1、农村屋顶晒谷场建设节能技术开发（一）技术开发的意义我县是全省粮食基地县之一，农业人口 9 万人，粮食总产 5.3 万吨，其中年产水稻 4.5 万吨，种植大户较少，以农户分散种植为主，晒谷场由地面逐步移到农房屋顶上，特别是近几年新农村建设和农村移居工程建设快速发展，农村中有很多农户新建钢筋混凝土平顶楼房，大部分屋顶作为晒谷场使用。随着农村土地流转政策出台，农村建设用地日趋紧缺，无法在地面建晒谷场，因而地面晒谷场逐年减少、无钢筋混凝土平顶楼房的农户中，有的用烘干机干谷损耗电能，有的在公路和村道上晒谷使稻米含沙粒多也影响交通，这些问题摆在村委会及村民面前急需解决，我们认为，解决问题的最好办法是把晒谷
2、场建在农房屋顶上，很多农户也希望在屋顶建隔热层，并且能作为晒谷场使用。当前，在屋顶的综合利用问题上困扰着千家万户，至今还不能同时实现隔热和晒谷两种综合功能：一是因屋顶隔热技术落后，大部分农户只能把层面钢筋混凝土结构层表面直接作为晒谷场使用而没有建隔热层，直接在屋面晒谷，不但受风吹日晒易损坏屋面影响楼房使用年限，而且顶层住户室内温度很高无法居住，只能作杂物间和禽舍使用，造成资源浪费和环境污染，即使是入住的农户昼夜都要吹风扇（农村中极少使用空调），夜间难以入睡，居住环境极不环保，严重影响村民生活质量，损害身体健康；二是有的农户因无法忍受居所高温环境而在屋顶建了普通隔热层（架空式、蓄水式、植被式或阁
3、楼式等），由于隔热层表面粗糙容易开裂或不成刚性平面，因而隔热层上面无法作晒谷场使用，这些无晒谷场的农户常常把稻谷放到公路和村道上晒，严重影响交通及村民出行，而且稻米中含沙粒较多影响粮食质量和安全，这种现象在本省乃至全国普遍存在。另外，农村中绝大部分青壮年劳动力进城打工，留在家中的人员绝大多数为老年妇女和学生儿童，这部分留家人员劳动能力弱，参加收割稻谷等田间农活已经很劳累，把谷子挑回家后又要挑上楼顶晒确实要付出强大的体力，甚至需要进城打工的青壮年回家帮助收割及挑谷上楼顶晒。以上这些问题成了农业生产中的重大难题（这也是造成在公路和村道上晒谷的不良现象的主要原因之一）。我国每年生产稻谷约 4100
4、亿斤，其中南方水稻产量约占全国水稻总产 80%以上，我县是全省粮食基地县之一，年产水稻 4.5 万吨，且稻谷水分含量高，晒谷时间长，但是，因地面晒谷场面积逐年减少，在道路、村道上晒谷导致稻米沙粒多的现象逐年突显，稻谷未晒干就入库或出售的现象也不少见，在南方收购稻谷时水分含量常常高于安全水分的标准要求，这对储备粮食质量安全构成威胁，随着粮食收购市场的全面开放和收购主体多元化，对确保收购的储备粮质量增加了难度，为降低储备粮安全风险，全国各地的国粮储备库中大部分配备了稻谷烘干机，损耗了大量的电能和人力。因此，全国很多农村建筑技术人员去研究和解决上述问题，认为在屋顶建造有隔热功能的晒谷场是一项切实可行
5、的措施。实施本技术能有效地解决农村中出现的上述问题，采取先进的“低密度泡沫覆盖水泥沙浆密封现浇技术”，用低密度泡沫板作为隔热材料代替高度泡沫板来降低造价，采用支脚把隔热层和晒谷场的刚性结构层与屋面刚性结构层连成整体提高晒谷场承重能力，对钢丝网改进后可增强抗拉能力，使隔热层不易开裂不漏水，把屋顶钢筋混凝土结构层表面经技术处理后，铺上泡沫板层和改进后的钢丝网，在泡沫板层和钢丝网上面直接浇注水泥沙浆混凝土，一次性成型隔热结构层和晒谷场结构平面层。其结构简单，施工简便，一般的建设工程施工人员可完成操作过程，不需要建工厂车间预制水泥沙浆隔热件或水泥沙浆泡沫复合结构件，省略这个中间环节，也提高了建隔热层和
6、晒谷场整个工序过程的工作效率。铺成的隔热层厚度小，约 70，比架空隔热层降低 180，采用的泡沫板隔热性能好，吸水率低，建成的隔热层的隔热效率比架空隔热、阁楼式隔热、泡沫颗粒水泥混合结构层隔热或发泡水泥层的隔热效率都高，有良好的隔热效果，能有效降低顶层住户室内温度，为农户提供良好的居住环境，使村民在农忙劳累的身体得到良好的睡眠休息，从而增加村民体质，提高村民生活质量。结构层中，用水泥沙浆密封整个泡沫层，对环境不会造成任何污染，能使泡沫长久耐用，也能起到阻燃防火安全作用。沙浆混凝土结构层坚实牢固，支承较重的谷堆都不开裂，可长期作晒谷场使用。另外，在晒谷场上安装电动提升谷物装置，能取代人力担谷上楼
7、顶晒，降低劳动强度，提高生产劳动效率，也能节省出时间去收割稻谷赶季节，外出打工的青壮年也不需回家帮助担谷上楼顶，安心城市打工，也为企业解决因农民工在农忙时请假回乡，造成断工需临时聘请工人的困境。晒谷场是农业生产设施之一，本项目实施后，农房屋顶可同时实现晒谷和隔热两大功能，顶层住户夏天防晒隔热节省冷气，冬天保暖保温节省暖气，同时能节约建晒谷场的土地，获得明显的节能效果和社会经济效益，这对解决“三农”问题，加快新农村建设，特别是农业生产基础设施建设，保护农居生态环境，提高村民生活质量，节省电能等方面都具有重大意义，是一项节能减排、改善民生的惠民工程。（二）国内外技术简况经网上搜索并查询大量资料，国
8、内外平顶楼房的隔热方式基本相同，欧式楼房中平顶的不多，亚洲建筑中平顶楼房较多，我国的平顶楼房隔热技术处于世界先进水平，特别是近十年来研究发明了十多种各具特色的隔热方法。但是实际普遍使用的还是架空隔热层，其次是蓄水隔热、植被绿化隔热。架空隔热分为砖和水泥板架空隔热、连带支脚的水泥预制件架空隔热和阁楼式架空隔热三种，其中阁楼式架空隔热又分为金属瓦人字顶阁楼架空隔热和钢筋混凝土结构半层平顶阁楼架空隔热两种。除了常用的隔热方法之外，还有铝箔反射膜隔热、泡沫颗粒水泥混合材料隔热、发泡水泥隔热、水泥预制件泡沫砖、矿岩棉隔热板、拼装式泡沫隔热砖、空心玻璃棉砖、膨胀珍珠岩板、陶粒混凝土砖、高密度泡沫板加钢丝网
9、现浇混凝土隔热等。在农村用泡沫板隔热的极少，建造技术跟不上。三十年前最常用的隔热方法是砖和水泥预制板架空隔热层，这种隔热方法十分落后，至今已无人使用。因为架空内空间的气体流通性差，靠气体流动带走的热量少，因而其隔热效果不好。另一方面，砖和水泥预制板之间、水泥板和水泥板之间的连接不够牢固，使用时间不长就开始松动脱落，隔热面受到破坏失去隔热功能，再一个就是支承水泥预制板的砖重量大，常规设计的楼面难以承受导致变形开裂，建房后 5-10 年就会漏水，加上这种隔热层不具备防水性能，所以补漏费用大，架空高度太高，人行走不方便。十年前最常用的隔热方法是连带支脚的水泥预制件架空隔热层，它的问世取代了砖和水泥预
10、制板隔热层，它的优越性在于因架空高度小而坚实牢固，其稳定性大大增强，不容易损坏，承重能力强，防水性能也提高了，施工简便，工程造价低，但是有一个最大的缺点，就是支脚太短，隔热空间太小，里面的空气基本不能向外流动，无法带走热能，只是把部分太阳辐射热阻隔或反射，隔热效果很差，至今只有少数人使用此法隔热。近十年采用较多的隔热方法是蓄水隔热、植被绿化隔热、阁楼式隔热和泡沫板隔热。其中，蓄水隔热的优点是能延长楼房使用年限，因为蓄水能保护屋面钢筋混凝土结构层，蓄水的屋面在很长时间内不会漏水。但缺点也不少，蓄水重力大，屋面刚性结构层设计需加厚，基础设计需加强，因而工程造价高。干旱地区蓄水用水多费用大，隔热效果
11、也不好，因为水吸收的太阳辐射热量大于水蒸发带走的热量，一天下来蓄水的温度也不低。另一方面，蓄水池长期积尘，池水变污水，人们极少去清理蓄水池，因而池内易生蚊虫，蓄水屋顶成了城市和乡村环境卫生的死角。蓄水屋顶不适用于高寒地区，因为要常年蓄积水位（间断蓄水会对钢筋混凝土结构层有影响），当温度很低水结成冰时会对蓄水池挡水基造成破坏。再一个就是蓄水后的屋顶不能再利用；植被绿化隔热的最大优点是隔热效果很好，属环境生态型隔热方式，是解决城市温室效应问题的好方法，但是也有很多缺点，植被基质泥土重力大，屋面钢筋混凝土结构层需加厚，基础设计需加强，工程造价高，隔热层建成后需长期投入人力物力和财力去养护和管理，目前
12、的大部分植被屋顶管护不好，甚至无人管护，花草不长，树木枯死，草丛树根间易生蚊虫易藏蛇鼠，另外，有些植物根系对屋面有损害，时间长了易漏水，至今，植被隔热法难以推广使用；钢筋混凝土结构半层框架平顶阁楼隔热也难以推广使用，其最大的缺点是工程造价太高，半层框架及基础加强部分相当于多建一层楼。另外，隔热效果也不理想，原因是半层框架没有包围，当太阳光斜照时屋面是会升温的；金属瓦人字顶阁楼隔热法在城市只有小部分人使用，原因是工程造价高，隔热效果不够好，架空部分空气流通不畅，人字顶上开的天窗太大时防水性能就差，开得太小又无法满足空气流通带走热量所需的流量。近几年较多使用的是高密度泡沫隔热法，分为高密度泡沫板和
13、高密度泡沫砖两种，用高密度泡沫板加钢丝网结合现浇水泥砂浆混凝土建成隔热层，现有的建造技术还不够成熟，当隔热层上晒谷，特别是集成谷堆或支承其他较重的物体时，水泥砂浆混凝土层容易开裂导致防水性能差，使用年限不长，另外，高密度泡沫板价格高，建造成本大，用户难以接受，所以也难以在农村大面积推广。用高密度泡沫制成泡沫砖（如拼装式泡沫隔热砖、塑化表面泡沫隔热砖等）直接铺在屋面上隔热，它的优点是隔热效果好，施工简便，最大的缺点是承压能力小，隔热层上不能作为晒谷场使用，只能用于承压力极小的屋顶上，这样也限制了推广使用。用高密度泡沫颗粒与水泥、煤渣、细沙复合成隔热砖铺在屋面上隔热，其防水性能不够好，承压能力也不
14、够强，隔热效果也不够理想，因而也难于推广应用。最近开发两种隔热法，一是发泡水泥隔热层，二是水泥预制箱内套泡沫板复合成隔热砖。发泡水泥隔热层的优点是施工简便，缺点是隔热效果差，硬度不够，容易损坏，使用年限不长。水泥预制箱套泡沫隔热砖的优点是施工简便，缺点是生产工序复杂，运输成本大，防水性能差。到目前为止，还没有一种理想的屋顶隔热产品和方法，因隔热技术发展落后建隔热层后隔热效果不理想或出于建造成本考虑，许多办公楼和商住楼都省略了屋顶隔热层的建造，在广大农村的屋顶更是少有隔热层。经调查本县、市及国内外农村屋顶隔热层和晒谷场情况如下：1、县内情况：经调查统计，全县有农户 20674 户，其中建有钢筋混
15、凝土平顶楼房的有 10957 户，屋顶晒谷场面积约 50 万 M2。这些屋顶晒谷场几乎没有建隔热层，顶层无法居住的农户约 2500 户，建了普通隔热层上面无法晒谷的农户约1200 户。对准备建新房的 50 户农户作了调查，其中 38 户有意向建新型的晒谷场和隔热层。2、邻县情况：与本县邻近县、市都有农村建筑技术人员采用高密度泡沫板作隔热材料在屋顶建晒谷场和隔热层，但因技术落后，结构不合理，施工难度大，工程造价高，致使用户难以接受，加上隔热层上的水泥沙浆混凝土层容易开裂而渗水影响隔热效果，也不能长期作晒谷场使用，我们派人到邻县调查了解，有意向用本项目新技术建屋顶晒谷场和隔热层的农户占多数。3、市
16、区农村早在 1998 年就开始用高密度泡沫板作隔热材料在市区住宅楼建隔热层和郊区农村建屋顶晒谷场和隔热层，也是因为技术落后和结构不合理，造成价格高，不坚固，使用时间不长就开裂渗漏，未能大面积推广，市郊区农村也有村民用普通高密度泡沫板建隔热层和晒谷场，同样因技术问题难以推广应用。4、全国及国外情况：经专利查新和网上搜索，在全国乃至国外，建成能作为晒谷场长期使用的屋顶隔热层极少，本技术属国内先进技术，一但推广，建钢筋混凝土平顶楼房的农户中，至少有 50%以上愿意建新型晒谷场。在全国及国外的城市和乡村，特别是热带、亚热带地区更有着广阔的市场前景。（三）技术发展趋势：若本技术开发能达到预期目标，能收到
17、显著的经济和社会效益。从新型晒谷场坚实牢固能长久使用且隔热效果好，电动提升谷物装置能降低劳动强度，隔热层工程造价不高等多个利好因素来看，此新技术有较大优势，适应农业生产需要，适宜居住环境的要求，经过多渠道广泛宣传，使村民意识到此技术的实用性，绝大部分农户会乐意接受建造新型屋顶晒谷场和隔热层。目前，本县农村建有钢筋混凝土平项楼房的农户中几乎没有建隔热层。随着新农村建设工程和农村移居工程迅速发展，近期会有更多农户新建平顶楼房。另外，在全国农村已开始实行土地流转制度，对农村宅基地实行严格管理，土地使用逐步规范，在地面上建晒谷场的可能性不大，即使是产粮很多的承包大户都会把屋顶作为晒谷场（极少使用烘干机
18、），因此，屋顶晒谷场会在农村迅速普及，有隔热功能的屋顶晒谷场更是村民所需求，随着经济形势不断向好发展，村民会追求不断完善的舒适的居住环境和实用节能型的现代新式文雅的楼房。所以本技术的实施是新农村建设中的一项利民工程，有关部门会大力推广此项新技术。 二、开发内容、创新技术及效益（一）开发内容及技术关键问题我县全省粮食基地县之一，农业人口 9 万人，年产水稻 4.5 万吨，村民利用屋顶作为晒谷场地，近几年新农村建设和移居工程建设发展较快，农村用地紧缺，地面晒谷场逐年减少。用烘干机干谷损耗电费、在公路村道上晒谷使稻米沙粒多、稻谷未晒干就进库或出售的现象在本县及全国普遍存在，这些问题摆在村委面前急需解
19、决。经研究最好的解决办法是把所有晒谷场都建在农房屋顶上，很多农户也希望在楼顶建造可长期作晒谷场使用的隔热层，但因隔热技术落后无法同时实现晒谷和隔热两种综合功能：有的把屋顶作晒谷场后就无法建隔热层，致使顶层住户室内温度高而无法居住，只能作杂物间或禽舍使用，造成浪费和环境污染；有的因无法忍受室内高温而建了普通隔热层，由于表面粗糙容易开裂或不成水平刚性面无法作晒谷场使用。建新型晒谷场和隔热层能解决上述问题，它以屋面为平台，采用先进的“低密度泡沫覆盖水泥沙浆密封现浇技术”一次性现场浇注成型隔热层和晒谷场，工艺简单易施工，一般的建筑工人能完成整个操作过程。用低密度泡沫板作隔热材料，代替高密度泡沫板降低成
20、本，不影响隔热效果，用支脚把隔热层和晒谷场的刚性结构层与屋面刚性结构层联结成整体提高晒谷场的承重能力，可承载堆高谷物产生的重压。对钢丝网的结构进行改进提高隔热层和晒谷场刚性结构层的抗拉能力，使晒谷场长久使用不开裂，也防止隔热层渗漏影响隔热效果。结构设计和施工方面，泡沫板直接铺在屋面上，在泡沫板层上安装支脚和改进后的钢丝网，最后在泡沫板层和钢丝网层上现浇水泥砂浆混凝土一次性成型屋顶晒谷场和隔热层。节省室内供暖供冷电费和稻谷烘干电费，获得明显的节能效果和社会经济效益，从而改善农村生产设施环境和居住环境，提高农民生活质量。本项目的设计和施工技术，采用以泡沫为主的隔热材料经技术处理后制造成组合隔热件，
21、把组合隔热件覆盖整个屋面钢筋混凝土结构层上，在隔热件屋上面安装支脚和钢丝网，在组合隔热件层和钢丝网层上直接浇注水泥沙浆混凝土层。要解决的技术关键问题有三个：一是降低建造成本。把低密度泡沫板改进后代替高密度板作隔热材料，隔热效果不变，降低成本，使村民易于接受；二是提高晒谷场的承载能力。在隔热材料层上装上支脚，能提高晒谷场的承重能力，使村民收谷时把谷堆集在任何位置都不会变形；三是延长隔热层的使用年限。改进钢丝网提高其抗拉能力，使隔热层不易开裂，长期保持良好的隔热效果，改善顶层住户的居所环境。（二）创新技术制造成的组合隔热件隔热性能好，优于炉渣、蛭石、珍珠岩等，隔热效果比水泥预制件架空隔热、蓄水隔热
22、、蓄水架空综合隔热还好。在隔热件上装上支脚后能大大提高晒谷场的承重能力，改进网丝网结构后使隔热层的刚性结构层的抗裂能力有较大提高，可直接在隔热件上铺砌水泥沙浆混凝土，提高工程效率，隔热层高度小，支承重物不开裂，可长期作晒谷场使用。电动提升装置可代替人力担谷上楼减轻劳动强度。（三）社会经济效益：选用低密度 泡沫板作隔热材料，其各种性能如含水率、吸水率、面密度、断裂荷载、导热性、耐火性、抗压能力等指标达到基本要求，其隔热效率与现有使用的普通高密度泡沫板相同，价格降低 1020%，大小规格为长 150200，宽 4060，厚度为 36，支脚为圆台形，高度为 47，钢丝网为通用的材料和规格，改进后其抗
23、拉能力提高，使晒谷场上在任何位置堆谷都不会开裂，水泥砂浆混凝土层厚度为 34，建成的晒谷场隔热层有明显的优势：刚性结构层牢固，承重力大，使用年限长，防水性能好，长时间保持良好的隔热效果，工程造价低，结构简单易施工。目前已建成使用的九种隔热层与其相比有以下不足：砖水泥预制板架空隔热层不牢固不耐用，隔热效果差，搂面承重载荷大；蓄水隔热层楼面承重大，建造成本高，隔热效果差，池水污染易生蚊虫，上面不能利用；阁楼式隔热层工程造价高，隔热效果也不理想；植被隔热层楼面承重力大，工程造价高，维护成本大，屋面易漏水；铝箔反射膜隔热层和防晒涂料隔热层使用年限不长，隔热效果和防水性能也不好；泡沫颗粒水泥混合材料隔热层和发泡水泥隔热层的抗压能力差不牢固，隔热效果不好；水泥预制箱套泡沫板隔热层容易开裂漏水，生产工序多，运输成本大；连带支脚的水泥预制件架空隔热层的隔热效果更差。另外，用矿岩棉板、拼装式泡沫砖、空心玻璃棉砖、膨胀珠珠岩板、陶粒混凝土砖等材料建造的隔热层均比不上本项目技术的总体优越性。若技术中试获得成功，开发出新产品，通过申请专利保护、加宣传等方式加大推广力度，会有越来越多的农户建造屋顶晒谷场和隔热层，市场前景广阔，能收到显著的经济效益和社会效益。
