辐射制冷材料平房仓控温试验研究*

黄志军 金建德 徐绍禹 刘林生 陈 汐 王会杰 魏永威 朱镏琪 高艺书 林 涛 易知通 许伟平 袁 丹

(1 浙江省储备粮管理有限公司 310006) (2 浙江省粮食局直属粮油储备库 311112) (3 宁波瑞凌新能源科技有限公司 315500)

平房仓70%左右热量是经由仓顶传导进入仓内，进而引起仓温和表层粮温的升高[1～3]。如何减少平房仓仓顶传热，是实现平房仓节能控温储粮的关键[4,5]。辐射制冷材料具有高太阳光反射比的特点，同时依靠特定波段(8 μm～13 μm)的高红外线发射率，将热量散发至外太空，实现被动降温，整个过程中不额外消耗能量[6～8]。为探索辐射制冷技术在平房仓上的控温效果，我公司在直属库平房仓开展控温储粮试验研究。

浙江省粮食局直属粮油储备库地处第五储粮生态区，储粮仓房主要为拱板平房仓。高温季节，仓外气温高、太阳辐照强，大量热量通过仓顶传导进入仓内，引起仓温和表层粮温的快速上升，(准)低温储粮期间，专用温控设备控温作业时长相对较长。为实现平房仓(准)低温储粮控温储粮期间的节能降耗，试验通过在仓顶铺设辐射制冷卷材，仓房檐墙金属门窗上粘贴反射型辐射制冷膜，探究辐射制冷材料的实仓控温效果。

1 试验材料

1.1 试验仓房和储粮

直属库P25、P26号仓仓房建筑及维护结构一致、且仓房位置接近、原始粮温基本相同。选取P26号仓为试验仓、P25号仓为对照仓。P25、P26号仓仓房和储粮基本情况详见表1。

表1 试验仓房及储粮基本情况

1.2 辐射制冷材料

试验用辐射制冷卷材、反射型辐射制冷薄膜均为宁波生产，具体指标见表2和表3。

表2 辐射制冷卷材产品基本指标

表3 反射型辐射制冷膜产品基本指标

1.3 试验设备

1.3.1 控温系统 P26号仓安装CZKI7.5型粮仓专用温控机4台，功率3.1 kW、制冷量7500 W、COP=2.42；P25号仓安装KFI-72GW/DY型温控机4台，功率2.42 kW、制冷量7200 W、COP=3.1。

1.3.2 测温系统 多参数粮情测控系统、ZW720型远程温度自记仪(数据采集周期3 min/次，精度±0.3℃(-40℃～90℃)。

1.3.3 温控机能耗测试系统 单相导轨2 P智能电表(带RS485通讯)，电力数据采集周期1 h/次，精度1级(误差在±1%以内)。

2 试验方法

2.1 辐射制冷材料施工情况

在P26号仓仓顶铺设辐射制冷卷材，在仓房檐墙金属门窗上粘贴反射型辐射制冷膜，施工过程主要包含基层清理、铺设材料、封边处理3个步骤。

2.1.1 基层清理 基层清理是指使用水洗、冲刷等手段，去除原有防水材料表面的灰尘、脏污等附着物，保证其表面整洁，以满足施工要求。

2.1.2 铺设材料 基层清理完成后即可开始铺设辐射制冷材料，因P26号仓外顶为平面小波峰重复结构，辐射制冷卷材铺设采用平面整幅铺设、波峰卷材搭接的方法。

2.1.3 封边处理 辐射制冷卷材铺设完成后，即可揭掉其外表面蓝色的保护膜。卷材边缘使用覆铝膜丁基胶带进行封边处理，反射型辐射制冷膜使用结构胶进行封边处理。

2.2 测温点布置情况

温度检测设备按LS/T 1809-2017《粮油储藏粮情测控系统通用技术要求》布点，上下、四周传感器距离粮面、仓壁、仓底各0.3 m，东西向布置12排，南北向布置5排，分四层布置，粮堆内共计布设传感器240个；同时，为精准反映应用辐射制冷材料的实际效果，在仓外顶、内顶、架空层内、仓内和粮堆内(局部点)新增了温度监测点，见图1和2。

图1 测点布置侧视图(南北方向)

图2 测点布置侧视图(东西方向)

2.3 施工后测试情况分析

P26号仓于2020年7月30日完成辐射制冷材料施工。施工后连续采集102 d(7月31日～11月10日)的温度数据，并与P25号仓进行对比分析研究。温度检测过程分为4个阶段，见表4。

表4 施工后分阶段测试情况

3 结果与分析

3.1 外顶温度对比

整个试验期间(7月31日～11月10日)，气温最高达40.8℃，试验仓外顶温度最高达40.2℃，对照仓外顶温度最高达65.7℃。两仓外顶温差主要受外界环境温度影响，8月2日两仓外顶温差最高可达27.1℃(39.4℃/65.3℃)。

由图3可知，8月14日～8月15日持续高温期间，外界最高气温为40.9℃，试验仓外顶温度最高为39.4℃，且始终低于气温，而对照仓外顶温度最高可达65.3℃；8月15日14：00，两仓外顶温差最高达26.3℃；8月14日～8月15日期间，试验仓外顶平均温度33.2℃，对照仓外顶平均温度44.5℃，两仓平均温差达11.3℃。

图3 高温条件下两仓外顶温度逐时对比

3.2 架空层温度对比

由图4可知，试验期间，试验仓架空层内最高温度为36.4℃，对照仓架空层内最高温度为56.8℃；架空层内温差主要受气温影响，8月13日，架空层最高温差可达20.6℃(36.1℃/56.7℃)。

图4 高温下两仓架空层温度对比

由图4可知，8月14日～8月15日持续高温期间，外界最高气温为40.9℃，试验仓架空层内最高温度为36.4℃，且始终低于气温，对照仓架空层内最高温度为56.8℃；试验仓和对照仓最大温差均发生在8月14日16:00附近，最大温差可达20.4℃；8月14日～8月15日期间，试验仓架空层平均温度33.1℃，对照仓架空层平均温度44.2℃，平均温差达11.1℃。

3.3 仓温对比

由图5可知，8月3日，试验仓较对照仓仓温降低可达3℃。8月13日，仓温降低最高可达8.8℃。

图5 高温天气且空调关闭条件下两仓仓温逐时对比

由图5可知，8月12日～8月13日关闭温控机阶段，试验仓较对照仓仓温降低最高可达8.8℃；期间试验仓仓内平均温度30.7℃，对照仓仓内平均温度37.5℃，平均温差达6.8℃。

由图6可知，开启粮仓专用温控机控温期间，试验仓仅需8 h就可将仓温降低至25℃以内，而对照仓却需171 h。试验仓可显著降低粮仓专用温控机控温作业时间，进而有效降低控温作业能耗。

图6 空调关闭-开启过程中P25、P26号仓仓温变化

3.4 粮温对比(短期)

试验期间，试验仓最高粮温为23.5℃，对照仓为25.4℃。7月31日～9月14日粮温上升期间，对照仓上层粮温上升4.3℃，上升速率0.1℃/d；试验仓上层粮温上升1.2℃，上升速率0.027℃/d。9月15日～11月10日，对照仓上层粮温下降3.2℃，下降速率0.056℃/d；试验仓上层粮温下降4.0℃，下降速率0.070℃/d。粮温上升过程中，试验仓上层粮温上升幅度较对照仓低3.1℃，上升速率是对照仓的1/4；粮温下降过程中，试验仓上层粮温下降较对照仓高0.8℃，下降速率是对照仓的1.25倍。

3.5 空调能耗对比

8月14日～8月27日期间，按设定温度开启粮仓专用温控机进行控温，并对试验仓和对照仓粮仓专用温控机每天的控温能耗进行对比分析。因P25、P26号仓粮仓专用温控机型号不同，为准确反映试验仓的节能效果，需对试验仓粮仓专用温控机的耗电量进行等价计算，计算过程如下：

对照仓等价耗电量=对照仓实测耗电量×COP对照仓/COP试验仓

P25、P26号仓每日耗电量见表4。

表4 控温期间P25、P26号仓粮仓空调能耗对比

因8月9日～8月14日试验期间，P25、P26号仓关闭粮仓专用温控机，试验仓与对照仓仓温均有不同程度升高；8月15日～17日控温作业期间，试验仓专用温控机节电率为11.3%～24.1%；8月18日～8月26日温度维持阶段，粮仓专用温控机节电率可达33.4%～43.3%，平均节电率为39.5%，平均每日节省电量约为100 kW·h。

4 结论与讨论

4.1 试验期间，粮温上升阶段，试验仓粮温上升速率仅为对照仓的1/4；粮温下降阶段，试验仓粮温下降速率却是对照仓的1.25倍。持续高温天气条件下，仓房外顶温度、架空层温度、仓温和上层粮温(局部)降幅最高分别可达27.1℃、20.6℃、8.8℃和3.1℃，降温效果对比显著。

4.2 关闭/开启粮仓专用温控机过程中，试验仓仅用8 h就能将仓内最高温度降低至25℃以下，大大提升了温控机关闭-开启过程中仓温的“回温速度”；开启温控机后，空调日节电率在33.4%～43.3%，平均节电率可达39.5%，节能降耗效果显著。

4.3 试验应用辐射制冷材料在平房仓进行节能控温研究，对探索平房仓新的节能控温模式具有很好的促进作用，试验主要收集高温期间试验仓和对照仓的温度变化数据，对全年的温度变化情况还有待进一步跟踪和分析研究。