淺圓倉不同控溫方式效果及能耗研究*

張 景 翁勝通 向 征

(中央儲備糧廣東新沙港直屬庫有限公司 523147)

中央儲備糧廣東新沙港直屬庫有限公司(下稱“新沙港公司”)位于東莞市麻涌鎮，地處珠江入海口獅子洋東側。該區域為亞熱帶季風性氣候，平均全年降水量達1830 mm，全年平均氣溫約23℃，全年日照時間1900 h，長夏無冬，屬于典型的第七儲糧生態區。本區域“高溫、高濕”的氣候特點，使其成為我國安全儲糧難度最大、成本最高的地區[1]。新沙港公司淺圓倉在度夏期間倉溫高，積熱嚴重，糧面長時間高溫(32℃～35℃)，因溫差產生的濕熱轉移導致糧面下800 mm～1000 mm糧層發熱，嚴重危害糧食的安全儲存[2]。為有效控制淺圓倉度夏期間倉溫和表層糧溫，新沙港公司從2017年起分步對全部淺圓倉安裝了“量身定制”的控溫儲糧專用空調。從應用情況看，控溫效果明顯，但與傳統儲糧方式相比，運行成本相對較高。我們通過創新性探索分段開啟空調控溫，適當調高控溫溫度，既實現了綠色、安全儲糧的要求，同時也有效降低了空調控溫能耗。

1 試驗材料

1.1 試驗倉房

試驗倉房為新沙港公司南庫區淺圓倉，倉房直徑25 m，檐高16.0 m，裝糧線高15.6 m，設計倉容6500 t。倉頂為鋼筋混凝土澆筑拱形頂蓋，外層噴涂聚氨酯隔離涂料層、混凝土防水層和巖石改性瀝青防水卷材。倉壁為中間有空氣層的夾心隔熱墻。倉頂設有8個通風口，其中拱形頂蓋上下各4個，均勻對稱分布。取上下各一個通風口改造為空調進風和回風口，下側進風，上側回風。倉內布置23條測溫電纜，呈三圈環狀分布，每根測溫電纜垂直分布7個測溫點。

1.2 試驗設備

制冷空調：YGLA-034DA/A倉儲專用空調，上海產，制冷量34.2 kW，功率16.2 kW，送風量7374 m3/h。空調監測倉溫傳感器位于倉內距糧面1 m左右的中心點。

糧溫、倉溫檢測系統：北京產。測溫范圍-40℃～80℃，溫度誤差≤±0.5℃，溫度重復誤差≤±0.2℃。

1.3 儲糧情況

試驗選取淺圓倉536、543、545、548 4個倉為試驗倉，糧情如表1所示。

表1 試驗倉儲糧基本情況

2 試驗方法

試驗倉分別在2019年和2020年7月至9月采用不同的空調控溫模式，對比度夏期間糧食的整倉糧溫、平均糧溫變化以及空調的能耗變化。

2.1 控溫方法

2019年空調控溫設定倉溫控制目標為25℃，24 h開機。2020年控溫儲糧，空調開啟方式分為兩種，其中536、548倉設定倉溫控制目標為27℃，每天11:00～23:00空調運行；543、545倉設定倉溫控制目標為28℃，每天12:00～24:00開機。

2.2 糧溫檢測方法

每周二和周四檢測糧溫并記錄，同時在2020年控溫期間選取其中三天對倉溫每2小時檢測1次，跟蹤不同時段倉溫的變化情況。糧溫檢測分為表層平均糧溫檢測和整倉平均糧溫檢測，表層糧溫檢測點位于糧面下50 cm處。

2.3 能耗記錄

控溫期間每天早上9點記錄每臺空調電表讀數。

3 試驗結果與分析

3.1 表層控溫效果

為方便對比，糧溫檢測按開始控溫后第一次測溫記錄為第一次，后面以此類推，對比控溫開始后相同天數的糧溫變化。控溫試驗期間，試驗倉表層平均糧溫如圖1。

圖1 表層平均糧溫變化曲線

由圖1可以看出，2019年控溫期間表層平均糧溫明顯低于2020年控溫期間表層糧溫。2019年控溫期間，試驗倉表層平均糧溫25.3℃，高于倉溫控制目標0.3℃。2020年控溫期間，536、548倉表層平均糧溫29.1℃，高于倉溫控制目標2.1℃。543、545倉表層平均糧溫30.2℃，高于倉溫控制目標2.2℃。雖然2020年控溫期間表層糧溫略高于倉溫控制目標，但在以往未采用空調控溫度夏期間，大豆糧堆表層800 mm～1000 mm會因濕熱轉移產生不同程度的發熱異常，采用空調控溫后，有效減緩了濕熱轉移，較好抑制了表層糧溫的上升，基本避免了糧堆表層發熱的現象，為進口大豆的安全度夏提供了更好的技術保障。

3.2 整倉控溫效果

控溫試驗期間，試驗倉平均糧溫變化如圖2所示。

圖2 平均糧溫變化曲線

由圖2可以看出，在試驗開始前，試驗倉基礎糧溫基本一致。在控溫度夏期間整體糧溫均有一定程度的升高，2019年7月至9月各試驗倉平均糧溫上升2.3℃，2020年7月至9月各試驗倉平均糧溫上升2.4℃。由此可以看出，不同模式的空調控溫對度夏過程中整體糧溫的影響區別較小。在空調控溫期間，整倉糧溫的上升主要受倉壁的熱傳導和糧食自身呼吸作用的影響。

3.3 間歇式控溫的倉溫變化情況

選取2020年8月17日至19日連續三天每2 h檢測試驗倉倉溫，得到倉溫變化曲線如圖3所示。

由圖3可以看出，在空調開啟的控溫時段，平均倉溫26.5℃～28.8℃。空調關閉后的4 h內倉溫逐漸上升至29.7℃～30.9℃，產生這一現象的主要原因是由于試驗倉屋蓋表層鋪貼瀝青防水卷材，顏色為黑色，較為吸熱，在夏季太陽直射數小時后，表層溫度最高可達60℃以上，加上水泥屋蓋具有較好的保溫作用，待外界溫度低于屋蓋溫度后，水泥屋蓋會持續放熱，從而造成空調停機后倉溫會有一定程度的回升。雖然停機后倉溫有一定程度的回升，但仍大幅低于未安裝空調時度夏期間超過35℃～39℃的倉溫。

圖3 倉溫變化曲線

3.4 不同控溫方式能耗對比

試驗期間能耗情況如表2所示。

表2 試驗倉空調能耗情況

由表2可以看出，試驗倉在2019年7月至9月控溫期間空調總用電量為59004 kW·h，噸糧能耗約為2.61 kW·h/t，試驗倉在2020年7月至9月控溫期間空調總用電量為36215 kW·h，噸糧能耗約為1.60 kW·h/t，2020年較2019年控溫噸糧能耗降低了38.7%。在2020年控溫期間，設定不同倉溫控制目標的情況下，空調能耗也有所差別，536、548倉倉溫控制目標為27℃，單倉平均能耗為10553 kW·h，噸糧能耗為0.93 kW·h/t，543、548倉倉溫控制目標為28℃，單倉平均能耗為7585 kW·h，噸糧能耗為0.67 kW·h/t。

4 結論與討論

4.1 在南方高溫高濕地區，度夏期間采用空調控溫技術能夠有效控制倉溫，從而基本避免表層糧堆因倉溫過高產生的濕熱轉移，從而造成面層發熱問題，特別是針對進口大豆的度夏保管，起到關鍵作用。同時較低的倉溫也減緩了蟲害的產生，是一種綠色安全的儲糧新技術。

4.2 通過對比兩種不同模式的空調控溫模式，結果表明間歇式控溫相對于持續控溫雖然面層平均糧溫有小幅升高，但對度夏期間的面層發熱仍有較好的控制作用，對比傳統控溫方式可以節約38.7%的噸糧能耗，并且當控溫目標調高1℃時噸糧能耗約可下降28.0%。

4.3 采用間歇式空調控溫技術能夠有效抑制倉溫升高和表層糧溫的上升，但由于試驗倉頂蓋聚集熱量較多在夜間持續放熱造成夜間倉溫升高。如何調整開停機時機，避免因頂蓋放熱造成的倉溫回升還有待探討。

4.4 采用儲糧專用空調控溫是南方地區糧食安全度夏的重要手段，在綠色儲糧技術高速發展的今天，空調控溫技術有廣泛的應用前景。如何使用好空調控溫技術，減少空調能耗，是拉動現代低溫儲糧技術進一步發展的重要線索[3]。