盧全祥 林 濤 許國川 李 卓 藺德江 薛 淵 吳曉東

(1 中央儲(chǔ)備糧泉州直屬庫有限公司 362800) (2 河南天碩機(jī)電設(shè)備工程有限公司 450045)

近年來，民用分體式空調(diào)控溫技術(shù)在淺圓倉儲(chǔ)糧中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，在改善糧食儲(chǔ)藏條件、延緩糧食品質(zhì)劣變、降低蟲害活動(dòng)率、減少熏蒸及通風(fēng)次數(shù)等方面取得了良好的效果，但是隨著使用時(shí)間的推移，普通民用空調(diào)用于糧食儲(chǔ)藏的缺陷也進(jìn)一步顯現(xiàn)，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

(1)倉房熏蒸和進(jìn)出倉作業(yè)狀態(tài)下，內(nèi)機(jī)密封效果有限，存在空調(diào)內(nèi)機(jī)銅管、換熱器、貫流風(fēng)機(jī)、電路板和排水管等不同程度腐蝕，大量粉塵粘附換熱設(shè)備影響控溫效果以及排水堵塞漏水等問題。

(2)普通空調(diào)在運(yùn)行過程中，空調(diào)內(nèi)機(jī)存在制冷失效、自燃的安全風(fēng)險(xiǎn)，危害儲(chǔ)糧安全。

(3)普通空調(diào)在運(yùn)行時(shí)的除濕結(jié)水作用影響糧食保質(zhì)保水。

(4)沒有提供遠(yuǎn)程控制接口，無法與智能化系統(tǒng)對(duì)接。

(5)隨著氣調(diào)儲(chǔ)糧的應(yīng)用，倉房對(duì)于氣密性的要求越來越高，分體式空調(diào)由于內(nèi)外機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)倉房氣密性有較大影響。

中儲(chǔ)糧泉州直屬庫在平房倉專用空調(diào)的使用基礎(chǔ)上，對(duì)淺圓倉專用空調(diào)進(jìn)行升級(jí)應(yīng)用，在有效克服民用分體式空調(diào)使用缺點(diǎn)的同時(shí)，在淺圓倉專用空調(diào)送風(fēng)方式、保溫氣密處理、安全性等方面均有較大的提升。

1 材料

1.1 試驗(yàn)倉情況

本次試驗(yàn)選取036倉為試驗(yàn)倉，031倉為對(duì)照倉，兩座倉房均為2015年建成交付使用的淺圓倉，采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，頂高29.5 m，檐口高度26.4 m，倉內(nèi)直徑20 m，墻體厚度260 mm，設(shè)計(jì)堆糧線高23.5 m，單倉設(shè)計(jì)容量5000 t。屋頂采用60 mm厚聚氨酯現(xiàn)發(fā)泡和3+3 mm厚APP防水卷材施工，屋面和外立面采用白色丙烯酸涂料粉刷，通風(fēng)口、門窗、出料溜管中部采用保溫材料充實(shí)等保障倉房具有良好的保溫隔熱性能。通風(fēng)口外沿采用氣密膠條粘接，溜管和入糧口采用氣密閥門，大門采用雙槽管和雙層薄膜密閉，保證倉房具有較好的氣密性。地坪采用水泥砼底板加防水卷材施工，其他工藝孔洞采用發(fā)泡膠和玻璃膠處理，保證倉房具有良好的防潮性能。

1.2 供試糧情

本次試驗(yàn)所選試驗(yàn)倉、對(duì)照倉儲(chǔ)存的都是2019年江蘇產(chǎn)小麥，入倉時(shí)間均為2019年7月，各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)基本一致，試驗(yàn)期間糧溫及外部條件接近，主要指標(biāo)如表1。

表1 供試糧情

2 方法

2.1 空調(diào)參數(shù)

試驗(yàn)倉選用河南生產(chǎn)的承壓式糧倉專用空調(diào)，型號(hào)TS-LS051/Q22，機(jī)組材質(zhì)為304不銹鋼，整機(jī)尺寸2100 mm×1205 mm×980 mm，制冷量22 kW，最大功耗8.5 kW/h，風(fēng)量4500 m3/h，余壓300 Pa，控溫范圍16℃～45℃。

對(duì)照倉選用的是3P壁掛式空調(diào)，型號(hào)為KF-72GW(JY01)，室內(nèi)機(jī)尺寸1178 mm×326 mm×253 mm，室外機(jī)尺寸980 mm×790 mm×440 mm，制冷量7260 W，最大功耗2.95 kW/h，風(fēng)量1100 m3/h，控溫范圍16℃～45℃。

2.2 空調(diào)安裝方案對(duì)比

2.2.1 承壓式糧倉專用空調(diào) 淺圓倉專用空調(diào)整體安裝在室外倉頂平臺(tái)，平臺(tái)居中于2臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)口，采用10號(hào)槽鋼的承重支架搭建，底部鋪鍍鋅格柵，設(shè)備僅有出風(fēng)管和回風(fēng)管與倉房連通，出風(fēng)管和回風(fēng)管分別連接2臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)口，連接處采用保溫三通靜壓箱，三通上方安裝有電動(dòng)氣密渦輪蝶閥，送回風(fēng)管道采用管徑450 mm，壁厚8 mm 的PVC硬質(zhì)管材，管道外面包裹3 cm的保溫棉，外面2 mm厚304不銹鋼板材密封。安裝方式如圖1所示。

圖1 承壓式空調(diào)安裝示意圖

2.2.2 民用分體式壁掛式空調(diào) 分體壁掛式空調(diào)安裝于倉內(nèi)圈梁下方，每倉3臺(tái)，內(nèi)機(jī)安裝空調(diào)密封槽管、托水盤，排水管采用管徑32 mm的304不銹鋼管從內(nèi)機(jī)圈梁沿外墻鋪設(shè)到倉底，外接U形管。

2.3 保溫氣密處理

中儲(chǔ)糧泉州直屬庫位于東南沿海高溫高濕地區(qū)，淺圓倉每年5月～11月長時(shí)間開展控溫氣調(diào)儲(chǔ)糧應(yīng)用，因此對(duì)倉房保溫氣密性能要求較高。

在設(shè)備安裝過程中，機(jī)組的進(jìn)出風(fēng)口采用直徑450 mm的圓形不銹鋼風(fēng)口，風(fēng)口和內(nèi)層殼體采用密封焊接，確保風(fēng)口和殼體連接處不滲漏，風(fēng)機(jī)和出風(fēng)口采用帆布卡箍連接，減少機(jī)組振動(dòng)造成管道氣密性下降。設(shè)備蒸發(fā)器側(cè)和冷凝器之間的連接管路，采用密封盒內(nèi)灌樹脂密封處理，管道和電線連接完成后在密封盒導(dǎo)入環(huán)氧樹酯密封隔絕,見圖2。

圖2 倉房密閉處理示意圖

淺圓倉空調(diào)排水孔的密封是難點(diǎn)。利用U形管水封原理(如圖2)，空調(diào)開啟前，將U形管加滿水，空調(diào)開機(jī)期間，冷凝水順著排水管流入，從排水口自然流出，管內(nèi)積水阻斷了倉內(nèi)氮?dú)馔庑梗狙b置應(yīng)用解決了氣調(diào)與空調(diào)共用的矛盾。

圖3 空調(diào)集排水器示意圖

2.4 送風(fēng)方式改造

由于新型專用空調(diào)送風(fēng)量大、風(fēng)壓高，出風(fēng)口溫度低，送風(fēng)風(fēng)程可達(dá)30 m，倉頂距離糧面不到10 m，軸流風(fēng)口直吹糧面，極容易導(dǎo)致溫差過大引起糧面結(jié)露。通過在送風(fēng)口下方30 cm安裝錐形環(huán)狀送風(fēng)分配器，往四周送風(fēng)，起到分散作用，可有效避免糧面結(jié)露問題。

2.5 智能化改造

淺圓倉專用空調(diào)采用本地觸摸屏和遠(yuǎn)程集成軟件雙控制，通過在送風(fēng)口處安裝溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、煙霧傳感器等模塊，設(shè)備具備遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)調(diào)整設(shè)定空調(diào)溫度、風(fēng)量參數(shù)、超溫告警、短信報(bào)警等智能化功能。

3 應(yīng)用效果

3.1 控溫效果

度夏期間，空調(diào)控溫儲(chǔ)糧從5月中旬開始至10月下旬結(jié)束。空調(diào)開啟關(guān)閉采用時(shí)控器控制，開啟時(shí)間為白天8:00～18:00，高溫季節(jié)適當(dāng)延長，空調(diào)設(shè)定溫度在20℃～22℃。

從圖4可以得出，試驗(yàn)倉36號(hào)倉控溫期間倉溫始終低于31號(hào)倉，36號(hào)倉在控溫期間倉溫最高為22.0℃，最低為20.4℃，均在空調(diào)設(shè)定溫度20℃～22℃范圍內(nèi)，倉溫波動(dòng)較小，分體式空調(diào)應(yīng)用倉房在控溫期間倉溫最高為25.2℃，最低為20.1℃，最高倉溫超過空調(diào)設(shè)定溫度范圍，溫度波動(dòng)較大。

圖4 31號(hào)倉和36號(hào)倉倉溫隨外溫變化趨勢(shì)

從圖5可以得出，專用空調(diào)應(yīng)用倉房在控溫期間表層平均糧溫起始為16.5℃，結(jié)束控溫時(shí)表層平均糧溫為19.8℃，升高3.3℃，分體式空調(diào)應(yīng)用倉房在控溫期間表層平均糧溫起始為16.2℃，結(jié)束控溫時(shí)表層平均糧溫為21.5℃，升高5.3℃，可以看出專用空調(diào)控溫效果明顯好于分體式空調(diào)。

圖5 31號(hào)倉和36號(hào)倉表層糧溫隨外溫變化趨勢(shì)

3.2 氣調(diào)效果

氣調(diào)儲(chǔ)糧開展時(shí)間為4月至11月，基本覆蓋控溫儲(chǔ)糧時(shí)間段。在氣調(diào)儲(chǔ)糧開展前，進(jìn)行倉房正壓500 Pa半衰期的氣密性檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)，31號(hào)倉半衰期301 s，36號(hào)倉325 s(倉房專用空調(diào)改造前氣密半衰期311 s，改造前后氣密變化不大)。在控溫氣調(diào)期間，起始氮?dú)鉂舛认嗤瑮l件下，對(duì)同時(shí)間段內(nèi)氮?dú)鉂舛茸兓厔?shì)進(jìn)行對(duì)比，如圖6。

圖6 氮?dú)鉂舛茸兓厔?shì)

從圖6可以看出，31號(hào)倉氮?dú)鉂舛葟?9%降至97%為16 d，36號(hào)倉氮?dú)鉂舛葟?9%降至97%則需要20 d，36號(hào)倉氮?dú)鉂舛认陆邓俣让黠@比31號(hào)倉更慢，一方面因?yàn)閭}房氣密性較好，另一方面可能跟倉溫變化幅度不大，熱脹冷縮影響不明顯有關(guān)系。

3.3 糧食品質(zhì)變化

空調(diào)控溫期間，降低倉溫的同時(shí)，倉濕也會(huì)保持在較低值，從而影響表層糧食水分變化。31號(hào)倉控溫前表層水分12.1%，全倉水分12.0%，控溫結(jié)束后表層水分12.0%，全倉水分12.0%；36號(hào)倉控溫前表層水分12.1%，全倉水分12.0%，控溫結(jié)束后表層水分11.9%，全倉水分12.0%。

3.4 空調(diào)運(yùn)行狀況

空調(diào)控溫儲(chǔ)糧期間，對(duì)空調(diào)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，31號(hào)倉出現(xiàn)2次輕微的內(nèi)機(jī)漏水、1次制冷失效的問題，36號(hào)倉未出現(xiàn)不良的運(yùn)行狀況。試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，由于分體式空調(diào)銅管大部分在倉內(nèi)，雖有保溫措施，但始終無法避免銅管外壁結(jié)露滴落至糧面上，專用空調(diào)則沒有此類問題。

3.5 能耗分析

在空調(diào)運(yùn)行時(shí)間相等的情況下，根據(jù)兩倉控溫起始對(duì)電表讀數(shù)的統(tǒng)計(jì)，31號(hào)倉單個(gè)控溫周期總計(jì)能耗3180 kW·h，空調(diào)控溫噸糧能耗為 0.54 kW·h/t，36號(hào)倉單個(gè)控溫周期總計(jì)能耗2939 kW·h，空調(diào)控溫噸糧能耗0.50 kW·h/t，36號(hào)倉噸糧能耗略低于31號(hào)倉。同時(shí)在氣調(diào)期間，兩倉設(shè)定相同的氮?dú)饽繕?biāo)濃度上下限，31號(hào)倉單個(gè)氣調(diào)周期總計(jì)能耗11970 kW·h，氣調(diào)儲(chǔ)糧噸糧能耗2.04 kW·h/t，36號(hào)倉單個(gè)氣調(diào)周期總計(jì)能耗10024 kW·h，氣調(diào)儲(chǔ)糧噸糧能耗1.71 kW·h/t。綜上所述，31號(hào)倉氣調(diào)控溫噸糧能耗2.59 kW·h/t，36號(hào)倉氣調(diào)控溫噸糧能耗2.22 kW·h/t，36號(hào)倉噸糧能耗比31號(hào)倉低0.37 kW·h/t。

3.6 建設(shè)費(fèi)用

專用空調(diào)建設(shè)費(fèi)用9萬元，其中設(shè)備費(fèi)4.5萬元，管道、承臺(tái)、線路建設(shè)費(fèi)用4.5萬元。分體壁掛式空調(diào)建設(shè)費(fèi)用4.5萬元，其中設(shè)備費(fèi)1.6萬元，管道、排水管、密封裝置建設(shè)費(fèi)用2.9萬元。兩者相差4.5萬元。

4 結(jié)論與討論

4.1 試驗(yàn)倉36號(hào)倉倉溫始終低于31號(hào)倉，倉溫控制在設(shè)定溫度20℃～22℃內(nèi)，而對(duì)照倉31號(hào)倉控溫期間倉溫波動(dòng)較大，最高倉溫達(dá)到25.2℃，同時(shí)試驗(yàn)倉36號(hào)倉控溫期間表層平均糧溫始終低于31號(hào)倉，由此可見，糧倉專用空調(diào)控溫效果要優(yōu)于家用分體式空調(diào)。

4.2 試驗(yàn)倉36號(hào)倉表層水分控溫前后下降0.2個(gè)百分點(diǎn)，全倉水分沒變化，對(duì)照倉31號(hào)倉表層水分控溫前后下降0.1個(gè)百分點(diǎn)，全倉水分沒變化。由此可見，兩種空調(diào)對(duì)糧食水分的影響均不大，對(duì)于空調(diào)控溫帶來水分損耗的疑慮可以消除。

4.3 試驗(yàn)倉房36號(hào)倉專用空調(diào)改造前后氣密性變化不大，氣密性好于31號(hào)倉，控溫氣調(diào)期間氮?dú)鉂舛认陆邓俣让黠@比31號(hào)倉慢，因此專用空調(diào)更適用于氣調(diào)儲(chǔ)糧的要求。

4.4 家用分體式空調(diào)由于結(jié)構(gòu)缺陷，維護(hù)困難，倉房氣調(diào)需要散氣方能維修，并且內(nèi)機(jī)始終存在漏水、自燃以及銅管外壁結(jié)露等問題，這對(duì)糧食安全儲(chǔ)藏有較大的影響，尤其是在氣調(diào)儲(chǔ)糧長時(shí)間密閉的情況下，糧倉專用空調(diào)則可以較好地避免此類問題。

4.5 通過能耗分析對(duì)比，試驗(yàn)倉房36號(hào)倉在控溫噸糧能耗、氣調(diào)噸糧能耗均低于31號(hào)倉，氣調(diào)控溫整體噸能耗比31號(hào)倉低0.37 kW·h/t。因此，雖然糧倉專用空調(diào)的前期投入較大，但應(yīng)用成本較分體式空調(diào)有較大優(yōu)勢(shì)。