曾 誠 丁鵬輝 錢國良 鄒亞年 方志杰 范承平 秦傳代

(1 浙江省湖州市儲備糧管理有限公司 313000)

(2 浙江省湖州市糧食和物資儲備局 313000)

[3 埃美圣龍(寧波)機(jī)械有限公司 315101]

(4 合肥興糧倉儲科技有限公司 231600)

低溫儲藏技術(shù)是稻谷等耐藏性差糧種最適宜的儲藏技術(shù)[1]，低溫儲藏能有效降低糧食由于呼吸作用及其他生命活動引起的損失和品質(zhì)變化，延緩糧食品質(zhì)劣變[2]。在糧食儲存度夏過程中，溫度是決定儲糧穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，空調(diào)控溫對控制夏季糧溫升高效果顯著[3-4]，但由于糧倉四周糧溫主要受到環(huán)境溫度對倉墻熱傳導(dǎo)影響，不可避免地會產(chǎn)生糧堆“熱皮”現(xiàn)象，因此有效消除糧堆“熱皮”溫度也成為實現(xiàn)綠色低溫儲糧的技術(shù)難題。

湖州市儲備糧管理有限公司中心糧庫根據(jù)實際情況，創(chuàng)新倉墻動靜態(tài)隔熱控溫儲糧系統(tǒng)，通過在糧倉內(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)，實現(xiàn)糧倉空間冷量在內(nèi)墻管網(wǎng)中循環(huán)，帶走蓄存在倉墻結(jié)構(gòu)中的熱量，通過動態(tài)、靜態(tài)兩種隔熱措施延緩四周糧溫升高。

1 試驗材料

1.1 試驗倉房及儲糧情況

湖州市儲備糧管理有限公司中心糧庫0P21號倉、0P39號倉為2021年新建高大平房倉，其中0P21號倉為試驗倉，0P39號倉為常規(guī)對照倉，倉房基本情況見表1。供試儲糧基本情況見表2。

表1 0P21、0P39號倉房基本情況

表2 0P21、0P39號倉供試糧食基本情況

1.2 倉墻動靜態(tài)隔熱管網(wǎng)系統(tǒng)改造

0P21號倉內(nèi)墻管網(wǎng)系統(tǒng)改造施工厚度為10 cm，在原有倉房墻壁毛坯的基礎(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，減小阻力，帶動所有管網(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)計表面。

圖1 管網(wǎng)系統(tǒng)示意圖

1.3 倉房隔熱密閉

0P21號試驗倉與0P39號對照倉完成糧倉門窗內(nèi)密閉隔熱改造工作，在氣溫回升前，對試驗倉糧面進(jìn)行隔熱卷材壓蓋，減少不必要的人員出入倉。

1.4 控溫系統(tǒng)與糧情測控系統(tǒng)

1.4.1 制冷控溫系統(tǒng) 糧倉專用水冷控溫空調(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 糧情測控系統(tǒng) 數(shù)字式糧情測控系統(tǒng)，每倉30根測溫電纜分5層，共150個檢測點(diǎn)，檢測精度±0.2℃，布點(diǎn)符合LS/T 1203的規(guī)范要求；為提高內(nèi)墻溫度檢測的準(zhǔn)確性，另在試驗倉內(nèi)墻壁布設(shè)10根機(jī)動測溫電纜。

2 試驗方法

2.1 試驗期間氣溫變化

本次倉墻動靜態(tài)隔熱試驗于2022年4月25日開始至7月11日結(jié)束(7月中旬0P39號對照倉出庫，對照試驗結(jié)束)，湖州地區(qū)高溫天氣(最高溫度超過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期。

2.2 控溫作業(yè)

0P21號試驗倉和0P39號對照倉各安裝2臺PH018型糧倉專用水冷空調(diào)，空間制冷量為30.4 W/m3，當(dāng)溫度超過19℃時，自動開機(jī)，當(dāng)溫度達(dá)到16℃時，自動停機(jī)。

2.3 數(shù)據(jù)檢測

利用數(shù)字式糧情測控系統(tǒng)，定期上午8時采集試驗倉和對照倉平均糧溫、四周平均糧溫數(shù)據(jù)；定期入倉人工檢測試驗倉貼墻機(jī)動測溫點(diǎn)數(shù)據(jù)，了解四周墻壁溫度情況；記錄試驗倉控溫設(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 氣溫與倉溫變化情況 由圖2可見，隨著大氣溫度的不斷升高，0P21號試驗倉和0P39號對照倉的倉溫保持在20℃及以下，溫度波動在1℃～2℃內(nèi)，兩倉倉溫較為恒定，由此可見，在確?？販貦C(jī)組制冷量充足的前提條件下，倉墻動靜態(tài)隔熱系統(tǒng)運(yùn)行過程中只增加了制冷空間、改變了冷量循環(huán)途徑，對糧倉空間降溫效果幾乎不會產(chǎn)生影響。

圖2 試驗倉、對照倉倉溫與氣溫變化情況

3.1.2 “熱皮”與“冷心”溫差變化情況 由圖3可見，試驗期間，0P21號試驗倉周際最大溫差在試驗開始當(dāng)日出現(xiàn)，為11.2℃，隨著試驗的進(jìn)行，0P21號試驗倉的周際最大溫差呈現(xiàn)先下降后穩(wěn)定的趨勢，區(qū)間最大降幅為3.0℃，在試驗中后期，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；0P39號對照倉的周際最大溫差在試驗最后一期出現(xiàn)，為22.4℃，周際最大溫差在試驗期間呈現(xiàn)震蕩上行的趨勢，且試驗區(qū)間最大增幅為7.8℃，試驗期間由于氣溫對0P39號對照倉周際糧溫影響劇烈，從而導(dǎo)致周際最大溫差波動較大，且不斷升高。此外圖3中可見，隨著試驗的進(jìn)行，0P21號倉的“冷心”最大溫差呈現(xiàn)先緩慢下降再維持穩(wěn)定的趨勢，中后期基本維持在10.2℃不變；0P39號對照倉的“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。通過對比可得出，0P21號試驗倉運(yùn)用倉墻動靜態(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，保證了全倉糧食安全。

圖3 試驗倉、對照倉糧堆“熱皮”與“冷心”變化情況

3.1.3 糧倉周際動靜態(tài)隔熱效果 由圖4可見，隨著大氣溫度不斷升高，0P21號試驗倉的周際平均糧溫呈現(xiàn)先下降后緩慢升高的趨勢，0P39號對照倉的周際平均糧溫則呈直線上升趨勢，試驗期間0P21號試驗倉周際平均糧溫增幅3.8℃，0P39號對照倉周際平均糧溫增幅4.9℃，試驗倉周際控溫效果較明顯；從試驗期間周際最高糧溫也可以看出，0P21號試驗倉周際最高糧溫達(dá)到20.3℃，區(qū)間增幅為2.2℃，0P39號對照倉周際最高糧溫達(dá)到29.8℃，區(qū)間增幅已達(dá)10.0℃，由此可見，運(yùn)用倉墻動靜態(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，從整倉平均糧溫對照也可看出，0P21號試驗倉的整倉平均糧溫增長速率明顯慢于0P39號對照倉，試驗期間0P21號試驗倉平均糧溫增幅2.9℃，0P39號對照倉平均糧溫增幅達(dá)3.8℃，由此亦可說明，運(yùn)用倉墻動靜態(tài)隔熱系統(tǒng)，可以通過調(diào)節(jié)周際平均糧溫，繼而有效控制整倉平均糧溫的升高，確保了全倉糧溫的穩(wěn)定，延緩了全倉糧食品質(zhì)的劣變，保障了糧食的安全。

圖4 倉墻動靜態(tài)隔熱效果情況

3.1.4 倉墻溫度變化 由圖5可見，隨著大氣溫度不斷升高，0P21號試驗倉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，0P39號對照倉的周際平均糧溫則隨著氣溫的不斷升高，呈直線上升趨勢；0P21號倉內(nèi)墻溫度則與氣溫在試驗中后期存在一定的正相關(guān)關(guān)系，前期氣溫相對較低，倉墻動靜態(tài)系統(tǒng)對于內(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，倉墻動靜態(tài)系統(tǒng)雖對內(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號試驗倉內(nèi)墻溫度變化情況

3.2 能耗及效益分析

試驗?zāi)芎姆治鲆姳?。

表3 0P21、0P39號倉房能耗統(tǒng)計

3.2.1 控溫電耗分析 試驗期間，0P21號倉共耗電10501 kW·h，0P39號倉共耗電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房，控溫能耗基本一致，但0P21號試驗倉在運(yùn)用倉墻動靜態(tài)隔熱系統(tǒng)后，控溫效率更高、冷量運(yùn)用更充分、更符合綠色儲糧的要求。

3.2.2 經(jīng)濟(jì)效益分析 0P21號試驗倉運(yùn)用倉墻動靜態(tài)隔熱系統(tǒng)后，能延緩氣溫影響周際糧溫，延緩整倉平均糧溫上升，儲藏期間糧食品質(zhì)變化小、水分損耗少、保鮮效果好，可適當(dāng)延長糧食儲藏時間，可改善加工工藝和加工品質(zhì)，給儲備企業(yè)及下游加工企業(yè)都帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2.3 社會效益分析 倉墻動靜態(tài)隔熱系統(tǒng)控溫試驗效果明顯，系統(tǒng)自動化程度高，精準(zhǔn)控溫能夠有效抑制倉內(nèi)蟲霉生長，減少傳統(tǒng)熏蒸藥劑使用，甚至免熏蒸，避免了化學(xué)藥劑對糧食產(chǎn)生的污染，減少化學(xué)藥劑使用對保管員身體的傷害，在提高儲備企業(yè)競爭力的同時提升了糧食品質(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 倉墻動靜態(tài)隔熱系統(tǒng)靜態(tài)隔熱、動態(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，通過延緩糧堆“熱皮”現(xiàn)象，解決低溫儲糧的技術(shù)難題，是一套綠色、安全、高效的控溫新工藝，對實現(xiàn)綠色低溫儲糧具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

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

4.3 0P21號試驗倉和0P39號對照倉在試驗過程中，倉溫恒定在20℃及以下且倉溫波動率很小，說明在冷量充足的條件下，運(yùn)用倉墻動靜態(tài)隔熱系統(tǒng)控溫對倉溫控制效果影響不大。

4.4 通過能效對比，0P21號試驗倉與0P39號對照倉控溫能耗基本一致，但運(yùn)用倉墻動靜態(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，對糧食企業(yè)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益明顯，因此運(yùn)用倉墻動靜態(tài)隔熱系統(tǒng)控溫較常規(guī)控溫具有較大優(yōu)勢。