高大平房仓内壁环流控温系统的设计与应用

黄俊熹，夏晋文，戚 浩，林为宪，张来林，陈友飞

（1.中央储备粮福州直属库有限公司，福州 350101；2.中储粮集团有限公司福建分公司，福州 350007；3.河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001）

在高温高湿地区，夏季仓房受太阳光照辐射的影响，距墙30 cm范围内的粮堆粮温可达30～33℃，粮温高会加快粮食品质变化，还会引起水分转移、滋生虫霉等问题。虽然目前内环流控温技术能够解决粮温、水分不均衡的问题，但南方地区由于高大平房仓在冬季通风过程中粮堆内蓄留的冷芯有限，采用整仓内环流通风则会导致粮堆冷芯被破坏，影响到粮堆内部的平衡状态，造成整仓的平均粮温上升较快，不利于度夏后期粮堆的控温储藏。在目前采取冬季机械通风及夏季空调控温的模式下，关键要解决粮堆表层及四周的控温问题。我公司经过实践摸索探讨，提出采用“内壁环流控温系统”[1]进行控温作业，有针对性的进行“精准控温”，将通过仓壁传入粮堆的热量与仓内环流系统的干冷气体进行置换，取得了较好的粮堆控温效果，节约电费开支，降低保管成本，储粮的经济效益和社会效益明显[2]。

1 内壁环流控温系统的技术原理

在仓内空调控温的基础上，度夏期间利用内壁环流控温系统将仓壁四周粮堆的湿热气体从预埋管道抽出，直接排到仓内空间，并与空间的气体进行交换，同时粮堆内形成的负压迫使空间的干冷气流沿仓壁进入粮堆，形成仓壁四周粮堆的局部定向、稳定的气体交换区域，达到精准控制仓房内壁附近粮温的目的。

2 内壁环流控温系统的组成

内壁环流控温系统主要用于受阳光照射、墙体隔热性能不佳的仓房内侧。从图1看出，该系统由1.5 kW单管风机和在仓内墙面上安装的固定式PVC管路构成：在离地坪1 m处的内墙面上横向安装一根直径φ110 mm、开孔率为25%的PVC主管，在主管上每隔2 m处连接一根1.2 m长、直径φ100mm、开孔率25%、上口封闭的PVC支管，形成梳状结构；在主管中间连接一根高于装粮线、直径φ110 mm、不开孔的PVC管，用于连接单管风机。

图1 内壁环流控温系统局部示意图

3 内壁环流控温系统的控温试验

3.1 试验条件与方法

3.1.1仓房及储粮情况中央储备粮福州直属库有限公司储藏的进口大豆主要来源于北美（美国）和南美（巴西、阿根廷等），北美大豆水分、杂质含量相对较低；而南美大豆水分、杂质含量相对较高。国内接收的进口大豆大都经历过长时间（大多在30～50 d）的海上运输。绝大多数的南美大豆是在高温季节入库[3]。试验选取福州库003号仓、026号仓两栋高大平房仓作为试验仓与对照仓；试验仓采用粮仓专用空调制冷加内壁环流控温系统，对照仓除未采用内壁环流控温系统外，其余的仓房条件及保管技术与试验仓均一样，具体情况如表1所示。

表1 仓房数据情况表

3.1.2试验材料

试验仓配套河南天硕TS-L8051型粮仓专用空调2台，制冷量12.6 kW/台；4-72型单管风机6台，OPI粮情检测系统、温湿度传感器等。

3.2 试验方法

度夏期间，在试验仓及对照仓开展粮温、水分、能耗等方面的数据收集及对比分析。

3.2.1粮温对比通过在6～10月度夏期间，试验仓使用内壁环流控温系统对仓内壁粮堆进行控温，分别检测距墙10 cm、20 cm、30 cm处的粮温，与对照仓相比较。从表2中看出，试验仓在仓壁处粮温平均可降低1～2℃，环仓壁内环流系统的控温效果明显。

表2 粮温对照试验数据 ℃

3.2.2水分对比

分别扦取在两栋对比仓的综合样进行检验，从表3发现：采用内壁环流系统控温后，试验仓的水分变化较小且在储藏过程中水分自然损耗显著减少。

表3 水分对照试验数据 %

3.2.3能耗对比

根据能耗统计（表4），试验期间试验仓空调累计时间显著少于对照仓，空调能耗大幅度降低，实现储藏期间降本增效。

表4 空调能耗数据表

4 分析与讨论

度夏期间造成粮情不稳定的因素有许多，其主要原因与粮堆内存在着温差和水分不均匀有关，易引起粮堆内湿热扩散现象的出现，致使粮堆水分转移，造成粮堆局部水分偏高，形成了适宜虫霉生长的环境条件，从而使其快速生长繁殖，使粮堆温度出现异常上升[3]。使用内壁环流控温系统不仅可以解决仓壁附近粮温高的问题，还可给安全储粮带来一系列好处：①可以缩小粮堆内的温差、均衡粮食水分，从而避免湿热扩散现象的发生，提高了粮食的储藏稳定性；②采用内壁循环时，由于空气流动与水分交换均发生在粮堆表层及仓壁四周内部，因而粮堆水分流失较少，仅空调机的运行使粮食水分有少量流失；③在相同效果下，采用内壁环流控温系统后内壁处粮温下降速度快，作业时间低于传统内环流技术；④与传统内环流通风相比，使用内壁环流控温系统降低相同温度需要的环流运行时间减少45.67%，降低能耗44.07%；⑤在储存过程中，该系统有效控制仓壁处粮温的上升幅度，延缓储粮的品质劣变，防止虫霉生长，确保储粮安全；⑥管道的安装及铺设实施简易，管道材料费约6 500元，效果显著，可长期重复使用；⑦该系统通过仓壁上预埋管道，利用局部气流循环原理，有针对性地解决了阳光照射仓壁区域温度高的问题，扩展了环流均温技术的应用范围，减轻一线保粮的工作压力。因此，内壁环流控温系统结构简单，对局部高温区域实施精准控温，降温效果显著，有较好的推广意义。

5 结论

5.1 减少整仓内环流控温时间

以往内环流控温通过与通风道连接，将粮堆内部的冷气抽出补充到仓房，通过空调控温，仓间气流再从粮面渗入粮堆。但这种做法中，粮堆内部抽出的冷气可能比仓房空间的温度还低，补充到粮堆内部的气体温度相对较高，这样环流后，会造成整体粮温较快上升，同时也破坏了粮堆的内部平衡，特别是“冷芯”。启用内壁环流控温系统后，直接将冷气送至需冷却的仓壁处，集中于局部温度高的粮堆，这样系统运行时间短，有效保持了粮堆的“冷芯”。

5.2 有针对性的实现精准控温

采用内壁环流控温系统，通过环流管路的辅助作用，直接将冷气引导至粮温高的仓壁处，有针对性的将控温作用集中在仓壁处的高温粮部位，实现精准控温，加快粮堆与仓内温度的交换，加强薄弱部位的控温储粮，显著提升内环流作业的效果，提高了作业效率。

5.3 实现节能降损

采用内壁环流控温系统，空调能耗大幅度降低，实现储藏期间降耗减损。内壁环流控温系统通过控制粮堆中央与空气的接触面积，减少仓内经过空调制冷产生的冷气对不需要温度交换的中央区的作用，避免了冷气的浪费，将制冷效果集中在升温最快的四周区域，使粮堆温度均匀，避免了“热皮冷心”[4]现象对储粮安全的威胁，从而更加高效地利用粮堆冷心，对粮食度夏起到控温作用，取得了较好的粮堆控温效果，节约电费开支，降低保管成本，储粮的经济效益提升明显。