绿色粮库的节能措施

摘 要：本文从总图规划、建筑设计、太阳能的回收利用3个方面归纳总结现代粮库设计过程中的节能措施，并提出仓型创新的新思路，试图在绿色粮库的探索和研究过程中起到抛砖引玉的作用。

关键词：绿色粮库；节能；光伏发电

Abstract：This paper summarizes some energy saving measures in the design process from the general planning， architectural design and the recycling of solar energy， and puts forward some new type storehouse innovation ideas， it trying to explore and research in the green grain process have the effect of profile control brick lead jade.

Key words：Green grain warehouse； Energy saving； Photovoltaic power generation

中图分类号：TU267

随着我国建筑材料与技术的高速发展，工业智能化、信息化技术不断推进，绿色工业建筑的研究应用与发展已进入新的历史时期。2013年《绿色工业建筑评价标准》的发布，标志着我国在推进工业建筑的可持续发展方面进入实质性阶段。作为粮食流通的先决条件，粮库是关系国计民生的基础设施和国家经济安全的重要战略设施。积极响应国家号召，贯彻国家绿色建筑发展和建设资源节约型、环境友好型社会的方针政策，结合粮库储粮特点，有针对性地推出有利于粮库节能减排的创新仓型，探索粮库的高效节能措施，是每个粮食人都应肩负的责任。

根据粮库建筑功能要求和当地的气候参数，在规划设计过程中，科学合理地确定建筑朝向、平面形状、空间布局、外观体型，选用节能型建筑材料、保证建筑外围护结构的保温隔热等热工特性，充分利用自然通风，最大限度减少建筑物能耗量，充分利用太阳能是本文关于绿色粮库节能措施的主要论证方向。

1 总图规划的节能措施

1.1 建筑朝向的选择

粮食在储藏过程中并非独立存在，而是以粮堆形式与其他因素相互作用，形成一个人为的储藏生态系统。系统本身很少有自我调节和补偿能力，整个系统的热焓始终处于下降趋势。因此，保持粮食干燥、在较低的温度下储藏对保持和改善储粮稳定性起着十分重要的作用。这就需要在粮库规划中，选择适宜的建筑朝向。一方面尽量避免东、西向日照，降低室内的太阳辐射热量和围护结构内表面温度，从而减少粮食对环境的热量吸收，另一方面要利用当地的主导风向，在条件允许的情况下多开窗通风，降低粮食湿度和温度，尽量减少机械通风次数，从而达到节能的目的。

1.2 空间布局及建筑平面形状

建筑平面形状与建筑体形系数直接相关。体形系数是指建筑物外表面积F与其所包围的体积V的比值[1]。对于相同体积的建筑物，其体形系数越大，说明单位建筑空间的热散失面积越高，研究表明，体形系数每增大0.01，能耗指标约增加2.5%。因此在粮库规划过程中，应尽量以规则的几何形状（方形或圆形）进行仓房的平面功能布置。对于平房仓，可布置成多廒间组合的形式，同样仓容的1栋仓与多廒间分散布置的数栋仓相比，体系系数大大减小。

1.3 设备用房靠近负荷中心

随着人工成本的不断增加和工人对作业环境要求的提高，粮库的机械化程度要求也越来越高。立筒仓、浅圆倉、机械化平房仓等全机械化和半机械化仓型已被大多数粮库管理人员接受，机械化程度的提高意味着用电需求的增加。在总图布置中，将变配电间靠近工作塔、提升塔、汽车发放站、加工车间等用电量大的建筑布置，可有效减少低压输送的电损，节约后期运营成本。

GB 50016-2014《建筑设计防火规范》[2]要求乙类高层厂房必须设置自动灭火系统，其中包含谷物筒仓的工作塔。植物油罐区在规范中也明确规定其储存物品火灾危险性类别为丙1类，也是消防用水量较大的建筑之一。因此，库区的消防水池或水罐、消防泵房、喷淋泵房的设置应尽可能靠近这些消防用水量大的建筑，减少消防管网的敷设长度，保证消防安全。

1.4 绿化对节能的影响

传统观念对库区绿化易滋生虫害、进出仓作业过程抛洒在绿地里的散粮不易清理的观点是不全面的。随着保粮技术的不断发展，粮库机械化程度的逐步提高和输送机械性能的不断升级，在库区适当布置绿地不但没有坏处，反而对改善库内小气候起着十分重要的作用。库区绿化能调节改善气温，调节碳氧平衡，减弱温室效应，减轻大气污染，降低噪声，吸附作业过程产生的扬尘，同时可增加雨水渗透量，减轻雨水管网的排水负担。《粮食仓库建设标准》规定粮库的绿地率不大于20%，总图规划中可结合库区办公生活设施布置大面积集中绿地。在不影响库区作业的前提下，沿路种植行道树。仓房四周在出入口以外的范围布置草坪或透水砖。结合办公生活建筑外墙和屋面，设计出点、线、面相结合的立体绿化，均是节约建筑能耗的有效措施。

2 建筑设计的节能措施

2.1 外墙的节能技术措施

使用环保、节能型建筑材料，可有效减少通过围护结构的传热，从而避免大面积粮情引发不必要能耗，达到显著的节能效果。对于散粮平房仓，考虑其外墙抵抗粮食侧压力的需求，外墙砌体多采用烧结砖。对于低温或低温平房仓，为控制外围护结构的导热系数，可采用传统的挤塑板外墙外保温系统。立筒仓、浅圆仓的仓壁多采用钢筋混凝土结构，更易导热，仓壁内侧和粮面的温差极易引起结露，且仓壁为弧面，保温板等材料无法固定牢固，因此，仓壁保温材料多采用发泡聚氨酯或无机保温砂浆，这两种材料均有较好的耐候性和较低的导热系数，同时燃烧性能均达到A级，杜绝火灾隐患。

另外在外墙饰面层的选择上，多采用浅色涂料或热反射涂料，在夏季可反射较多的太阳辐射热，从而降低室内的太阳辐射热量和围护结构内表面温度。

2.2 门窗的节能技术措施

门窗是建筑能耗散失的薄弱部位，面积约占建筑外围护结构面积的30%，其能耗约占建筑总能耗的2/3，其中传热损失为1/3。作为粮食仓储建筑，门窗的主要功能是进出粮作业和自然通风，因此，在满足以上前提下尽可能减少仓库门窗的设置。对于小廒间的平房仓，保证有1个进出仓大门，1个疏散门满足

1 m的疏散宽度即可。窗的设置要视情况而定，北方地区在冬季可打开保温密闭窗进行自然通风，降低粮食温湿度。此时库房窗户应尽量多设，保证每跨一窗。对南方湿热地区，不宜自然通风，窗户的设置仅满足补仓需求即可。

门窗的气密性对防止空气对流传热起着至关重要的作用。资料表明，房间换气次数由0.8h-1降到0.5 h-1，建筑物的耗冷可降低8%左右。同时，随着近几年氮气储粮的普及和应用，充氮过程对库房的气密性有很高要求。因此粮库建设中应采用密闭性良好的门窗，通过改进门窗产品结构（如加装密封条）以提高门窗气密性也是门窗节能的重要手段之一。

2.3 屋顶的节能技术措施

我国有七大储粮区域，其中以华南储粮区的自然条件最差，该地区长夏无冬、全年温度高、春夏极其湿润、雨季更甚，其夏季长度和湿润度都居全国之首。而恰恰这些地区多为粮食主销区，粮食储备量大，储备时间长，如广东、海南等地区。因此，这些地区的粮库设计，通风、隔热、防水就显得尤为重要。外界对建筑的热辐射70%作用在屋面上，通过对粮库传统仓型的深入研究和分析，结合华南地区的储粮条件，对传统平房仓和浅圆仓两大主力仓型屋顶进行改良和创新。推出自然通风屋顶平房仓和双层顶结构浅圆仓。

自然通风屋顶平房仓的整体结构形式为钢筋混凝土排架柱顶端支撑三角形混凝土屋架。屋架下弦现浇混凝土平板，屋架斜梁上铺设大型屋面板，形成平房仓上下、平坡两层屋面板。两层屋面板组成三角形仓顶空腔，空腔两侧设置进风百叶，空腔顶部设通风气楼，利用烟囱效应，使冷空气自侧面进入，从顶部排除，及时带走空腔内部积热，避免下传至粮堆表面。

双层顶结构浅圆仓是将传统浅圆仓薄壳结构的锥形仓顶改为下平上锥的两层仓顶结构，形成类似于立筒仓仓顶房的作业空间。下层平屋顶用于安装进粮设备，为主要作业空间。上层锥顶像一把遮阳伞撑在仓顶，阻止太阳辐射热直接作用于仓体上，达到降低粮温的目的。仓顶房侧面采用通风防雨百叶替代窗户，锥顶安装无动力风帽，与自然通风屋面平房仓的通风效果类似。

双层顶结构浅圆仓除通风、隔热效果大大优于传统仓外，还解决了传统浅圆仓仓顶易漏水的弊端。传统浅圆仓的仓顶均架设在锥顶上部的平台，锥顶上布满进粮孔、料位孔、测温孔、人孔等设备孔洞，再加上高空斜面作业，很难保证防水层的施工质量。后期使用过程极易渗水，且渗水点排查难度大。双层顶结构浅圆仓则很好地解决了这个问题，其主要作业空间在下部的平屋顶处，上述仓顶洞孔均布置在室内空间，且平屋顶处也设置防水层，从根本上解决了仓顶漏水问题。

3 太阳能的收集利用

太阳能是资源最丰富的可再生能源，太阳能光伏发电是能源的高新技术，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力。

光伏发电系统与建筑物相结合的形式主要包括与建筑物屋顶相结合、与建筑墙体相结合。而将建筑屋顶作为光伏构件阵列的安装位置有其特有的优势，日照条件好，不易被遮挡，可充分接受太阳辐射，光伏系统可紧贴建筑屋顶结构安装，减少风力的不利影响。并且太阳能组件可替代防水、隔热层遮挡屋面。

粮库平房仓、机械罩棚等坡屋面建筑恰恰为光伏发电组件提供大面积的安装场地。自然通风屋面平房仓，其上层屋顶本身就是双坡屋面，有铺瓦的需求，利用光伏陶瓷瓦替代南侧屋面的传统瓦片，既不影响仓房外观，又可起到发电作用，实现光电建筑一体化[3]。光伏瓦屋面每m2每年可以产生72～100 kW·h的电力。以10万t仓容的储备库为例，按平房仓7 m装粮高度计算，其屋面总面积约20 000 m2，一半用来安装光伏组件，每年发电量可达72万～100万kW·h。这些电量即可用于库区运营，也可并入国家电网，获得国家可再生能源基金补贴。

4 结语

为实现我国可持续发展战略，绿色粮库的推广和普及势在必行。结合我国国情和实际情况，综合利用各种节能技术措施，趋利避害，选择经济合理的节能方案，必定可以获得显著的节能效果。

参考文献：

[1]付玉霞.绿色建筑的人文理念[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50016-2014 建筑設计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部. GB/T 50878-2013 绿色工业建筑评价标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

作者简介：陈宏斌（1975-），男，高级工程师；专业方向为粮食仓储物流与加工工艺研究设计。

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