三种隔热材料对浅圆仓隔热效果分析

◎ 吴宗霖，马国平，刘卫军，王 彬，张艺林

（中央储备粮新郑直属库有限公司，河南 新郑 451100）

大豆（Glycine max）作为我国食用油和植物蛋白的重要来源，是我国的主要储备粮种之一[1]。目前，进口大豆已成为我国油脂生产原料的主要来源[2]。在大豆储藏过程中，为降低质量损耗、提升品质，粮库普遍采用低温储粮的方法。通过控制浅圆仓内温度，使大豆处于适宜储存的温度下，提高大豆储藏稳定性。通过增强浅圆仓围护结构的隔热保温性能，可有效控制低温储粮过程[3]。

在储藏大豆的过程中，浅圆仓仓顶长时间暴露在强太阳辐射与外界高温环境下，热量通过浅圆仓顶部与壁面传递至仓内，引起大豆温度和含水量等发生变化，造成仓内空气温度和粮堆上层温度上升。在高温环境下大豆极易吸湿生霉、浸油赤变，其食用及加工品质的价值降低，严重危害大豆的安全储藏[4-5]。因此，采用合适的隔热材料降低仓顶温度，对大豆的安全储藏至关重要。目前，我国粮库常用的隔热材料有聚苯乙烯（Polystyrene，PS）板材、聚氨酯（PolyUrethane，PU）板材[6]、菱镁板[7]、水泥基泡沫保温板[8]等。近年来，隔热涂料逐渐被应用于粮食储藏设备改造中，通过在浅圆仓仓顶外面铺设隔热涂料降低粮堆上部气流向下的热量传导，从而降低粮堆温度与湿度[9-10]。

为进一步了解不同隔热材料对浅圆仓隔热效果的影响，本试验选用菱镁板、1#反射隔热涂料和2#反射隔热涂料进行试验，对比分析浅圆仓仓顶和仓内温度、湿度以及大豆水分含量等的变化，以明确菱镁板和瓦诺陶瓷微粒水性反射隔热涂料对实现大豆低温储藏的效果，并为利用隔热保温材料对大豆仓房粮温控制效果提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料与设施

仓房：试验仓房类型为中央储备粮新郑直属库有限公司浅圆仓，浅圆仓直径30.00 m，装粮线高18.00 m。仓房主要由仓体、粮温监测系统、通风系统等组成。分别选用21号仓、74号仓和75号仓浅圆仓为试验仓房。21号仓涂抹1#反射隔热涂料，74号仓在仓顶铺菱镁板隔热材料，75号仓涂抹2#反射隔热涂料。

各浅圆仓内存放的粮食均为进口大豆，粮情基本情况如表1所示。隔热材料为菱镁板、1#反射隔热涂料和2#反射隔热涂料进行试验。菱镁板具有隔热功能，这种隔热原理主要是菱镁板通过与原仓顶间形成空气流动层，减少外界热辐射通过屋面进入仓内。两种反射隔热涂料是通过涂料中高反射率颗粒和颜填料将大部分红外热量反射回热源，达到隔热作用。

表1 试验仓房粮情基本情况表

仓顶温度选用热偶式测温仪，仓内粮情监测系统主要由粮情检测软件、测控主机、粮温检测模块、温湿度传感器、测温电缆、微型气象站及连接线缆等部分构成。

1.2 试验方法

仓顶温度检测主要利用热电偶测温仪选择朝阳面进行温度数据采集。仓内粮堆分别设置330个测温点，测温电缆分3圈分布，内圈有3根测温电缆，中圈有9根测温电缆，外圈18根测温电缆，每根测温电缆垂直方向均匀分布11个检查测点（图1）。利用粮情监测软件进行粮温数据采集、记录仓温的变化情况，每周定时测定仓房各位点温度信息并上传至系统内。

图1 测温电缆分布示意图

水分含量测定方法参照GB 5009.3—2016中粮食、油料的水分测定方法，分别由中储粮新郑直属库质检中心和中储粮镇江直属库质检中心进行检测。

1.3 数据处理

利用Excel 2016进行数据统计，SPSS 25.0处理数据，差异显著性利用单因素方差分析法分析。

2 结果与分析

2.1 不同隔热材料浅圆仓温度分析

2.1.1 仓顶温度分析

通过记录2022年6月27日—8月1日晴天条件下某3天仓顶朝阳面温度，比较21仓、74仓、75仓的仓顶温度发现（图2），与铺设菱镁板的74仓相比，喷涂1#反射隔热涂料的21仓和2#反射隔热涂料的75仓仓顶温度分别可降低约9.44 ℃和8.55 ℃，74仓的仓顶温度显著高于21仓和75仓（P＜0.05），而21仓和75仓的仓顶温度差异不显著（P＞0.05）。说明两种反射隔热涂料均可有效降低浅圆仓的仓顶温度。

图2 不同隔热材料对仓顶温度的影响图

2.1.2 仓内温度分析

通过比较3个试验仓的温度变化情况发现，21仓的仓内温度整体下降4.7 ℃，74仓的仓内温度下降不明显，75仓的仓内温度整体下降1.8 ℃（图3）。在测试第1周（2022年6月27日—7月4日），3个浅圆仓的仓内温度随着室外环境温度的上升而下降，表明3种隔热材料均具有较好的隔热降温效果。其中，仓内温度下降速率分别为21号仓0.43 ℃·d-1＞75号仓 0.19 ℃·d-1＞ 74号仓 0.14 ℃·d-1，使用 1#反射隔热涂料隔热的仓内温度下降速率是菱镁板和2#反射隔热涂料的1～2倍。在测试第3周（2022年7月11日—7月18日），当室外温度上升7.0 ℃时，74号仓、75号仓的仓内温度表现出上升趋势，均上升2.0 ℃，而21号仓的仓内温度仍保持下降趋势。通过对3个仓房的仓内温度变化分析可以得出：使用1#反射隔热涂料进行仓顶隔热时，仓内温度逐渐降低，直至温度恒定，且不易受外界温度的影响，具有较好的隔热效果。

图3 不同隔热材料对仓内温度变化的影响图

2.1.3 粮堆上层温度分析

粮堆垂直方向设置11层粮温检测点，通过对各层检测温度分析发现，当仓内温度发生变化时，上层（1～4层）粮堆易受影响，中、下层（4～11层）粮堆温度趋于稳定状态，故选取粮堆上层温度进行分析。粮堆是热的不良导体，由图4可知，粮堆上层温度变化趋势整体与仓内温度变化趋势相同。在测试第1周时，各试验仓粮堆上层温度均随仓内温度的下降而下降，分别降低了2.6 ℃（21号仓）、1.0 ℃（74号仓）和1.2 ℃（75号仓）。在第1周测试后，3个仓房表现出不同的温度变化趋势，21号仓粮堆上层温度下降速率逐渐减小，粮堆上层温度逐渐趋于稳定，维持在27.1 ℃，74号仓和75号仓受仓内温度影响较大。

图4 不同隔热材料对粮堆上层温度变化的影响图

2.2 相对湿度变化

通过湿度监测发现（图5），21号仓的仓内相对湿度相对稳定（35%～45 %），且不随室外环境温度的变化而变化。而74号仓和75号仓仓内相对湿度易受室外相对湿度的影响，在第1周和第4周仓内相对湿度变化趋势与室外相对湿度相反，在第2周和第3周相对湿度变化与室外相同，且室外变化越大其仓内相对湿度变化就越大。

图5 不同隔热材料仓房相对湿度变化图

2.3 大豆水分含量变化

在安全水分内（≤13.0%），大豆储藏期的水分减量会降低经济效益，影响粮食的加工品质。由表2可知，21号仓和75号仓的大豆水分含量在试验测试期间无变化，74号仓大豆的水分含量于7月25日检测时下降了0.3%，说明1#和2#反射隔热涂料可有效维持浅圆仓大豆的水分，对储藏期间的节粮减损具有较好的效果。

表2 不同隔热材料仓内大豆水分变化表

3 结论

（1）与铺设菱镁板相比，1#和2#反射隔热涂料均可降低约9 ℃的仓顶温度，能有效减少外界高温对浅圆仓内部温度及水分的影响。

（2）3种隔热材料在试验第1周，随着外界温度的增加，仓内温度均呈现下降趋势，均表现出较好的隔热降温效果。在整个测试期间，铺设菱镁板的74号仓和喷涂2#反射隔热涂料的75号仓仓内温度受外界温度影响较大，而喷涂1#反射隔热涂料的21号仓，仓内温度受外界温度影响较小，在试验前3周仓内温度保持下降趋势至稳定状态。

（3）3个浅圆仓粮堆上层温度变化趋势与仓内温度变化相似，喷涂1#反射隔热涂料的21号仓可有效降低粮堆上层温度并维持粮堆上层温度的稳定。

（4）整体比较而言，喷涂1#反射隔热涂料的浅圆仓具有较好的隔热效果，使仓内和粮堆上层温度、湿度维持在较好的环境中，维持大豆水分不变，有利于节粮减损，提高经济效益。