华中地区高大平房仓内墙风管温控技术研究

聂 煌，杨 光

（中央储备粮南昌直属库有限公司，南昌 330000）

江西省是华中地区高温高湿气候的典型代表，7~9月平均气温29.0～30.0℃，极端的最高气温都在40℃以上，全年日气温≥35℃的天数多达40～50 d。为确保储粮安全渡夏，江西各直属库高大平房仓主要采取的是空调控温技术，再通过仓顶喷涂聚胺酯、粮面压盖20~30 cm谷壳、粮面覆膜等辅助手段，一般夏季上表层最高粮温不超过25℃，上表层平均粮温不超过20~22℃，粮堆内部平均温度8~12℃左右。8月下旬，当靠近外墙的粮堆四周粮温超过27℃时，必须使用谷冷机全仓冷却通风即夏季复冷，使四周粮温降低到20℃，才能保证10月最高粮温不超过25℃。这种空调加谷冷机的控温方式虽然能有效控制粮堆平均粮温，但需破坏原有冷芯对粮堆进行重新降温，能耗大、能效低。外墙高温造成的粮堆“热皮”现象，不但使靠墙区域稻谷出现不同程度的黄变和陈化，而且在保管过程中沿墙壁粮食水分蒸发损失严重（如表1所示），部分高湿造成粮食发热、霉变、挂壁等问题，使仓房四周的沿墙区域成为粮食保管高风险点，是粮食安全储存的重要隐患。

表1 实验仓内距墙不同距离粮食质量情况

为解决粮食“热皮”问题,曹阳[1]、杜召庆等[2]对平房仓粮食温度变化、粮食“热皮”的变化过程开展了系统的专项研究，但基于当时的技术条件，对“热皮”影响的研究依然不够具体、详细。在此基础上南昌直属库采用每小时定时自动测温技术，进一步详细研究了平房仓储粮“热皮”的主要成因、变化规律、影响范围并提出有效的控温措施，隔断外墙高温，保护粮堆冷心，延缓储粮“热皮”的形成，避免夏季复冷，从而达到减少能耗的目的。

1 “热皮”成因及对粮堆影响

1.1 实验材料

（1）南昌直属库32仓，宽24 m，长60 m，座北朝南，东面墙为32仓、31仓之间隔墙；存放2019年产早籼稻3 200 t。

（2）佳华电子测温系统。

（3）直径7.5 cm（开孔率30%）、11 cm PVC管、1.1 kW小型涡流风机。

（4）实验时间：2021年6~10月，气温30~35℃。

1.2 实验方法

从内墙壁开始向粮堆侧每隔15~20 cm下埋一根测温电缆，每面墙6根，第一根紧贴墙壁，最后一根线与墙距离75~100 cm，四面墙24根电缆，每根电缆分表层、上、中、下四个点，四面墙共96个点，每小时测量一次粮温，观察内墙粮堆温度变化。测温点排列如图1。

图1 沿墙埋设测温线缆位置示意图

1.3 结果及数据分析

1.3.1“热皮”影响的朝向

通过表2中各朝向内墙壁温度发现，东面为隔墙，不受外墙影响，粮温由表层向下依次递减，其它墙壁中上层粮温最高，说明空调对粮堆的控温影响主要体现在表层，粮堆中上层粮温会受外墙影响。对照各墙的中上层温度看，外墙受气温影响程度依次是西面>北面>南面>东面，北墙>南墙，是华中地区的特点，夏季南面光照时间和北面差不多，上午南墙的阳光强度远低于下午北墙的阳光强度，外墙高温的主要影响因素是夏季光照时间和光照强度。1.3.2“热皮”影响的时间

表2 当气温28.8℃、仓温23.3℃时各朝向内墙温度对比

通过跟踪监测西墙1号线缆中上层温度变化发现，内墙温度几乎不受外温天气变化、早晚温差变化及空调控温变化的影响，仅夏季呈现一直缓慢上升的趋势。说明粮仓墙体是一个巨大的积热体，外墙吸收光照热量后，持续向温度较低的内墙传导，外墙高温造成的“热皮”现象是一个由外墙向内墙、再向粮堆内部缓慢、持续传导的过程。如图2所示。

图2 气温、仓温、内墙温度变化过程

1.3.3仓内粮堆“热皮”影响的宽度

通过分析距墙不同距离各线缆之间的温差变化，可发现“热皮”影响的宽度。 如表3所示，西墙1号测温线与2号测温线、2号测温线与3号测温线的各层间有7~8℃的温差，3号测温线与4号测温线温差明显缩小。粮堆经过冬季的通风冷却，距离墙壁各立面粮温应该相对均匀，只有受外墙高温影响才会出现较大温差。当6月上旬气温30℃左右时，外墙温度已经迅速传导到3号测温线，距墙内30~40cm位置。

表3 6月距墙不同距离多粮层温度及温差

2个月后，8月上旬气温在32℃左右时，如表4所示，各测温电缆间的温差基本一致，温差2~3℃，温度由外向内逐步降低，说明外墙高温影响已经距墙1 m以外，超过了实验监控范围。

表4 8月距墙不同距离多粮层温度及温差

通过距墙不同距离粮温及温差分析发现，外墙高温逐渐向粮堆内扩展，粮堆冷芯逐渐缩小，由于仓房条件、气候条件、隔热条件、控温情况的不同，综合全年粮堆温度观察，“热皮”的宽度最终为1.5~2 m左右。

1.3.4仓内粮堆“热皮”影响的深度

外墙高温由墙内壁向粮堆内部推进过程中，不仅横向存在温差，而且在纵向也存在温差。从表5数据可以看出，高温由墙体平行向粮堆传导扩散，受到粮堆冷芯的阻拦和对冲，由于粮食表层结构松散，阻挡隔热能力远低于粮堆底部，粮堆中上层温差大于下层。在空调控温的条件下，仓内空间一般低于粮堆中上层温度，所以将这种纵向温差理解为高温由粮堆表层和粮堆底层向粮堆中间扩散是错误的。实验表明，一般6 m堆粮线粮堆“热皮”影响的范围为3.5~4 m。

表5 8月各点不同深度粮温及温差

2 隔热控温方法的确定

可以通过设置隔热风管的方法，防止仓房墙壁热量向粮食传递。

2.1 确定隔热风管的作用范围

隔热控温的目的是延缓外墙高温向内墙粮堆的扩散，但必须满足两个前提，一是降温速度不能太快，避免较大的温差导致结露的可能；二是风管气流不能太大，否则会影响到粮堆冷芯的保持。所以实验先在离墙约30 cm处插下一根1.5 m长的风管，使风管作用锁定在粮堆的中上层，连接风机正向通风，确定风管通风作用范围。图3所示为风管作用粮食变化情况实验结果。

实验表明，在仓温20℃条件下，控温点10 h后由25℃降到最低20.8℃，此后一直维持在仓温21~22℃左右，降温速度相对平缓。如图3所示。扦样检测结果也表明未出现部分水分增加或结露的情况。风管上下层粮温无变化，前后10 cm测温点无变化，确定该风管、风机配置符合隔热要求。

图3 实验风管作用各层粮温变化情况

2.2 实施方法及效果

沿墙与墙面平行方向，粮堆距墙面约10 cm左右，每隔1.5 m插入直径7.5 cm的PVC管，横向使用直径11 cm的PVC管相连接，横向主管接1.1kW风机，正向通风。将仓内空调产生的冷空气导流到内墙壁，延缓粮堆温度上升。隔热风管安装如图4。

图4 隔热风管安装示意图

重新连接风机后开始降温，经过近40 h，内墙壁由30.7℃降到最低26.3℃，此后一直与中上层粮温相同。距墙30 cm的测温点温度也相应降低，由26.1℃低到21.6℃，此后也维持在表层粮温21~22℃左右。距墙45 cm测温点下降约2℃。整体看，内墙粮温变化均匀，能基本维持与上表层粮温相近。

3 结论及讨论

（1）阳光辐射是墙壁高温的最大热源，采用外墙避光、反光、反辐射等措施是降低墙壁温度的最有效、最直接手段。

（2）外墙高温向仓内扩散实质是外墙积热后持续释放过程，整面墙不分上、中、下等部位，一直向墙内低温侧进行热传导。在墙内安装隔热板需覆盖全墙面，如资金有限，应优先覆盖堆粮线下的部分，而不是直观认为的温度较高的堆粮线上部分。

（3）外墙高温对隔墙几乎没有影响，隔墙没有必要安装隔热板或冷气环流管路，隔墙侧温度的升高主要原因是粮堆内的气流循环造成的。

（4）从各靠墙处温差检测及日常熏蒸浓度检测情况反映该仓墙体与地面L角可能存在裂缝，加强气密性改造也可以降低热皮现象。

（5）内墙风管隔热相对隔热板或冷气环流管路简单、高效，不需要对仓房进行改造，低费用、易推广，是南方空调仓内墙隔热更有效的方法。

成都粮科所郭道林[3]、滁州直属库郁晓玲[4]、长春直属库朱安定[5]对“热皮冷心”的危害和防治都提出了很多有效措施，但在华中地区中储粮直属库普遍使用空调控温和谷冷机复冷的情况下，“热皮”问题被空调、谷冷机低温所掩盖，“冷芯”的作用没有充分发挥，随着电费单价的提高，吨粮费用年年攀升，储粮耗电费用已经超过保管费用的一半以上。在当前中储粮公司大力提倡节能控费的形势下，内墙风管隔热技术的实施在减少控温能耗、提高粮食品质两方面都将发挥更好成效。