屋面架空与仓内吊顶仓空调控温效果比较*

彭明文

(中央储备粮荆门直属库有限公司 248124)

目前推广普及的空调控温储粮技术，利用空调设备产生冷气充入粮仓空间，抵消或减少外界传入空间的热量，维持较低的仓温状态，抑制表层粮温升高。这种控温方式是针对超70%热量通过平房仓仓顶传入仓内的特点所采用的空调技术。该技术能有效控制粮堆的表层粮温，不能消除外界热量对平房仓四周靠墙粮层粮温的影响。空调控温以目标仓温为基准，设定合适的空调开机温度，实现对表层粮温的准确控制，其效果与总制冷量和仓房隔热性有关。确定总制冷量一般借鉴了家用空调配置经验，以补冷的空间大小为主要考虑因素。仓房隔热性决定了仓内冷量与仓外热量的交换速度，隔热性好，冷量散失小，空调效率高，反之，冷量损失大，难达到理想的控温效果。

折线形屋架平房仓的仓顶一般由屋架和屋面板构成。屋架呈折线弧状或三角状，与屋面板均为预制钢筋混凝土构件，其导热性较好，不利于仓房隔热保冷。并且折线形屋架平房仓粮堆以上空间较大，所需冷量多。平房仓仓顶的隔热改造通常有两种方式：一是仓内吊顶，减小补冷空间，增加吊顶隔层，多道屏障减少外界热量的传入；二是屋面架空，架空板阻隔热量向内传递，架空空间气流运动带走热量，综合效应使传入仓内的热量减少。

荆门直属库地处鄂中腹地，属第五储粮生态区域，夏季气温高，持续时间较长，增加了平房仓保质储藏难度。从2017年开始，荆门直属库逐步推行空调控温技术全覆盖。对仓房的隔热改造采用了仓内吊顶、屋面架空以及内墙敷设保温材料等多种方式，以此为契机开展了平房仓屋面增设架空隔热层与仓内吊顶隔热两种方式的空调仓控温效果试验。

1 材料与方法

1.1 试验仓房

荆门直属库27号仓和35号仓为试验仓，两仓均位于一栋二廒间仓房东端，折线型屋架高大平房仓，74 cm砖混墙，具体情况见表1。

表1 试验仓房情况

1.2 试验粮食

试验仓存储2019年荆门产优质晚籼稻，见表2。

表2 试验仓入库粮食质量情况

1.3 仪器设备

1.3.1 电子粮情测控系统 27号仓分5行11列共设220个测温点；35号仓分6行11列共设264测温点，按《粮油储藏技术规范》(GB/T 29890-2013)布置。

1.3.2 空调设施 27号仓和35号仓各安装5台KF-72GW(72356)Ba-2JY01型分体冷风型挂壁式房间空调器(广东产)。空调单机制冷量7.26 kW(3P)，制冷功率2.233 kW，能源消耗效率3.25，循环风量1100 m3/h。27号仓、35号仓单位净空截面制冷量分别0.0387 kW/m2、0.0337 kW/m2。

1.3.3 仓温检测仪器 GSP-6型温湿度记录仪，每栋仓设1～5号点检测仓温，见图1。

图1 空调等设施及仓温检测点布置图

1.4 试验方法

1.4.1 仓内吊顶 27号仓单面铝板聚氨酯保温板吊顶，见图2(a)。吊顶板距粮面约1.5 m。聚氨酯板规格5.7 m×1.1 m×2.0 cm。吊顶层(指聚氨酯板与屋面板之间)南北檐墙各设2个换气孔，安装4台0.55 kW换气风机，用于排除吊顶层积热。

1.4.2 屋面架空 35号仓屋面安装菱镁板架空层，高度24 cm，用空心砖支墩、轻钢龙骨固定。上表面铺设0.2 cm自粘聚合物改性沥青防水卷材。四周装防雀网，屋脊安装成防雨通风天窗，便于空气对流，见图2(b)。菱镁板规格1.22 m×2.44 m×2.8 cm。

图2 27号仓内吊顶和35号仓屋面架空结构

1.4.3 控温管理 秋冬通风结束对粮堆隔热密闭，粮面压盖约25 cm稻壳。气温开始回升至空调启动前，适时开窗降仓温，做好害虫防治。5月中旬左右，结合气温变化设置开机温度启动空调补冷，当气温下降至接近目标仓温值时关停空调。27号仓2020年5月20日～6月27日熏蒸，6月28日开空调，9月21日关空调；35号仓2020年5月21日开空调，9月14日关空调，5月27日～6月29日熏蒸期间空调关机。

2 结果与分析

2.1 仓温控制效果对比

2.1.1 气温回升阶段仓温变化 每间隔1 h检测记录1次仓温，统计日平均仓温，见图3。2020年4月19日至5月19日气温回升阶段，27号仓和35号仓仓温变化规律基本一致，两者相差不足0.1℃。说明，无论是屋面菱镁板架空或仓内聚氨酯板吊顶，常规控温期仓温变化相同。

图3 常规控温期27号仓和35号仓日平均仓温变化

2.1.2 空调控温期仓温均匀性比较 按每小时5个点仓温平均值，计算空调运行期间各点仓温值与仓温平均值之差，见表3。从表3可看出，2020年7月8日至9月14日空调运行期，27号仓仓温最大差值2.3℃，最小差值0.0℃，平均差值最大1.6℃；35号仓最大差值1.6℃，最小差值0.0℃，平均差值最大0.7℃。说明35号仓仓温均匀性较27号仓好。分析认为27号仓吊顶后空间高度仅1.5 m，冷热气流路径不能完全分开，互混导致空间局部特别是远离空调部位的仓温较高。

表3 不同检测点的仓温值与平均仓温之差 (单位：℃)

2.1.3 空调控温期仓温值比较 空调运行期间每天9:30检测1～5号点仓温平均值，见图4。可看出，27号仓空调设置22℃，仓温20℃～21℃；空调设置24℃，仓温22℃～22.8℃，仓温较设置温度平均偏低1.7℃。35号仓空调设置22℃，仓温20℃～21℃，仓温较设置温度平均偏低1.6℃。说明27号仓和35号仓两种仓盖隔热方式空调控制仓温的效果基本一样。两栋仓总制冷量均能满足仓温控制需要。

图4 27号仓和35号仓日平均仓温

2.2 表层粮温对比

2.2.1 熏蒸期间表层粮温变化 以每周一、周四9:30粮温为依据，计算熏蒸期间表层最高、最低和平均粮温升幅，以及周平均升幅，见表4。可看出，熏蒸期间，27号仓表层平均粮温升幅和平均粮温周升幅较35号仓分别大1.0℃、0.14℃。

表4 2020年试验仓熏蒸杀虫期间表层粮温变化 (单位：℃)

2.2.2 空调控温期表层粮温变化 每周一、周四9:30粮堆表层最高、最低和平均粮温见表5。可看出，27号仓和35号仓全年表层最高、平均粮温分别22.7℃、20.8℃和22.0℃、18.5℃，35号仓达到准低温，27号仓因平均粮温略高于20℃未达到准低温。2020年6月29日～9月14日空调稳定运行期间，27号仓最高、最低、平均粮温较27号仓平均低1.2℃、1.8℃、1.9℃。27号仓和35号仓表层平均粮温周升幅分别0.3℃、0.1℃。说明35号仓控温效果优于27号仓。

表5 2020年试验仓空调控温期间表层粮温变化 (单位：℃)

2.3 成本对比

2.3.1 改造成本比较 27号仓和35号仓改造成本包括仓顶隔热改造及空调设施安装费用，见表6。27号仓和35号仓改造成本分别161728元、217090元，27号仓较35号仓低13%。单位建筑面积建设成本分别160.44元/m2、188.45元/m2，27号仓较35号仓低17%。

表6 27号仓和35号仓隔热改造及空调设施投入

2.3.2 空调运行成本比较 27号仓和35号仓空调耗电量分别5674 kW·h、8693 kW·h，电价0.85元/kW·h，吨粮运行成本分别1.50元/t、1.99元/t，27号仓吨粮运行成本较35号仓低33%。27号仓和35号仓单位净空截面运行成本分别5.15元/m2、6.86元/m2，27号仓较35低33%。无论吨粮运行成本还是单位净空截面运行成本，27号仓均低于35号仓。分析认为与27号仓单位面积制冷量、补冷空间小等有关。

3 结论与讨论

3.1 采用屋面架空层隔热35号仓空调控温效果优于仓内吊顶隔热27号仓。两栋仓空调温度设置为22℃～24℃，27号仓和35号仓仓温较设置温度分别低1.7℃、1.6℃。27号仓和35号仓粮堆表层最高、平均粮温分别22.7℃、20.8℃和22.0℃、18.5℃。35号仓达到准低温。27号仓表层平均粮温较35号仓最大偏高2.0℃。

3.2 27号仓吊顶后空间高度仅1.5 m，35号仓粮堆以上空间较大。27号仓不同部位仓温与平均仓温相差最大1.6℃，35号仓最大0.6℃，27号仓仓温均匀略差于35号仓。若增大27号仓空间高度(不低于1.8 m)，是否能改善控温效果将进一步试验。

3.3 27号仓和35号仓均安装5台3P壁挂式空调器，呈斜对称布置。单位面积制冷量分别为0.0387 kW/m2、0.0337 kW/m2，均能满足空调补冷控制仓温的需要。27号仓和35号仓吨粮运行成本分别为1.50元/t、1.99元/t，单位面积运行成本分别5.15元/m2、6.86元/m2，27号仓运行能耗较35号仓低33%。

3.4 27号仓和35号仓空调设施安装和仓盖隔热改造投入成本按建筑面积计算分别为160.44元/m2、188.45元/m2，27号仓较35号仓低17%。仓内吊顶隔热改造建设成本低于屋面架空隔热。

3.5 从27号仓和35号仓空调控温对比试验看，27号仓补冷空间远小于35号仓，35号仓控温效果却优于27号仓。从控温和节能两方面考虑，对仓盖隔热改造宜首选仓内吊顶，且空间高度不宜过低。