摘 要：糧食儲(chǔ)備是保障國(guó)家糧食安全的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，而糧食的安全儲(chǔ)存在南方地區(qū)高溫、高濕氣候條件下面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。南方地區(qū)普遍使用平房倉(cāng)存儲(chǔ)糧食，由于平房倉(cāng)的屋頂面積較大，能夠接收較多的太陽(yáng)輻射，因此平房倉(cāng)內(nèi)的溫度較高，從而對(duì)糧食的安全儲(chǔ)存構(gòu)成了威脅。為了減少太陽(yáng)輻射通過(guò)屋頂傳遞到平房倉(cāng)內(nèi)的熱量，雙層通風(fēng)屋頂技術(shù)被提出，雙層通風(fēng)屋頂平房倉(cāng)被廣泛應(yīng)用。以南方地區(qū)的鹽城市大豐倉(cāng)為例，詳細(xì)探討平房倉(cāng)中雙層通風(fēng)屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)特點(diǎn)及影響其通風(fēng)隔熱性能的參數(shù)，展示該設(shè)計(jì)如何適應(yīng)高溫氣候，為糧食提供安全的儲(chǔ)存條件。

關(guān)鍵詞：雙層通風(fēng)屋頂；平房倉(cāng)；南方地區(qū)；通風(fēng)隔熱性能

我國(guó)作為全球最大的糧食生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)之一，糧食安全對(duì)全球糧食供應(yīng)具有重要影響[1]。在夏季，高溫易導(dǎo)致糧食品質(zhì)在儲(chǔ)存過(guò)程中下降[2]。平房倉(cāng)是我國(guó)儲(chǔ)存糧食的主要倉(cāng)型，占據(jù)全國(guó)約80％的糧倉(cāng)[3]。然而，平房倉(cāng)的屋頂面積較大，接收較多太陽(yáng)輻射，導(dǎo)致平房倉(cāng)內(nèi)的溫度過(guò)高。文獻(xiàn)指出，平房倉(cāng)內(nèi)約80％的熱量來(lái)源于倉(cāng)頂?shù)奶?yáng)輻射傳熱。太陽(yáng)輻射通過(guò)屋頂傳遞到平房倉(cāng)內(nèi)的熱量導(dǎo)致平房倉(cāng)內(nèi)溫度過(guò)高，對(duì)糧食的安全儲(chǔ)存構(gòu)成了挑戰(zhàn)[4]。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究人員提出雙層通風(fēng)屋頂技術(shù)。雙層通風(fēng)屋頂通過(guò)利用空氣層的隔熱效應(yīng)，降低屋頂傳遞到平房倉(cāng)內(nèi)的熱量，從而降低平房倉(cāng)內(nèi)的溫度。例如：劉大龍等人通過(guò)對(duì)比多種屋頂形式，最終認(rèn)為雙層通風(fēng)屋頂?shù)膬?nèi)壁面溫度和室內(nèi)氣溫都最低[5]；錢(qián)永剛等人的研究表明，雙層通風(fēng)屋頂能夠通過(guò)抵御室外綜合溫度對(duì)倉(cāng)頂內(nèi)面的影響，降低主動(dòng)式設(shè)備制冷負(fù)荷，為提高平房倉(cāng)的屋頂隔熱性能提供了有力支持[6]。

雙層通風(fēng)屋頂技術(shù)因其在高溫環(huán)境中的隔熱優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在南方地區(qū)的平房倉(cāng)中得到了迅速發(fā)展與應(yīng)用。例如：王海濤等人指出，在長(zhǎng)沙地區(qū)的低溫糧倉(cāng)中應(yīng)用雙層通風(fēng)屋頂技術(shù)，能夠有效降低糧倉(cāng)的能耗[7]；董良堅(jiān)等人認(rèn)為，在我國(guó)南方地區(qū)使用雙層屋頂間的自然通風(fēng)，能有效解決糧食平房倉(cāng)屋頂?shù)摹皭烅敗眴?wèn)題[8]。“悶頂”是指在高溫的氣候條件下，屋頂積聚的熱量不能有效散發(fā)，導(dǎo)致倉(cāng)內(nèi)溫度升高，不利于糧食的長(zhǎng)期安全儲(chǔ)存。通過(guò)引入雙層通風(fēng)技術(shù)，可以促進(jìn)屋頂間的空氣流通，有效降低倉(cāng)內(nèi)溫度，為糧食提供一個(gè)穩(wěn)定和安全的儲(chǔ)存環(huán)境。本文以鹽城市大豐倉(cāng)為例，詳細(xì)探討雙層通風(fēng)屋頂平房倉(cāng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及影響其通風(fēng)隔熱性能的參數(shù)設(shè)計(jì)。

一、大豐倉(cāng)地理位置及氣候特點(diǎn)

大豐倉(cāng)位于江蘇省鹽城市大豐區(qū)，周?chē)缆芬?guī)劃清晰，東面緊鄰經(jīng)七路，南界與緯三路相接，北臨緯二路，西側(cè)靠近中心路，整體場(chǎng)地布局呈規(guī)整的矩形。該地區(qū)位于江蘇省東部的沿海區(qū)域，氣候方面，鹽城市處在北亞熱帶向暖溫帶氣候的過(guò)渡地帶，其各季節(jié)氣候特征明顯。春季通常氣溫較低，溫度回升較慢；夏季常見(jiàn)偏南風(fēng)，天氣炎熱；秋季氣溫逐漸下降，但仍然保持在比春季溫度高的水平；冬季則以偏北風(fēng)和寒冷天氣為主。此外，該地區(qū)年降水量較多，非常適合小麥、水稻等多種農(nóng)作物的種植。

二、大豐倉(cāng)雙層通風(fēng)屋頂設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（一）雙層通風(fēng)屋頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

大豐倉(cāng)的雙層通風(fēng)屋頂是一種利于室內(nèi)空氣流通的通風(fēng)結(jié)構(gòu)，旨在通過(guò)獨(dú)特的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)通風(fēng)和降溫的效果。這一結(jié)構(gòu)由三個(gè)元素組成：上層屋頂、下層屋頂，以及位于這兩層屋頂之間的通風(fēng)空腔（圖1）。首先，大豐倉(cāng)的上層屋頂由小青瓦、防水卷材、厚木板構(gòu)成，上層屋頂材料的設(shè)計(jì)不僅使用了利于通風(fēng)的瓦屋面，還考慮了防水設(shè)計(jì)。其次，下層屋面板由反射性材質(zhì)鋁箔、聚氨酯保溫板以及鋼筋混凝土板組成，這樣的材料組合既可以反射上層屋面?zhèn)鬟f過(guò)來(lái)的熱量，還能夠保證屋頂?shù)膱?jiān)固性。最后，在這兩層屋面之間，形成了一個(gè)通風(fēng)空腔，這個(gè)空腔是雙層通風(fēng)屋頂系統(tǒng)的核心部分，起到了通風(fēng)降溫的關(guān)鍵作用。

為了讓通風(fēng)空腔中的自然風(fēng)能夠在不同風(fēng)向下均有效運(yùn)作，大豐倉(cāng)的雙層通風(fēng)屋頂合理設(shè)計(jì)了通風(fēng)口的位置和大小，即在上下各設(shè)置了兩個(gè)通風(fēng)開(kāi)口。這樣的設(shè)計(jì)能夠保證在任何風(fēng)向條件下都能夠?qū)崿F(xiàn)有效的空氣流通，達(dá)到優(yōu)化通風(fēng)效果的目的，從而帶走通風(fēng)空腔中的熱量，防止屋頂熱量積累，保障儲(chǔ)糧安全。同時(shí)，為了防止雨水進(jìn)入通風(fēng)空腔，設(shè)計(jì)師在這些開(kāi)口處還安裝了可開(kāi)啟的百葉窗。這些百葉窗能夠在下雨時(shí)關(guān)閉，防止雨水進(jìn)入通風(fēng)空腔。此外，在雙層通風(fēng)屋頂?shù)耐L(fēng)口處還安裝了遮陽(yáng)板。這些遮陽(yáng)板的主要功能是阻擋太陽(yáng)直射，避免太陽(yáng)光直接照射通風(fēng)空腔，從而提升整個(gè)屋頂?shù)母魺嵝阅堋?/p>

（二）雙層通風(fēng)屋頂通風(fēng)隔熱設(shè)計(jì)

大豐倉(cāng)的雙層通風(fēng)屋頂設(shè)計(jì)巧妙地應(yīng)用了建筑熱工學(xué)的基本原理，如導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射，以?xún)?yōu)化其通風(fēng)隔熱性能。通過(guò)熱壓和風(fēng)壓效應(yīng)的結(jié)合，該系統(tǒng)能夠有效地促進(jìn)空氣流通，同時(shí)減少熱量通過(guò)屋頂進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)，達(dá)到降低倉(cāng)內(nèi)溫度、保障糧食安全儲(chǔ)存的目的。

在日間，雙層通風(fēng)屋頂上屋面板接收到太陽(yáng)輻射時(shí)，產(chǎn)生的熱量一部分直接以輻射和對(duì)流的方式散發(fā)到外界，另一部分則被上層屋頂吸收，并主要通過(guò)輻射傳遞至下層屋頂。此時(shí)，位于兩層屋頂之間的空氣層受到上屋頂傳遞來(lái)的熱量，與外界空氣產(chǎn)生溫差，從而形成自然對(duì)流。這種由溫差引起的空氣流動(dòng)，能夠有效地通過(guò)對(duì)流換熱機(jī)制，將熱量從上層屋面板轉(zhuǎn)移至空腔空氣中，再由空氣帶到室外，降低傳遞到下層屋面板上的熱量，進(jìn)而減少?gòu)奈蓓攤鬟f到室內(nèi)的熱量。

除了利用熱壓引起的自然通風(fēng)機(jī)制外，大豐倉(cāng)屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)還巧妙地利用了風(fēng)壓效應(yīng)。具體來(lái)說(shuō)，平房倉(cāng)的風(fēng)向側(cè)和背風(fēng)側(cè)之間形成的壓力差推動(dòng)空氣從高壓區(qū)向低壓區(qū)流動(dòng)，通過(guò)屋面間的空氣層進(jìn)行熱交換。這種由風(fēng)壓引起的通風(fēng)過(guò)程，在日間和夜間都能有效進(jìn)行，尤其是在夜間或太陽(yáng)輻射較弱時(shí)，風(fēng)壓效應(yīng)仍能顯著地促進(jìn)冷空氣進(jìn)入雙層通風(fēng)空腔，促進(jìn)下層屋面板的降溫，從而進(jìn)一步降低從屋頂?shù)绞覂?nèi)的熱量傳遞。通過(guò)結(jié)合熱壓和風(fēng)壓的作用，大豐倉(cāng)的雙層通風(fēng)屋頂系統(tǒng)形成了一種高效的通風(fēng)機(jī)制。在白天，系統(tǒng)利用太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱壓效應(yīng)生成的自然對(duì)流，降低上屋面向下屋面的熱量傳遞；而到了夜間，系統(tǒng)依靠風(fēng)壓維持通風(fēng)，帶走通風(fēng)空腔中白天積累的熱量。大豐倉(cāng)雙層通風(fēng)屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)在夏季有效地減少了從屋頂傳遞到倉(cāng)內(nèi)的熱量，從而改善了倉(cāng)內(nèi)溫度，為糧食提供了安全的儲(chǔ)存環(huán)境。

（三）雙層通風(fēng)屋頂氣密性能設(shè)計(jì)

氣密性在平房倉(cāng)中扮演著重要的角色，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到糧倉(cāng)能否有效執(zhí)行熏蒸或氣調(diào)措施，以延緩糧食陳化，確保儲(chǔ)糧的安全。有一些常見(jiàn)的平房倉(cāng)設(shè)計(jì)中遇到的氣密性挑戰(zhàn)，如折線型或拱板型屋架。這些屋頂在設(shè)計(jì)與施工中往往包括多個(gè)預(yù)制或現(xiàn)場(chǎng)施工的部件，這些部件在連接時(shí)形成的接縫是潛在漏氣點(diǎn)。同時(shí)，不同材料間的熱脹冷縮及隨著時(shí)間的推移都可能導(dǎo)致接縫松動(dòng)，從而增加漏氣的風(fēng)險(xiǎn)，影響糧倉(cāng)的氣密性。

大豐倉(cāng)的屋頂設(shè)計(jì)中采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)作為底層屋面，與傳統(tǒng)的預(yù)制構(gòu)件相比，現(xiàn)澆混凝土的優(yōu)勢(shì)在于能形成無(wú)縫的整體結(jié)構(gòu)，有效避免了因構(gòu)件接縫而引發(fā)的漏氣問(wèn)題。這種方法不僅極大地提升了大豐倉(cāng)的氣密性，而且通過(guò)實(shí)現(xiàn)梁上翻轉(zhuǎn)，優(yōu)化了倉(cāng)內(nèi)的空間布局，使得空間更加寬敞。因此，這種方法在提升結(jié)構(gòu)性能的同時(shí)，也意味著倉(cāng)內(nèi)的可用空間得到了擴(kuò)大，為糧食存儲(chǔ)提供了更多的靈活性。

三、影響大豐倉(cāng)雙層通風(fēng)屋頂隔熱性能的參數(shù)

大豐倉(cāng)在南方地區(qū)通過(guò)其雙層通風(fēng)屋頂?shù)某晒?yīng)用，不僅提升了平房倉(cāng)的氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)，還為糧食的安全儲(chǔ)存問(wèn)題提供了有效的解決方案。了解影響其隔熱性能的各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)于未來(lái)在相似氣候條件下設(shè)計(jì)雙層通風(fēng)屋頂平房倉(cāng)具有重要的指導(dǎo)意義。因此，本文將探討影響雙層通風(fēng)屋頂隔熱性能的兩個(gè)主要方面：屋頂構(gòu)造的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和屋頂材料的選擇。通過(guò)對(duì)這些關(guān)鍵參數(shù)的分析，我們能夠了解雙層通風(fēng)屋頂如何適應(yīng)南方地區(qū)的高溫氣候。

（一）屋頂構(gòu)造設(shè)計(jì)

屋頂構(gòu)造設(shè)計(jì)直接影響著雙層通風(fēng)屋頂?shù)母魺嵝阅?，其關(guān)鍵構(gòu)造設(shè)計(jì)參數(shù)包括屋頂?shù)钠露?、空腔間距、通風(fēng)開(kāi)口的尺寸以及屋頂朝向，這些參數(shù)共同作用，決定了雙層通風(fēng)屋頂如何有效地減少太陽(yáng)輻射和促進(jìn)通風(fēng)空腔中自然通風(fēng)的效率。首先，屋頂坡度的調(diào)整對(duì)控制太陽(yáng)輻射的吸收起到了關(guān)鍵作用。通過(guò)增加屋頂坡度，可以減少在夏季時(shí)高角度太陽(yáng)直射的接觸面積，從而有效減少熱量的吸收。同時(shí)，較大的屋頂坡度可以增強(qiáng)空氣流動(dòng)的動(dòng)力，使得屋頂和倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部形成更有效的空氣對(duì)流循環(huán)，有助于排放屋頂吸收的熱量。其次，通過(guò)利用自然對(duì)流原理，適宜的空腔間距可以加強(qiáng)通風(fēng)空腔內(nèi)外的熱量交換。過(guò)大的空腔間距可能導(dǎo)致空氣流動(dòng)減慢，而過(guò)小的間距可能阻礙空氣流動(dòng)。再次，通風(fēng)開(kāi)口的設(shè)計(jì)是雙層通風(fēng)屋頂系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)，需要確保充足的自然通風(fēng)能力，以促進(jìn)熱量有效排出。具體而言，通風(fēng)口的位置、大小及方向的合理配置對(duì)于提升屋頂?shù)母魺嵝阅苤陵P(guān)重要。合理的通風(fēng)開(kāi)口設(shè)計(jì)可以有效利用當(dāng)?shù)氐淖匀伙L(fēng)向，提高通風(fēng)效率，從而實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的隔熱效果。最后，調(diào)整屋頂朝向以適應(yīng)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件，可以顯著減少屋頂接收到的直接太陽(yáng)輻射，從而降低熱負(fù)荷。同時(shí)，屋頂朝向決定了通風(fēng)口方向，可以更好地利用自然通風(fēng)進(jìn)一步減輕熱負(fù)荷，以?xún)?yōu)化整體的隔熱效果。

（二）屋頂材料選擇

在提升雙層通風(fēng)屋頂隔熱性能方面，材料的選擇至關(guān)重要。具體來(lái)說(shuō)，雙層通風(fēng)屋頂?shù)母魺嵝Ч芏喾N因素的影響，包括上屋面板的材料、保溫板的厚度、反射材料等。例如：選擇具有高反射率的頂層材料可以有效反射太陽(yáng)光，減少熱量吸收，從而提升屋頂?shù)母魺嵝Ч辉龊癖貙幽軌蛱岣邿嶙?，進(jìn)一步增強(qiáng)隔熱性能；在通風(fēng)空腔中合理應(yīng)用鋁箔等反射材料，能夠進(jìn)一步減少熱量的傳遞，從而提高屋頂整體的隔熱性能。同時(shí)，在關(guān)鍵位置安裝遮陽(yáng)板，如通風(fēng)口處，可以大幅減少夏季時(shí)段直射陽(yáng)光對(duì)通風(fēng)空腔內(nèi)部的影響。這些措施共同作用，能夠優(yōu)化雙層通風(fēng)屋頂?shù)恼w隔熱表現(xiàn)。

四、結(jié)語(yǔ)

大豐倉(cāng)采用的雙層通風(fēng)屋頂設(shè)計(jì)有效應(yīng)對(duì)了南方地區(qū)高溫高濕的氣候條件，通過(guò)雙層結(jié)構(gòu)和自然通風(fēng)原理減輕太陽(yáng)輻射帶來(lái)的影響，降低屋頂向倉(cāng)內(nèi)的熱量傳遞，確保了糧食儲(chǔ)存的環(huán)境穩(wěn)定性和安全性。該設(shè)計(jì)不僅顯示了針對(duì)特定氣候條件的適應(yīng)性，而且通過(guò)優(yōu)化通風(fēng)和隔熱性能，提供了一種有效的糧食儲(chǔ)存問(wèn)題解決方案。分析指出，大豐倉(cāng)的屋頂設(shè)計(jì)考慮了坡度、空腔間距、通風(fēng)口尺寸與位置及朝向等要素，與上屋面板的反射率、保溫板厚度等材料選擇緊密相關(guān)，共同提升了隔熱性能。此外，采用現(xiàn)澆混凝土技術(shù)增強(qiáng)氣密性，進(jìn)一步保障了糧食儲(chǔ)存安全。大豐倉(cāng)的案例展示了雙層通風(fēng)屋頂在高溫氣候下的適應(yīng)性及其對(duì)糧食安全儲(chǔ)存的重要貢獻(xiàn)，為未來(lái)在類(lèi)似氣候條件下的建筑提供了寶貴的設(shè)計(jì)參考。

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作者簡(jiǎn)介：

丁春江，河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院碩士研究生。研究方向：建筑技術(shù)科學(xué)。

李恩，河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院副教授。研究方向：建筑節(jié)能設(shè)計(jì)與被動(dòng)式建筑研究。