“双碳”背景下高大平房仓设计的实践与探析_韩卫华.pdf

2023 年第 06 期总第 300 期福 建 建 筑Fujian Architecture&ConstructionNo 062023Vol300“双碳”背景下高大平房仓设计的实践与探析韩卫华(福建建工装配式建筑研究院有限公司 福建福州 350001)摘 要:响应国家“鼓励开展绿色仓储提升行动”和“双碳目标”的号召,分析我国国内二十几年来粮食储备库主流仓型之一的高大平房仓仓型,分析粮库设计要点,同时结合已建粮库工程项目,在建设高性能、低成本、绿色生态粮仓涉及的总体规划、双层屋面、屋面光伏、材料选择等方面进行探讨,展望未来绿色粮仓建筑设计发展趋势。关键词:碳达峰;碳中和;绿色粮仓;高大平房仓;装配式粮仓中图分类号:TU2 文献标识码:A 文章编号:1004-6135(2023)06-0029-04Practice and analysis of tall flat warehouse design under the background of double carbonHAN Weihua(Fujian Construction Engineering Prefabricated Building Research Institute Co.,Ltd.,Fuzhou 350001)Abstract:In response to the call of the state encouraging the development of green storage improvement actions and dual carbongoals,this paper analyzes the tall flat warehouse type of one of the mainstream warehouse types of grain reserve warehouses in China in thepast 20 years,analyzes the key points of grain warehouse design,and discusses the overall planning,double-layer roofing,roof photovol-taic,material selection involved in the construction of high-performance,low-cost,green ecological granary projects in combination withthe existing grain depot engineering projects,and looks forward to the development trend of green granary architectural design in the future.Keywords:Carbon peak;Carbon neutrality;Green granary;Tall flat silo;Prefabricated granary作者简介:韩卫华(1979.06-),女,工程师。E-mail:441597368 收稿日期:2023-04-170 引言2021 年,国家正式提出 2030 年实现碳达峰、2060 年实现碳中和的目标。“双碳”目标提出后,如何实施碳减排,制定碳中和路线图,成为政府各部门、国企民营各行各业发展规划和实施方案的重点。2021 年 8 月,福建省住建厅发布福建省建筑业“十四五”发展规划1,提出了“持续发展装配式建筑”“提升智能建造能力”“减少建筑碳排放”和“建设高品质绿色建筑”等主要任务。建筑业作为碳排放大户,需要积极响应和主动寻求改变,做到绿色规划、绿色设计、绿色建设、绿色生产。近年来,国家粮食和物资储备局相继印发粮食绿色仓储提升行动方案2高标准粮仓建设技术要点3等文件,要求建设“具有良好的仓房保温隔热、气密等建筑结构性能,采用节能环保型建筑材料,配套先进适用的绿色储粮技术和工艺、环保高效的进出仓接发、清理设施设备,采用信息化、智能化装备,实现储存期间粮情稳定可控,促进粮食保质保鲜、长储长新的储备用的高性能粮仓”。2022 年,福建省人民政府发布福建省“十四五”粮食安全和物资储备发展专项规划,要求快速推进高性能粮仓建设。本文分析了我国国内二十几年来粮食储备库主流仓型之一 高大平房仓的几种仓型,梳理粮库设计要点,同时结合已做粮库工程项目,在建设高性能、低成本、绿色生态粮仓涉及的总体规划、双层屋面、屋面光伏、材料选择等方面进行探讨,展望未来绿色粮仓建筑设计发展趋势 试点装配式高大平房仓。1 高大平房仓仓型分析为确保粮食安全,粮食系统从中央储备粮到省、地市县地方储备粮,均分批分层级建设高标准粮食储备库,为国家粮食安全打下了坚实的基础。粮食储备库仓型主要有立筒仓、浅圆仓、高大平房仓等类型。1998 年以来,在国内几批大规模粮食储备库建设中,高大平房仓得到广泛运用,属主流仓型之一。高大平房仓是指跨度21 m 以上,且设计堆粮高度不小于6 m的平房仓6。目前国内储备库的高大平房仓仓型,主要有预应力钢筋混凝土折线型屋架平房仓7、改进型双 T 板双层屋盖平房仓、拱板屋盖平房仓、钢筋混凝土门式刚架平房仓。几种仓型对比如表 1 所示。30 福 建 建 筑2023 年表 1 平房仓仓型对比表项目折线型屋架平房仓拱板屋盖平房仓双 T 板屋盖平房仓钢筋混凝土门式刚架平房仓结构形式排架结构排架结构排架结构现浇钢筋混凝土结构保温隔热性能无双层隔热结构保温性能差具有双层顶结构,保温隔热性能差,空腔内的集热不易排出无双层隔热结构保温性能差具有双层顶结构,保温隔热性能好,利用“烟囱效应”排出空腔内热空气气密性较差较差较差最好地区适应性适用于北方地区适用于北方地区适用于北方地区适用于不同气候条件地区光伏发电适应性可在屋面铺设光伏板拱板屋面无法铺设光伏板架空斜屋面可铺设光伏板斜屋面可铺设光伏板造价对比较低较高较低较高施工难度预应力折线型屋架现场预制吊装就位,对施工单位施工技术能力要求较高预应力拱板需现场高空预制牵引就位,对施工单位施工技术能力要求较高预应力双 T 板工厂预制现场吊装就位预应力槽形板工厂预制现场吊装就位;现浇框架柱、梁、屋面为常见施工方法,和折线型屋架、拱板比较起来难度小,专业性不高,便于施工2 粮仓设计要点2.1 总体规划按照“总体规划、分布实施”的原则分期建设,考虑远期及近期发展规划需要,各期建设有机结合。应形成有利于实现可持续发展的布局结构,功能分区和用地安排留有弹性和兼容性,合理紧凑,体现土地的综合价值5。建筑物尽量合并规划,体型规则,节约用地,降低能耗。结合粮库工艺作业,库区交通运输顺畅,使汽车输送距离短捷,节省能源。2.2 单体设计“粮食储备设施”是“十四五”规划纲要明确的重大工程之一,建设高标准粮仓是“粮食储备设施”的重要任务。高标准粮食储备仓(以下简称高标准粮仓),是指具有良好的仓房保温隔热、气密等建筑结构性能。为此,需要重点处理围护结构的保温、隔热、遮阳等措施,降低建筑的用能需求,达到低碳节能要求。2.3 储粮工艺设计在储粮工艺设计上,应针对高标准粮食储备仓建设技术要点3相关要求逐条对标,遵循智能监测、绿色防治的原则,配套先进适用的绿色储粮技术和工艺、环保高效的进出仓接发、清理设施设备,采用先进的多参数粮情测控工艺、智能通风工艺、氮气气调工艺、制冷温控工艺等,并根据储藏粮食品种、气候条件等因素,选择适用的储粮工艺技术。3 设计实践3.1 总体规划、分期建设、一次到位以 2015 年设计的长乐市中心粮食储备库为例,其总用地面积约 64 647 m2,总仓容 10.0 万 t,一期设计仓容 5.0 万 t(按散装小麦计算),二期设计仓容5.0 万 t。利用地形,预留南侧集中完整用地,方便二期仓储设施扩建,如图 1 所示。图 1 长乐市中心粮食储备库鸟瞰图3.2 双层屋面 钢筋混凝土门式刚架平房仓钢筋混凝土门式刚架平房仓,是近几年发展起来的新仓型,梁板柱现场整体浇筑,空间刚度大,仓内无柱子,顶棚平整,整体性好,保证了仓容气的密性8。该仓型运用在福建省储粮管理有限公司长汀直属库扩建项目,如图 2 所示,对标高标准粮食储备仓的建筑结构性能要求,采取技术措施如下:双层屋面保温隔热措施:屋面采用双层顶自然通风屋面设计,下层为现浇钢筋混凝土板,并在现浇板上喷涂 70 厚(II 型)聚氨酯现场发泡,以减小屋面传热系数;上层在门刚斜梁布置 1.5 m 6 m 的预应力槽型板,再铺蓝灰色上釉陶瓷瓦,坡度达到 1 3,可及时排掉雨水,如图 3 所示。双层顶是双层架空屋面自然形成空腔结构,在空腔的下部南北檐墙部位、两侧山墙分别设置通风百叶窗,利用风压使得架空层内空气流通顺畅,可加快排出积热;利用“烟囱效应”,在屋脊的南北两侧增设百叶窗,排出两层间的热空气,2023 年 06 期 总第 300 期韩卫华“双碳”背景下高大平房仓设计的实践与探析31 避免下传至粮堆表面,达到自然通风的目的,为平房仓绿色储粮提供可靠的保障。图 2 福建省储粮管理有限公司长汀直属库扩建项目鸟瞰图图 3 福建省储粮管理有限公司长汀直属库扩建项目平房仓剖面图通过热工计算分析,平房仓屋面传热系数为0.3,满足高标准粮食储备仓建设技术要点3第五区中小于 0.35 的要求。该平房仓屋盖上层采用预制预应力混凝土大型槽型板。此装配式构件通过工厂先行预制、各工种协同施工,实现低碳、绿色建造粮仓。材料选择:平房仓内墙堆粮线以上和以下,均采用20 mm 铝单板面层聚氨酯复合保温板铺贴,起到保温隔热、防止内墙结露作用。墙体粉刷采用抗裂硅质防水砂浆形成有效防水涂层,阻止外界潮气进入仓体;外墙面喷涂热反射隔热弹性涂料两道,实现建筑零能耗,低碳节能。3.3 屋面光伏规模化高大平房仓具有粮仓屋面面积大,周围无遮挡,光照充足等特点,可在屋顶布置太阳能光伏发电系统。位于福建省南平市浦城县的旭禾米业现代化粮食仓储工程,共有6 栋粮食仓库,建筑面积达34 455 m2,如图4 所示。2018 年,在仓库屋面钢结构屋顶上,平铺安装光伏发电站,所发电量为集中并网,建设规模 3.0 MW,如图5 所示。太阳能光伏发电系统吸收大量太阳辐射热量,大大降低了夏季热量由屋面向粮仓内的传导和辐射。从粮库配备的粮情测控系统所检测到仓内温度看,夏季仓温可下降5 10,保证准低温储粮9,减少了仓内空调冷负荷,大大节省了能源。图 4 浦城县旭禾米业现代化粮食仓储工程鸟瞰图图 5 浦城县旭禾米业现代化粮食仓储工程平房仓剖面图旭禾米业仓库屋面光伏发电站,经计算,本项目25 年发电量约为 8284.04 万 kWh,年平均发电量331.36 万 kW h。除保证粮库的生活用电和储粮工艺的通风设备、制氮机设备、空调制冷设备等用电外,余电上网,25 年总收益 6170.615 万元,扣除贷款及利息,结余 4087.835 万元。可见,屋面布置太阳能光伏发电系统,能达到狭义上的“零能耗”粮库。推广这类高附加值的生态粮仓,是实现粮食行业低碳、环保的重要手段之一。4 思考响应国家“双碳”,实现真正的低碳,绿色建筑粮库,可以试点装配式高大平房仓。主体结构:采用装配整体式排架结构体系,采用的预制构件包括:预制杯口基础;预制框架柱;预制叠合梁板;方钢管桁架;钢屋面如图 6 所示。32 福 建 建 筑2023 年图 6 装配整体式排架结构体系平房仓模型图围护结构:标高 0 4 m 围护墙体,为 250 厚钢筋混凝土挡墙;标高 4 m 以上围护墙体,采用 250 厚保温承重一体化预制混凝土墙板;廒间墙采用组合式预制混凝土墙板,如图 7 图 8 所示。图 7 保温承重一体化预制混凝土墙板模型图图 8 保温承重一体化预制混凝土墙板大样图屋面:采用双层屋面体系,下层板采用预制混凝土叠合楼板(60 mm 预制板+60 mm 现浇配筋混凝土板),上层屋面采用压型钢板屋面,主承重结构采用方钢管桁架,如图 9 所示。图 9 装配式高大平房仓双层屋面大样图装配式建筑较传统建筑,在建筑材料制造和施工阶段的碳排放方面,均具有明显优势,是建筑业中完美实现“碳峰值”和“碳中性”的重要技术路径。装配式粮库建设的关键节点难点,在于粮仓气密性的处理方面。如果能把握各个关键节点处理,高标准严要求做好构造气密措施,使用良好的保温材料,有效保障预制构件的质量控制,可在保证仓房性能的要求下,通过先行预制、免撑免模、各工种协同施工,达到快速建造粮仓等目标,实现真正的低碳、绿色建造粮仓。5 结语党的二十大报告提出:“全方位夯实粮食安全根基”“确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中”。作为粮库建设的设计者、参与者,应严格遵循我国建筑行业、商物粮行业的有关设计规范和标准,积极探索采用先进适用的新技术、新材料、新工艺等途径,做好粮食绿色仓储工程,实现碳中和绿色仓储建造在实际场景的应用。在做好低碳运营“减法”的同时,积极利用绿色能源的“加法”,实现粮库低碳发展。高大平房仓历经数十年实践检验,在今后很长一段时期仍是粮仓主流仓型,而装配式高大平房仓,将是粮库建设者研究的主要课题。设计新时代高效节能、绿色生态的装配式高大平房仓,将是发展的必然趋势。参 考 文 献1 闽建筑202113 号 福建省建筑业“十四五”发展规划Z.2021.2 国粮规2021236 号 优质粮食工程“六大提升行动”方案 的 通 知 粮 食 绿 色 仓 储 提 升 行 动 方 案Z.2021.3 国粮办规202226 号 高标准粮仓建设技术要点的通知Z.2022.4 福建省“十四五”粮食安全和物资储备发展专项规划Z.2022.5 建标 172-2016 粮食仓库建设标准S.2016.6 GB50320-2014 粮食平房仓设计规范S.2014.7 08SG432-3-2008 预应力混凝土双 T 板S.2008.8 GB/T25229-2010 粮油储藏 平房仓气密性要求S.2010.9 GB/T29890-2013 粮油储藏技术规范S.2013.