

2.2 下层屋面

下层屋面设计成单次梁布置的梁板式结构，整体为现浇混凝土结构，结构找坡3%。廒间划分的时候把跨距控制在25 m以内，在仓容不是特别紧张的情况下建议设计为21 m，无须考虑预应力。

屋面由下至上的做法为现浇钢筋混凝土屋面板机械原浆磨平整后铺上3 mm+3 mm厚双面自黏式SBS改性沥青卷材防水层（Ⅰ级防水），防水层上面铺45 mm厚的挤塑聚苯乙烯板保温隔热，再上面是≥100 g/m2土工布隔离层和细石混凝土层，最后上饰面层。细石混凝土层按面层位置设10 mm×25 mm（深）分隔缝，采用40mm厚C20普通型细石混凝土（掺减水剂），内配φ6@200双向钢筋网，钢筋在分隔缝处断开，钢筋保护层厚度大于10 mm。饰面层每3 m×3 m设分隔缝，先铺10 mm厚配比为0.25:1:2

的聚合物水泥砂浆结合层，再铺厚度8 mm的防滑耐

磨砖，最后用干水泥擦缝。

2.3 上层屋面

平房仓上层屋面采用坡度1:3的坡屋面，屋面做法为先制作钢筋混凝土框架，并在梁上预留钢结构埋件，待引入太阳能光伏板后再进行钢横梁施工，然后利用钢梁的支托固定主托架，在主托架上安装固定铝合金副框，用双面胶条将太阳能光伏中空采光玻璃安装在铝合金副框上，再用结构胶及泛水板进行密封达到设计所要求的采光、发电、防水、节能等效果。光伏玻璃作为屋面结构面层与网架以及桁架一起组成完整的屋面系统。

屋面的屋脊处布置两条纵向窄高型主梁，梁间距约0.6 m宽，梁面凸出太阳能光伏板2～3 cm挡水，然后在上面设置0.5 m高的通风防雨百叶窗，最后加上顶盖，形成一整条直通室外的竖向风道。

2.4 檐墙

仓体两侧檐墙位于上层坡屋面外圈梁底与下层平屋面外圈梁面之间，墙体高0.5 m，并设置与墙同高的通风防雨百叶窗，百叶窗的尺寸与布置间距应结合外立面造型进行考虑，建议窗墙比控制在0.8左右以保障通风效果。

为防止下层屋面两侧渗水，铺砖完成面需略高于外圈梁面，并将防水卷材整铺过去，至百叶窗底形成完整的排水找坡，然后在室外侧平齐百叶窗底设置成品檐沟。

仓体两端用实墙封闭，外墙上设置检修梯以及检修门，可适当设置百叶窗进行通风采光。

3 双层屋面功能特性分析

3.1 绿色控温

粮食平房仓内的大部分热量来源于太阳辐射，而上层屋面的太阳能光伏板中的单晶硅电池片能吸收大量来于太阳辐射的能量，有效阻挡热量向下传递。部分通过上层坡屋面的热量传递到夹层空腔后会加热空腔层中的空气，在热压和风压压差的作用下，热空气会沿着坡屋顶上升至屋脊，通过设置在屋脊处的通风防雨百叶窗排出室外。而温度较低的室外空气则由仓房两侧檐墙上的通风防雨百叶窗进入夹层内，形成自然通风的气流循环，将空气夹层中的积热及时排出，实现隔热的效果。平房仓双层屋面自然通风如图2所示。

图2 平房仓双层屋面自然通风

3.2 节能减排

粮食平房仓上层坡屋面的面积非常大，且1:3的坡度利于太阳能光伏板采光，可将太阳能光伏板转化的电能用于仓库电子设备以及灯光照明，减少对外能耗的需求。屋面优越的隔热性能加上自然通风的降温效果，可有效降低粮仓内风机和空调等降温设备的使用能耗，节能减排，满足绿色储粮的标准。

3.3 功能拓展

根据《粮食平房仓设计规范》（GB 50320—2014）

7.0.4 条文要求，除散装平房仓无须设置排烟设施，其他粮食平房仓应按照《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）（2018年版）8.5.2的要求，即当平房仓占地面积大于1000 m2时需设置排烟设施，而粮食平房仓的占地面积通常不低于1500 m2。《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251—2017）4.4.5中规定排烟风机应设置在专用机房内，虽然这给粮食平房仓的设计带来很大困难，但是双层屋面构成的通风夹层可作为设备机房放置排烟风机，将排烟管接至通风百叶窗，既防止了设备被雨水腐蚀，又便于维护检修。

4 一体式粮仓专用空调

4.1 粮仓空调现状

当前粮仓使用的空调大多是普通家用或商用空调，空调室内机放置于粮仓内。由于储备粮仓空调运行的环境较差，如粉尘较多、蒸熏作业等，这些不利环境对空调室内机的破坏非常大，其中受影响的部位主要是空调室内机的电路板及电线线路等电子元件。空调的安全性、运行效率都大大降低，使用寿命大幅缩短[2]。随着使用年限的增加，这些空调会逐渐出现机体腐蚀严重、能耗增加、温度控制偏差大等问题，甚至出现冷凝水渗漏的情况，给粮食储存带来非常大的安全隐患。

4.2 一体式粮仓专用空调特点

一体式粮仓专用空调采用直接膨胀式风冷制冷循环系统，整机安装于侧墙室外，通过两根螺旋风管连接仓内进行送风和回风，并在风口处设置盖板，以防止腐蚀性气体进入空调机组内部。粮仓专用空调安装如图3所示。

图3 粮仓专用空调安装

一体式粮仓专用空调具有温度控制精度高、耐腐蚀、噪声低、高能效等优点，且其结构紧凑，安装及维护方便，整机安装于仓外也避免了冷凝水滴落对粮食的威胁。

4.3 一体式粮仓专用空调设计

一体式粮仓专用空调主要目标是实现粮食平房仓的粮面控温，冷量需求要结合当地气候条件以及所采用的围护结构特性等因素进行综合考虑，对于中温仓建议单位面积冷指标不低于40 W/m2，准低温仓不低于60 W/m2，低温仓不低于80 W/m2。

由于一体式粮仓专用空调的送风射程在25 m左右，当平房仓跨度大于24 m时，需在仓房两侧布置空调；跨度小于24 m时则可以单侧布置，单侧布置时尽量设置在仓房背阴面以降低能耗。在设计阶段应提前预留飘板用于放置空调，避免后期安装空调支架导致粮仓外墙被破坏，飘板凸出墙面1 m左右。粮仓专用空调两侧布置如图4所示，粮仓专用空调单侧布置如图5所示。

图4 粮仓专用空调两侧布置

图5 粮仓专用空调单侧布置

一体式粮仓专用空调的设置应结合仓体格局均匀分布，相邻出风口间距不大于10 m，靠近山墙的出风口距离山墙不大于8 m[3]。空调冷凝水立管设置于外墙室外侧，需与给排水专业人员沟通配合，最终排至室外雨水排放点。粮仓专用空调安装如图6所示。

图6 粮仓专用空调安装

5 结语

综上所述，粮食平房仓双层屋面结合专用空调的应用很好契合了广东地区高温高湿环境下粮食绿色控温仓储需求，虽然工程造价较高且施工周期长，但获得的收益更高，综合性价比较好，建议在粮食平房仓工程设计中作为首选仓型。