浅圆仓不同控温方式效果及能耗研究*

张 景 翁胜通 向 征

(中央储备粮广东新沙港直属库有限公司 523147)

中央储备粮广东新沙港直属库有限公司(下称“新沙港公司”)位于东莞市麻涌镇，地处珠江入海口狮子洋东侧。该区域为亚热带季风性气候，平均全年降水量达1830 mm，全年平均气温约23℃，全年日照时间1900 h，长夏无冬，属于典型的第七储粮生态区。本区域“高温、高湿”的气候特点，使其成为我国安全储粮难度最大、成本最高的地区[1]。新沙港公司浅圆仓在度夏期间仓温高，积热严重，粮面长时间高温(32℃～35℃)，因温差产生的湿热转移导致粮面下800 mm～1000 mm粮层发热，严重危害粮食的安全储存[2]。为有效控制浅圆仓度夏期间仓温和表层粮温，新沙港公司从2017年起分步对全部浅圆仓安装了“量身定制”的控温储粮专用空调。从应用情况看，控温效果明显，但与传统储粮方式相比，运行成本相对较高。我们通过创新性探索分段开启空调控温，适当调高控温温度，既实现了绿色、安全储粮的要求，同时也有效降低了空调控温能耗。

1 试验材料

1.1 试验仓房

试验仓房为新沙港公司南库区浅圆仓，仓房直径25 m，檐高16.0 m，装粮线高15.6 m，设计仓容6500 t。仓顶为钢筋混凝土浇筑拱形顶盖，外层喷涂聚氨酯隔离涂料层、混凝土防水层和岩石改性沥青防水卷材。仓壁为中间有空气层的夹心隔热墙。仓顶设有8个通风口，其中拱形顶盖上下各4个，均匀对称分布。取上下各一个通风口改造为空调进风和回风口，下侧进风，上侧回风。仓内布置23条测温电缆，呈三圈环状分布，每根测温电缆垂直分布7个测温点。

1.2 试验设备

制冷空调：YGLA-034DA/A仓储专用空调，上海产，制冷量34.2 kW，功率16.2 kW，送风量7374 m3/h。空调监测仓温传感器位于仓内距粮面1 m左右的中心点。

粮温、仓温检测系统：北京产。测温范围-40℃～80℃，温度误差≤±0.5℃，温度重复误差≤±0.2℃。

1.3 储粮情况

试验选取浅圆仓536、543、545、548 4个仓为试验仓，粮情如表1所示。

表1 试验仓储粮基本情况

2 试验方法

试验仓分别在2019年和2020年7月至9月采用不同的空调控温模式，对比度夏期间粮食的整仓粮温、平均粮温变化以及空调的能耗变化。

2.1 控温方法

2019年空调控温设定仓温控制目标为25℃，24 h开机。2020年控温储粮，空调开启方式分为两种，其中536、548仓设定仓温控制目标为27℃，每天11:00～23:00空调运行；543、545仓设定仓温控制目标为28℃，每天12:00～24:00开机。

2.2 粮温检测方法

每周二和周四检测粮温并记录，同时在2020年控温期间选取其中三天对仓温每2小时检测1次，跟踪不同时段仓温的变化情况。粮温检测分为表层平均粮温检测和整仓平均粮温检测，表层粮温检测点位于粮面下50 cm处。

2.3 能耗记录

控温期间每天早上9点记录每台空调电表读数。

3 试验结果与分析

3.1 表层控温效果

为方便对比，粮温检测按开始控温后第一次测温记录为第一次，后面以此类推，对比控温开始后相同天数的粮温变化。控温试验期间，试验仓表层平均粮温如图1。

图1 表层平均粮温变化曲线

由图1可以看出，2019年控温期间表层平均粮温明显低于2020年控温期间表层粮温。2019年控温期间，试验仓表层平均粮温25.3℃，高于仓温控制目标0.3℃。2020年控温期间，536、548仓表层平均粮温29.1℃，高于仓温控制目标2.1℃。543、545仓表层平均粮温30.2℃，高于仓温控制目标2.2℃。虽然2020年控温期间表层粮温略高于仓温控制目标，但在以往未采用空调控温度夏期间，大豆粮堆表层800 mm～1000 mm会因湿热转移产生不同程度的发热异常，采用空调控温后，有效减缓了湿热转移，较好抑制了表层粮温的上升，基本避免了粮堆表层发热的现象，为进口大豆的安全度夏提供了更好的技术保障。

3.2 整仓控温效果

控温试验期间，试验仓平均粮温变化如图2所示。

图2 平均粮温变化曲线

由图2可以看出，在试验开始前，试验仓基础粮温基本一致。在控温度夏期间整体粮温均有一定程度的升高，2019年7月至9月各试验仓平均粮温上升2.3℃，2020年7月至9月各试验仓平均粮温上升2.4℃。由此可以看出，不同模式的空调控温对度夏过程中整体粮温的影响区别较小。在空调控温期间，整仓粮温的上升主要受仓壁的热传导和粮食自身呼吸作用的影响。

3.3 间歇式控温的仓温变化情况

选取2020年8月17日至19日连续三天每2 h检测试验仓仓温，得到仓温变化曲线如图3所示。

由图3可以看出，在空调开启的控温时段，平均仓温26.5℃～28.8℃。空调关闭后的4 h内仓温逐渐上升至29.7℃～30.9℃，产生这一现象的主要原因是由于试验仓屋盖表层铺贴沥青防水卷材，颜色为黑色，较为吸热，在夏季太阳直射数小时后，表层温度最高可达60℃以上，加上水泥屋盖具有较好的保温作用，待外界温度低于屋盖温度后，水泥屋盖会持续放热，从而造成空调停机后仓温会有一定程度的回升。虽然停机后仓温有一定程度的回升，但仍大幅低于未安装空调时度夏期间超过35℃～39℃的仓温。

图3 仓温变化曲线

3.4 不同控温方式能耗对比

试验期间能耗情况如表2所示。

表2 试验仓空调能耗情况

由表2可以看出，试验仓在2019年7月至9月控温期间空调总用电量为59004 kW·h，吨粮能耗约为2.61 kW·h/t，试验仓在2020年7月至9月控温期间空调总用电量为36215 kW·h，吨粮能耗约为1.60 kW·h/t，2020年较2019年控温吨粮能耗降低了38.7%。在2020年控温期间，设定不同仓温控制目标的情况下，空调能耗也有所差别，536、548仓仓温控制目标为27℃，单仓平均能耗为10553 kW·h，吨粮能耗为0.93 kW·h/t，543、548仓仓温控制目标为28℃，单仓平均能耗为7585 kW·h，吨粮能耗为0.67 kW·h/t。

4 结论与讨论

4.1 在南方高温高湿地区，度夏期间采用空调控温技术能够有效控制仓温，从而基本避免表层粮堆因仓温过高产生的湿热转移，从而造成面层发热问题，特别是针对进口大豆的度夏保管，起到关键作用。同时较低的仓温也减缓了虫害的产生，是一种绿色安全的储粮新技术。

4.2 通过对比两种不同模式的空调控温模式，结果表明间歇式控温相对于持续控温虽然面层平均粮温有小幅升高，但对度夏期间的面层发热仍有较好的控制作用，对比传统控温方式可以节约38.7%的吨粮能耗，并且当控温目标调高1℃时吨粮能耗约可下降28.0%。

4.3 采用间歇式空调控温技术能够有效抑制仓温升高和表层粮温的上升，但由于试验仓顶盖聚集热量较多在夜间持续放热造成夜间仓温升高。如何调整开停机时机，避免因顶盖放热造成的仓温回升还有待探讨。

4.4 采用储粮专用空调控温是南方地区粮食安全度夏的重要手段，在绿色储粮技术高速发展的今天，空调控温技术有广泛的应用前景。如何使用好空调控温技术，减少空调能耗，是拉动现代低温储粮技术进一步发展的重要线索[3]。