“空调控温+辐射制冷”控温技术储粮试验*

张晓培

(广西融安粮食储备库有限公司 545000)

广西壮族自治区属我国第七储粮生态区,如何在高温高湿的自然环境下进行有效的低温储藏一直是绿色科学储粮的重要研究方向[1]。大气温度直接影响仓内空间温度,夏季储粮难度系数大,因此,我公司进行了辐射制冷隔热改造[2]。辐射制冷是一种备受关注的新型降温方式[3],零能耗辐射制冷超导材料在地球表面和外太空之间,通过发射特定波段(8 μm～13 μm)不被大气吸收的红外线,搭设一个高效热量输送通道,实现辐射制冷[4]。零能耗辐射制冷超导材料的大气窗口发射率达92%,辐射制冷性能优异,外表面温度可以降低25℃～35℃。为进一步提高辐射制冷应用效果,我库探索“空调控温+辐射制冷”综合技术在稻谷储藏中的应用。通过采用粮仓专用空调,向辐射制冷仓房内循环送风输入冷源,达到控温储粮、节能降耗的目的,取得了较好的效果。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 仓房及储粮基本情况 试验仓和对照仓均为高大平房仓,长30 m,宽20 m,粮堆高6 m,设计仓容2500 t。储粮情况见表1。

表1 试验仓房粮食情况

1.1.2 试验设备基本情况 粮仓专用空调,型号YSWKF-30-J;远程温湿度采集仪,型号S10A;粮情测控系统;101-1型电热鼓风恒温干燥箱,型号101-1;锤式旋风磨,型号JXFM110;分析天平,型号ESJ120-4。

1.2 试验方法

1.2.1 辐射制冷隔热改造 在仓顶和门窗铺设辐射制冷反射膜,仓墙喷涂辐射制冷白色涂料。改造后,试验仓房的仓顶表面温度一直低于外界环境温度4℃左右,变化范围为2℃～6℃,且基本不高于35℃。在未使用制冷设备进行辅助降温的情况下,仓温一直维持在30℃～31.0℃。

1.2.2 粮仓专用空调 在试验仓使用1台抗磷化氢熏蒸、抗灰尘的新型粮仓专用空调。该设备制冷量30 kW,满负荷功率11 kW,标准工况送风量9000 m3/h,风机全压580 Pa,冷凝风量13200 m3/h,总装机功率13.12 kW。

空调运行时间分为两个阶段,空调设定温度与仓温温差不超过6℃。第一阶段:空调设置温度为20℃,24 h连续开机;第二阶段:空调设置温度为16℃,开机时间为当天18:00至次日8:00。在开机期间均开启环流风机均衡粮温。

1.2.3 电子测温 使用远程温湿度采集仪和粮情测控系统对仓温及粮温进行实时监控,试验期间每天检测粮温,收集相关数据,实时跟踪表层粮温、整仓粮温及仓温的变化情况。

1.2.4 能耗记录 试验期间每天记录试验仓、对照仓的电表读数,计算用电量。

1.2.5 扦样方法 参照GB/T 5491-1985、国粮发[2010]190号、质检办便函[2011]5号的方法进行取样。分上、中、下三层,每层取仓房四周、中心5个点和整仓样品,共16个样品。试验前后各扦样一次进行检测,跟踪稻谷质量品质变化情况。扦样点分布见图1。

图1 试验仓扦样点俯视示意图

1.2.6 稻谷品质检验方法 根据GB/T 5009.3-2016进行水分检测,GB/T 20569-2006附录A进行脂肪酸值检测。

2 结果与分析

2.1 外温与最高仓温变化情况

由图2可知,外界持续处于高温状态,对照仓的最高仓温比试验仓高5.2℃～12.2℃。经过补充冷源,试验仓最高仓温逐渐下降并恒定在20℃左右。

图2 最高仓温变化趋势图

2.2 粮堆温度变化情况

由图3可知,试验仓表层平均粮温下降3.1℃,对照仓表层平均粮温上升2.5℃;试验仓整仓平均粮温上升0.8℃,对照仓整仓平均粮温上升2.1℃。

图3 粮温变化趋势图

2.3 稻谷品质变化情况

由表2可知,取样点1、2、5水分减量在0.1个百分点～0.5个百分点,取样点2上层、取样点5下层均下降0.5个百分点;取样点3、4,水分不减反增,水分含量上升0.1个百分点～0.4个百分点。取样点1、3、4的脂肪酸值上升1.0～2.4个单位,取样点2、5脂肪酸值出现下降。

表2 试验仓稻谷水分、脂肪酸值变化情况表

2.4 经济效益分析

按照电费1.0元/kW·h计算,试验仓专用空调运行费用5260元,吨粮费用2.66元/t。对照仓未使用空调控温,采用常规轴流风机排出空间积热,运行费用为201元,吨粮费用为0.1元/t。

3 结论与讨论

3.1 度夏期间,试验仓最高仓温控制在20℃左右,整仓平均粮温升高约0.8℃,“空调控温+辐射制冷”仓房仓温下降明显,粮温上升幅度有效降低。“空调控温+辐射制冷”技术可以有效控制仓温粮温。

3.2 空调出风口送风覆盖的位置水分降低,未覆盖的位置水分有所上升,但总体水分保持稳定。脂肪酸值呈现出相反的结果,出风口覆盖的位置脂肪酸值有所下降,未覆盖的位置脂肪酸值有所上升,总体保持稳定。送风口的覆盖范围对水分和脂肪酸值产生了不同程度的影响。

3.3 在夏季采用“空调控温+辐射制冷”可以达到控温效果,吨粮成本在2.66元/t。虽开启了环流系统均衡粮温,但如何利用好粮堆“冷心”进一步降低能耗,需要进一步探讨。