高大平房倉橫豎向通風降溫保水效能對比*

梁彥偉 金邑峰 王 維 高佳佳 唐中凱 陳麗恩 朱夢愷

(嘉興市糧食收儲有限公司 314000)

機械通風是實現科學儲糧的重要保糧技術，儲糧機械通風技術設備主要由風機、空氣輸送系統、空氣處理系統以及排風系統等組成，按照機械通風目的可分為降溫通風、均溫通風、降水通風和調質通風。目前機械通風系統的分類主要有全地板通風系統、地上籠通風系統、地槽通風系統、局部通風系統、存氣箱通風系統及墻上籠橫向通風系統。

近年來，隨著我國倉儲科技及設施的改革創新，糧食倉儲機械化程度越來越高，高大平房倉通風地上籠逐漸被橫向通風籠取代，有利于提高出入倉效率和儲糧安全[1]。橫向通風技術是指將主風道布置在檐墻兩側，支風道按照設計通風途徑比要求，以開口向上的立式梳狀固定在墻上，作業時在糧面覆膜，通過在一側利用風機從另一側環境吸風或環流吸風，在膜下糧堆形成負壓并產生穿過整個糧堆的橫向氣流，從而完成冷卻降溫、均溫均濕、氣調儲藏、環流熏蒸等功能，主要技術特征為風道上墻、全程覆膜、負壓吸風及穿過糧堆的氣流由豎向變橫向[2]。自2008年原國家糧食局科學研究院研究應用以橫向通風技術為核心的儲糧技術以來，很多學者對橫向通風技術做了相關的研究。童國平對比研究橫向通風技術在第五生態儲糧區的應用效果發現，無論是降溫通風還是保水通風，橫向通風技術在經濟效益和作業效率上都優于傳統的豎向通風技術[3]。楊磊通過探討國內不同地區、不同倉型高大平房倉橫向通風系統的使用情況，對不同倉型、不同風道形式的橫向通風系統技術的應用方案進行了歸納總結，闡述了各種橫向通風系統布置形式的優缺點，也間接體現了橫向通風系統技術的適應性[4]。張來林對比研究了不同糧種橫向和豎向通風性能參數，發現橫向通風效果優于豎向通風(大豆例外)[5]。姜俊伊對比研究了平房倉橫向與豎向通風系統儲糧溫度變化，研究發現橫向通風系統具有降溫速度較快、降溫幅度較大、作用效率較高等特點[2]。盧洋探究了兩種通風方式對高大平房倉內溫濕度的影響，發現橫向通風技術可以保證糧堆溫濕度變化差異不大，確保糧堆內溫濕度的均勻性[6]。趙會義通過對比研究橫向通風和下行吸出式、上行壓入式豎向通風的玉米糧堆的糧層阻力，發現玉米倉橫向通風時的單位糧層阻力僅為豎向通風的一半[7]。趙海燕開展稻谷平房倉橫豎向通風系統保水通風試驗，分析了兩種保水通風保水效果、均勻性和能耗的差異，發現橫向通風工藝保水更加均勻[8]。張云峰通過研究裝有豎向通風系統的小麥倉和安裝有橫向通風系統的稻谷倉在不同單位通風量、相同降溫范圍內的通風水分損失、能耗和通風后水分均勻性情況，發現橫向通風系統具有更好的降溫保水效果，通風失水率、單位水耗均低于豎向通風，而通風能耗和通風后水分均勻性與豎向通風系統無明顯差異[9]。橫向通風技術實現了風道上墻，便于機械化作業，且通風阻力小，通風降溫效果好，通風后糧溫均勻度高，此外，和豎向通風相比，橫向通風路徑長，有助于秋冬季更好地進行保水降溫通風，有助于降低損耗，提高糧食的加工、食用品質[10]。

為對比研究橫向通風系統和豎向通風系統在高大平房倉中應用時的通風降溫保水效能，以晚粳谷為研究對象，在自然環境、倉儲條件基本相同的條件下進行通風作業，研究對比兩種通風模式下在相同單位通風量、相同降溫范圍內的通風降溫效果、水分損失和能耗等。

1 材料與方法

1.1 倉房

供試倉房情況見表1。

表1 供試倉房

1.2 儲糧基本情況

0P24號倉儲存2020年收獲晚粳稻高2133 t,水分13.84%，出糙率82.2%，雜質0.5%，整精米率73.2%，脂肪酸值10.5(KOH/干基)/(mg/100g)。1P01號倉儲存2020年收獲晚粳稻高2135 t,水分13.75%，出糙率81.3%，雜質0.7%，整精米率67.8%，脂肪酸值12.6(KOH/干基)/(mg/100g)。

1.3 風道

0P24號倉1P01號倉為橫向通風系統，在倉房檐墻(南北兩側)各開4個通風孔，在倉內沿墻(南北兩側)地坪上各鋪設一條四分之一圓主風道，并相隔一定尺寸開支風道口，在支風道口自下而上安裝鋪設支風道，并緊貼、固定在檐墻上，支風道長為4.84 m，整倉共鋪設支風道29條，形成通風時冷風北進南出的橫向通風路徑體系。途徑比為1.15，見圖1。

(注：單位為mm)

1P01號倉：每倉各有3個風道口，均為一機兩道，地上籠風網設計、風網間距均符合通風技術要求，見圖2。

(注：單位為mm)

表3 供試風機基本情況

1.4 風機

供試風機情況見表3。

1.5 糧情檢測系統

1.5.1 溫度檢測系統 兩倉均配備有符合LS/1203-2002要求的溫度檢測系統，其中東西向布置7排，南北向布置5列，分4層進行布置，糧堆內共計布置傳感器140個；每次通風作業前后通過智能化測溫系統，測得糧堆140個點的糧溫，從而得出通風過程中糧食溫度均值及溫度均勻性變化。

溫度均勻度Tm=

①

1.5.2 水分檢測 整個通風作業前后，通過分點分層(1 m、3 m、5 m)扦取具有代表性的39個點的糧食樣品，按照GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定方法》測定樣品中的水分含量，得出通風前后糧堆的平均水分含量及水分均勻性變化。

圖3 糧堆扦樣點俯視示意圖

水分均勻度Jm=

②

1.6 能耗統計

分別統計橫向和豎向通風作業過程用時，算出整個通風周期的能耗，通過倉容及降溫效果算出兩種通風模式的通風單位能耗。

通風總能耗E=t×P

③

式中：E—通風總能耗(kW·h)；t—累計通風時間(h)；P—風機總功率(kW)

④

2 結果與分析

2.1 兩種通風模式下糧食溫度變化對比研究

稻谷籽粒結構疏松，在儲藏過程中易受到外部條件的影響而加快劣變，尤其是易受溫度的影響，因為溫度能直接影響稻谷儲藏品質與儲存時間，是稻谷儲存過程中需要控制的關鍵因素[11]，所以通過利用冬季低溫窗口期通風降低糧堆溫度，可有效抑制蟲霉及自身呼吸作用對稻谷食味及儲藏品質的影響，達到綠色安全儲糧的目的。相同條件下，兩種通風模式下通風前后糧堆溫度變化情況如表4所示。

由表4可知，在通風前后同樣的降溫幅度下，縱向對比，0P24號倉上層及中上層糧溫變化率分別為83.47%和95.98%；而1P01號倉分別為67.20%和82.08%，表明橫向通風系統對糧堆上層及中上層降溫效果更好；0P24號倉中下層及下層糧溫變化率分別為89.61%和77.38%；而1P01號倉分別為93.31%和90.74%，表明豎向通風系

表4 通風前后糧堆溫度情況 (單位：℃)

統對糧堆中下層及下層糧食降溫效果更好。橫向對比，0P24號倉南側、中南側及中間層糧溫變化率分別為79.11%、78.02%和78.63%；而1P01號倉分別為87.50%、83.91%和79.30%，表明橫向通風系統對糧堆南側及中南側降溫效果略差，而兩種通風模式對中間層的降溫效果相差不大；0P24號倉北側糧溫變化率為101.38%，而1P01號倉為82.79%，表明橫向通風系統對糧堆北側降溫效果較好。對比兩種通風模式下溫度梯度變化可知，通風后，0P24號倉和1P01號倉上下層溫度梯度為0.276℃/m和1.042℃/m，而0P24號倉和1P01號倉南北側溫度梯度為0.2666℃/m和0.0436℃/m，表明橫向通風系統上下層溫度梯度較小，而豎向通風系統南北側溫度梯度較小。對比兩種通風模式下糧溫均勻度變化，可知0P24號倉和1P01號倉通風后的糧溫均勻度分別為16.54%和18.67%，表明兩種通風模式下最終的糧溫均勻度相差不大，但0P24號倉和1P01號倉通風前后的糧溫均勻度變化率分別為73.35%和65.83%，表明橫向通風系統對糧溫均勻度影響更大。

2.2 兩種通風模式下糧食水分變化對比研究

由表5可知，在通風前后同樣的降溫幅度下，縱向來看，0P24號倉整倉縱向糧堆1 m、3 m、5 m處糧食平均水分變化率分別為-0.19%、-0.05%和-0.05%，而1P01號倉分別為-0.48%、-0.56%和-0.44%，表明橫向通風系統在縱向糧堆保水通風效果顯著優于豎向通風系統。橫向來看，0P24號倉整倉南側及北側糧食平均水分變化率分別為-0.37%和-0.31%，而1P01號倉分別為-0.59%和-0.55%，表明橫向通風系統在糧堆橫向南北兩側保水通風效果優于豎向通風系統；對比兩種通風模式下對整倉糧堆中部糧食水分變化率的影響發現，0P24號倉和1P01號倉通風前后整倉糧堆中部的糧食水分變化率分別為-0.43%和-0.38%，表明橫向通風系統對糧堆中部糧食的保水通風效果略遜于豎向通風系統。對比兩種通風模式下對整倉糧食水分均勻度的影響發現，0P24號倉和1P01號倉通風后整倉糧食水分均勻度分別為96.30%和96.69%，表明兩種通風模式對整倉糧食水分均勻度的影響效果相差不大。對比兩種通風模式下對整倉糧食水分變化率的影響發現，0P24號倉和1P01號倉通風前后整倉糧食水分變化率分別為-0.20%和-0.50%，表明橫向通風系統整倉保水通風效果顯著優于豎向通風系統。

表6 兩種通風模式下降溫失水情況及能耗統計

2.3 兩種通風模式下能耗統計

由表6可知，在通風前后同樣的降溫幅度下，橫向通風系統需要的通風時間是豎向通風系統的2.06倍，橫向通風系統的通風能耗及通風單位能耗分別是豎向通風系統的1.46倍和1.47倍；從通風失水率來看，橫向通風系統的通風失水速率僅為豎向通風系統的19%，通風失水率僅為豎向通風系統的40%，同比可有效減少糧食損失6.4 t；整體來看，橫向通風系統的保水通風帶來的經濟效益遠遠大于其通風能耗，表明橫向通風系統的通風經濟效益顯著優于豎向通風系統。

3 結論

3.1 試驗表明，橫向通風系統對糧堆上層和中上層以及糧堆北側降溫效果較豎向通風系統更好，對中下層和下層以及糧堆南側及中南側糧食降溫效果略差，而兩種通風模式對中間層的降溫效果相差不大。橫向通風系統上下層溫度梯度較小，而豎向通風系統南北側溫度梯度較小，兩種通風模式下最終的糧溫均勻度相差不大，但橫向通風系統對糧溫均勻度影響更大。

3.2 除了對糧堆中部糧食的保水通風效果略遜于豎向通風系統以外，橫向通風系統對其他部位糧堆保水通風效果都顯著優于豎向通風系統。此外，兩種通風模式對整倉糧食水分均勻度的影響效果相差不大。整體來看，橫向通風系統整倉保水通風效果顯著優于豎向通風系統。

3.3 在通風前后相同的降溫幅度下，橫向通風系統需要的通風時間較豎向通風系統長，通風能耗也較豎向通風系統略高，但橫向通風系統的保水通風帶來的經濟效益遠遠大于其通風能耗，表明橫向通風系統的通風經濟效益顯著優于豎向通風系統。