曾 誠(chéng) 丁鵬輝 錢國(guó)良 鄒亞年 方志杰 范承平 秦傳代

(1 浙江省湖州市儲(chǔ)備糧管理有限公司 313000)

(2 浙江省湖州市糧食和物資儲(chǔ)備局 313000)

[3 埃美圣龍(寧波)機(jī)械有限公司 315101]

(4 合肥興糧倉(cāng)儲(chǔ)科技有限公司 231600)

低溫儲(chǔ)藏技術(shù)是稻谷等耐藏性差糧種最適宜的儲(chǔ)藏技術(shù)[1]，低溫儲(chǔ)藏能有效降低糧食由于呼吸作用及其他生命活動(dòng)引起的損失和品質(zhì)變化，延緩糧食品質(zhì)劣變[2]。在糧食儲(chǔ)存度夏過(guò)程中，溫度是決定儲(chǔ)糧穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，空調(diào)控溫對(duì)控制夏季糧溫升高效果顯著[3-4]，但由于糧倉(cāng)四周糧溫主要受到環(huán)境溫度對(duì)倉(cāng)墻熱傳導(dǎo)影響，不可避免地會(huì)產(chǎn)生糧堆“熱皮”現(xiàn)象，因此有效消除糧堆“熱皮”溫度也成為實(shí)現(xiàn)綠色低溫儲(chǔ)糧的技術(shù)難題。

湖州市儲(chǔ)備糧管理有限公司中心糧庫(kù)根據(jù)實(shí)際情況，創(chuàng)新倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)，通過(guò)在糧倉(cāng)內(nèi)四周墻壁安裝毛細(xì)管網(wǎng)，并在管網(wǎng)間填充蓄冷材料，在夏季利用空調(diào)的回風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)糧倉(cāng)空間冷量在內(nèi)墻管網(wǎng)中循環(huán)，帶走蓄存在倉(cāng)墻結(jié)構(gòu)中的熱量，通過(guò)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)兩種隔熱措施延緩四周糧溫升高。

1 試驗(yàn)材料

1.1 試驗(yàn)倉(cāng)房及儲(chǔ)糧情況

湖州市儲(chǔ)備糧管理有限公司中心糧庫(kù)0P21號(hào)倉(cāng)、0P39號(hào)倉(cāng)為2021年新建高大平房倉(cāng)，其中0P21號(hào)倉(cāng)為試驗(yàn)倉(cāng)，0P39號(hào)倉(cāng)為常規(guī)對(duì)照倉(cāng)，倉(cāng)房基本情況見(jiàn)表1。供試儲(chǔ)糧基本情況見(jiàn)表2。

表1 0P21、0P39號(hào)倉(cāng)房基本情況

表2 0P21、0P39號(hào)倉(cāng)供試糧食基本情況

1.2 倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱管網(wǎng)系統(tǒng)改造

0P21號(hào)倉(cāng)內(nèi)墻管網(wǎng)系統(tǒng)改造施工厚度為10 cm，在原有倉(cāng)房墻壁毛坯的基礎(chǔ)上打底一層5 mm的保溫層，也叫隔斷層，待固化后四周內(nèi)墻安裝毛細(xì)管網(wǎng)并固定在墻體上，在管網(wǎng)間填充蓄冷材料，所有毛細(xì)管網(wǎng)支路相互并聯(lián)，管網(wǎng)主路連接空調(diào)回風(fēng)口，利用空調(diào)的回風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)管采用同程流動(dòng)，減小阻力，帶動(dòng)所有管網(wǎng)支路當(dāng)中的氣流循環(huán)。管網(wǎng)系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖1，完成布裝后再用蓄冷材料將管路覆蓋，達(dá)到墻體原有設(shè)計(jì)表面。

圖1 管網(wǎng)系統(tǒng)示意圖

1.3 倉(cāng)房隔熱密閉

0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)與0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)完成糧倉(cāng)門(mén)窗內(nèi)密閉隔熱改造工作，在氣溫回升前，對(duì)試驗(yàn)倉(cāng)糧面進(jìn)行隔熱卷材壓蓋，減少不必要的人員出入倉(cāng)。

1.4 控溫系統(tǒng)與糧情測(cè)控系統(tǒng)

1.4.1 制冷控溫系統(tǒng) 糧倉(cāng)專用水冷控溫空調(diào)PH018，額定制冷量17600 W，總裝機(jī)功率3890 W，循環(huán)風(fēng)量3400 m3/h。

1.4.2 糧情測(cè)控系統(tǒng) 數(shù)字式糧情測(cè)控系統(tǒng)，每倉(cāng)30根測(cè)溫電纜分5層，共150個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)精度±0.2℃，布點(diǎn)符合LS/T 1203的規(guī)范要求；為提高內(nèi)墻溫度檢測(cè)的準(zhǔn)確性，另在試驗(yàn)倉(cāng)內(nèi)墻壁布設(shè)10根機(jī)動(dòng)測(cè)溫電纜。

2 試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)期間氣溫變化

本次倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱試驗(yàn)于2022年4月25日開(kāi)始至7月11日結(jié)束(7月中旬0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)出庫(kù)，對(duì)照試驗(yàn)結(jié)束)，湖州地區(qū)高溫天氣(最高溫度超過(guò)25℃)集中在5月至9月，溫度可達(dá)36℃～42℃，主流高溫階段為6月至8月，該階段為糧食保管難度最大時(shí)期。

2.2 控溫作業(yè)

0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)和0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)各安裝2臺(tái)PH018型糧倉(cāng)專用水冷空調(diào)，空間制冷量為30.4 W/m3，當(dāng)溫度超過(guò)19℃時(shí)，自動(dòng)開(kāi)機(jī)，當(dāng)溫度達(dá)到16℃時(shí)，自動(dòng)停機(jī)。

2.3 數(shù)據(jù)檢測(cè)

利用數(shù)字式糧情測(cè)控系統(tǒng)，定期上午8時(shí)采集試驗(yàn)倉(cāng)和對(duì)照倉(cāng)平均糧溫、四周平均糧溫?cái)?shù)據(jù)；定期入倉(cāng)人工檢測(cè)試驗(yàn)倉(cāng)貼墻機(jī)動(dòng)測(cè)溫點(diǎn)數(shù)據(jù)，了解四周墻壁溫度情況；記錄試驗(yàn)倉(cāng)控溫設(shè)備能耗數(shù)據(jù)，分析經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)果與分析

3.1 溫度變化情況

3.1.1 氣溫與倉(cāng)溫變化情況 由圖2可見(jiàn)，隨著大氣溫度的不斷升高，0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)和0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)的倉(cāng)溫保持在20℃及以下，溫度波動(dòng)在1℃～2℃內(nèi)，兩倉(cāng)倉(cāng)溫較為恒定，由此可見(jiàn)，在確?？販貦C(jī)組制冷量充足的前提條件下，倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中只增加了制冷空間、改變了冷量循環(huán)途徑，對(duì)糧倉(cāng)空間降溫效果幾乎不會(huì)產(chǎn)生影響。

圖2 試驗(yàn)倉(cāng)、對(duì)照倉(cāng)倉(cāng)溫與氣溫變化情況

3.1.2 “熱皮”與“冷心”溫差變化情況 由圖3可見(jiàn)，試驗(yàn)期間，0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)周際最大溫差在試驗(yàn)開(kāi)始當(dāng)日出現(xiàn)，為11.2℃，隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)的周際最大溫差呈現(xiàn)先下降后穩(wěn)定的趨勢(shì)，區(qū)間最大降幅為3.0℃，在試驗(yàn)中后期，周際最大溫差維持在8.6℃，受氣溫影響小且在較小范圍內(nèi)波動(dòng)；0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)的周際最大溫差在試驗(yàn)最后一期出現(xiàn)，為22.4℃，周際最大溫差在試驗(yàn)期間呈現(xiàn)震蕩上行的趨勢(shì)，且試驗(yàn)區(qū)間最大增幅為7.8℃，試驗(yàn)期間由于氣溫對(duì)0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)周際糧溫影響劇烈，從而導(dǎo)致周際最大溫差波動(dòng)較大，且不斷升高。此外圖3中可見(jiàn)，隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，0P21號(hào)倉(cāng)的“冷心”最大溫差呈現(xiàn)先緩慢下降再維持穩(wěn)定的趨勢(shì)，中后期基本維持在10.2℃不變；0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)的“冷心”最大溫差由于受周際糧溫升高的影響，則呈現(xiàn)緩慢升高的趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)比可得出，0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)運(yùn)用倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱系統(tǒng)后，不但在一定程度上降低了周際平均糧溫，而且均衡了周際糧溫溫差，保證了全倉(cāng)糧食安全。

圖3 試驗(yàn)倉(cāng)、對(duì)照倉(cāng)糧堆“熱皮”與“冷心”變化情況

3.1.3 糧倉(cāng)周際動(dòng)靜態(tài)隔熱效果 由圖4可見(jiàn)，隨著大氣溫度不斷升高，0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)的周際平均糧溫呈現(xiàn)先下降后緩慢升高的趨勢(shì)，0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)的周際平均糧溫則呈直線上升趨勢(shì)，試驗(yàn)期間0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)周際平均糧溫增幅3.8℃，0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)周際平均糧溫增幅4.9℃，試驗(yàn)倉(cāng)周際控溫效果較明顯；從試驗(yàn)期間周際最高糧溫也可以看出，0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)周際最高糧溫達(dá)到20.3℃，區(qū)間增幅為2.2℃，0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)周際最高糧溫達(dá)到29.8℃，區(qū)間增幅已達(dá)10.0℃，由此可見(jiàn)，運(yùn)用倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱系統(tǒng)在一定程度上降低了周際平均糧溫，均衡了周際糧溫溫差，延緩了周際糧溫升高；此外，從整倉(cāng)平均糧溫對(duì)照也可看出，0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)的整倉(cāng)平均糧溫增長(zhǎng)速率明顯慢于0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)，試驗(yàn)期間0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)平均糧溫增幅2.9℃，0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)平均糧溫增幅達(dá)3.8℃，由此亦可說(shuō)明，運(yùn)用倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱系統(tǒng)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)周際平均糧溫，繼而有效控制整倉(cāng)平均糧溫的升高，確保了全倉(cāng)糧溫的穩(wěn)定，延緩了全倉(cāng)糧食品質(zhì)的劣變，保障了糧食的安全。

圖4 倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱效果情況

3.1.4 倉(cāng)墻溫度變化 由圖5可見(jiàn)，隨著大氣溫度不斷升高，0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)的周際平均糧溫較內(nèi)墻壁溫度和氣溫存在一定的滯后性，所以呈現(xiàn)出前期溫度保持穩(wěn)定，后期溫度呈現(xiàn)緩慢升高的趨勢(shì)，0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)的周際平均糧溫則隨著氣溫的不斷升高，呈直線上升趨勢(shì)；0P21號(hào)倉(cāng)內(nèi)墻溫度則與氣溫在試驗(yàn)中后期存在一定的正相關(guān)關(guān)系，前期氣溫相對(duì)較低，倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)系統(tǒng)對(duì)于內(nèi)墻溫度的升高具有較為明顯的抑制作用，后期進(jìn)入連續(xù)高溫天氣，倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)系統(tǒng)雖對(duì)內(nèi)墻溫度的升高具有一定的抑制作用，但在高溫條件下，抑制作用表現(xiàn)得較弱。

圖5 0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)內(nèi)墻溫度變化情況

3.2 能耗及效益分析

試驗(yàn)?zāi)芎姆治鲆?jiàn)表3。

表3 0P21、0P39號(hào)倉(cāng)房能耗統(tǒng)計(jì)

3.2.1 控溫電耗分析 試驗(yàn)期間，0P21號(hào)倉(cāng)共耗電10501 kW·h，0P39號(hào)倉(cāng)共耗電10290 kW·h。在相同控溫作業(yè)功率下，隔熱氣密性能基本相同的倉(cāng)房，控溫能耗基本一致，但0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)在運(yùn)用倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱系統(tǒng)后，控溫效率更高、冷量運(yùn)用更充分、更符合綠色儲(chǔ)糧的要求。

3.2.2 經(jīng)濟(jì)效益分析 0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)運(yùn)用倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱系統(tǒng)后，能延緩氣溫影響周際糧溫，延緩整倉(cāng)平均糧溫上升，儲(chǔ)藏期間糧食品質(zhì)變化小、水分損耗少、保鮮效果好，可適當(dāng)延長(zhǎng)糧食儲(chǔ)藏時(shí)間，可改善加工工藝和加工品質(zhì)，給儲(chǔ)備企業(yè)及下游加工企業(yè)都帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2.3 社會(huì)效益分析 倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱系統(tǒng)控溫試驗(yàn)效果明顯，系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，精準(zhǔn)控溫能夠有效抑制倉(cāng)內(nèi)蟲(chóng)霉生長(zhǎng)，減少傳統(tǒng)熏蒸藥劑使用，甚至免熏蒸，避免了化學(xué)藥劑對(duì)糧食產(chǎn)生的污染，減少化學(xué)藥劑使用對(duì)保管員身體的傷害，在提高儲(chǔ)備企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)提升了糧食品質(zhì)和安全，確保了輪換后的糧食更適應(yīng)口糧消費(fèi)需求。

4 結(jié)論

4.1 倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱系統(tǒng)靜態(tài)隔熱、動(dòng)態(tài)散熱，可以精準(zhǔn)地控制糧堆四周溫度，有效地延緩四周糧溫升高，通過(guò)延緩糧堆“熱皮”現(xiàn)象，解決低溫儲(chǔ)糧的技術(shù)難題，是一套綠色、安全、高效的控溫新工藝，對(duì)實(shí)現(xiàn)綠色低溫儲(chǔ)糧具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

4.2 0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)周際最大溫差由11.2℃下降到8.6℃且之后保持恒定，0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)周際最大溫差則不斷升高，由14.6℃上升到22.4℃，試驗(yàn)倉(cāng)比對(duì)照倉(cāng)溫差降低61.6%；0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)比0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)周際平均糧溫升溫幅度小1.1℃，降低22.4%。倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱系統(tǒng)有效均衡了糧倉(cāng)周際溫差，降低周際平均糧溫，“熱皮”控制效果明顯。

4.3 0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)和0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)在試驗(yàn)過(guò)程中，倉(cāng)溫恒定在20℃及以下且倉(cāng)溫波動(dòng)率很小，說(shuō)明在冷量充足的條件下，運(yùn)用倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱系統(tǒng)控溫對(duì)倉(cāng)溫控制效果影響不大。

4.4 通過(guò)能效對(duì)比，0P21號(hào)試驗(yàn)倉(cāng)與0P39號(hào)對(duì)照倉(cāng)控溫能耗基本一致，但運(yùn)用倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱系統(tǒng)控溫效率更高，更能保障糧食的品質(zhì)與安全，對(duì)糧食企業(yè)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益明顯，因此運(yùn)用倉(cāng)墻動(dòng)靜態(tài)隔熱系統(tǒng)控溫較常規(guī)控溫具有較大優(yōu)勢(shì)。