三種隔熱材料對淺圓倉隔熱效果分析

◎ 吳宗霖，馬國平，劉衛(wèi)軍，王 彬，張藝林

（中央儲備糧新鄭直屬庫有限公司，河南 新鄭 451100）

大豆（Glycine max）作為我國食用油和植物蛋白的重要來源，是我國的主要儲備糧種之一[1]。目前，進口大豆已成為我國油脂生產原料的主要來源[2]。在大豆儲藏過程中，為降低質量損耗、提升品質，糧庫普遍采用低溫儲糧的方法。通過控制淺圓倉內溫度，使大豆處于適宜儲存的溫度下，提高大豆儲藏穩(wěn)定性。通過增強淺圓倉圍護結構的隔熱保溫性能，可有效控制低溫儲糧過程[3]。

在儲藏大豆的過程中，淺圓倉倉頂長時間暴露在強太陽輻射與外界高溫環(huán)境下，熱量通過淺圓倉頂部與壁面?zhèn)鬟f至倉內，引起大豆溫度和含水量等發(fā)生變化，造成倉內空氣溫度和糧堆上層溫度上升。在高溫環(huán)境下大豆極易吸濕生霉、浸油赤變，其食用及加工品質的價值降低，嚴重危害大豆的安全儲藏[4-5]。因此，采用合適的隔熱材料降低倉頂溫度，對大豆的安全儲藏至關重要。目前，我國糧庫常用的隔熱材料有聚苯乙烯（Polystyrene，PS）板材、聚氨酯（PolyUrethane，PU）板材[6]、菱鎂板[7]、水泥基泡沫保溫板[8]等。近年來，隔熱涂料逐漸被應用于糧食儲藏設備改造中，通過在淺圓倉倉頂外面鋪設隔熱涂料降低糧堆上部氣流向下的熱量傳導，從而降低糧堆溫度與濕度[9-10]。

為進一步了解不同隔熱材料對淺圓倉隔熱效果的影響，本試驗選用菱鎂板、1#反射隔熱涂料和2#反射隔熱涂料進行試驗，對比分析淺圓倉倉頂和倉內溫度、濕度以及大豆水分含量等的變化，以明確菱鎂板和瓦諾陶瓷微粒水性反射隔熱涂料對實現大豆低溫儲藏的效果，并為利用隔熱保溫材料對大豆倉房糧溫控制效果提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 材料與設施

倉房：試驗倉房類型為中央儲備糧新鄭直屬庫有限公司淺圓倉，淺圓倉直徑30.00 m，裝糧線高18.00 m。倉房主要由倉體、糧溫監(jiān)測系統(tǒng)、通風系統(tǒng)等組成。分別選用21號倉、74號倉和75號倉淺圓倉為試驗倉房。21號倉涂抹1#反射隔熱涂料，74號倉在倉頂鋪菱鎂板隔熱材料，75號倉涂抹2#反射隔熱涂料。

各淺圓倉內存放的糧食均為進口大豆，糧情基本情況如表1所示。隔熱材料為菱鎂板、1#反射隔熱涂料和2#反射隔熱涂料進行試驗。菱鎂板具有隔熱功能，這種隔熱原理主要是菱鎂板通過與原倉頂間形成空氣流動層，減少外界熱輻射通過屋面進入倉內。兩種反射隔熱涂料是通過涂料中高反射率顆粒和顏填料將大部分紅外熱量反射回熱源，達到隔熱作用。

表1 試驗倉房糧情基本情況表

倉頂溫度選用熱偶式測溫儀，倉內糧情監(jiān)測系統(tǒng)主要由糧情檢測軟件、測控主機、糧溫檢測模塊、溫濕度傳感器、測溫電纜、微型氣象站及連接線纜等部分構成。

1.2 試驗方法

倉頂溫度檢測主要利用熱電偶測溫儀選擇朝陽面進行溫度數據采集。倉內糧堆分別設置330個測溫點，測溫電纜分3圈分布，內圈有3根測溫電纜，中圈有9根測溫電纜，外圈18根測溫電纜，每根測溫電纜垂直方向均勻分布11個檢查測點（圖1）。利用糧情監(jiān)測軟件進行糧溫數據采集、記錄倉溫的變化情況，每周定時測定倉房各位點溫度信息并上傳至系統(tǒng)內。

圖1 測溫電纜分布示意圖

水分含量測定方法參照GB 5009.3—2016中糧食、油料的水分測定方法，分別由中儲糧新鄭直屬庫質檢中心和中儲糧鎮(zhèn)江直屬庫質檢中心進行檢測。

1.3 數據處理

利用Excel 2016進行數據統(tǒng)計，SPSS 25.0處理數據，差異顯著性利用單因素方差分析法分析。

2 結果與分析

2.1 不同隔熱材料淺圓倉溫度分析

2.1.1 倉頂溫度分析

通過記錄2022年6月27日—8月1日晴天條件下某3天倉頂朝陽面溫度，比較21倉、74倉、75倉的倉頂溫度發(fā)現（圖2），與鋪設菱鎂板的74倉相比，噴涂1#反射隔熱涂料的21倉和2#反射隔熱涂料的75倉倉頂溫度分別可降低約9.44 ℃和8.55 ℃，74倉的倉頂溫度顯著高于21倉和75倉（P＜0.05），而21倉和75倉的倉頂溫度差異不顯著（P＞0.05）。說明兩種反射隔熱涂料均可有效降低淺圓倉的倉頂溫度。

圖2 不同隔熱材料對倉頂溫度的影響圖

2.1.2 倉內溫度分析

通過比較3個試驗倉的溫度變化情況發(fā)現，21倉的倉內溫度整體下降4.7 ℃，74倉的倉內溫度下降不明顯，75倉的倉內溫度整體下降1.8 ℃（圖3）。在測試第1周（2022年6月27日—7月4日），3個淺圓倉的倉內溫度隨著室外環(huán)境溫度的上升而下降，表明3種隔熱材料均具有較好的隔熱降溫效果。其中，倉內溫度下降速率分別為21號倉0.43 ℃·d-1＞75號倉 0.19 ℃·d-1＞ 74號倉 0.14 ℃·d-1，使用 1#反射隔熱涂料隔熱的倉內溫度下降速率是菱鎂板和2#反射隔熱涂料的1～2倍。在測試第3周（2022年7月11日—7月18日），當室外溫度上升7.0 ℃時，74號倉、75號倉的倉內溫度表現出上升趨勢，均上升2.0 ℃，而21號倉的倉內溫度仍保持下降趨勢。通過對3個倉房的倉內溫度變化分析可以得出：使用1#反射隔熱涂料進行倉頂隔熱時，倉內溫度逐漸降低，直至溫度恒定，且不易受外界溫度的影響，具有較好的隔熱效果。

圖3 不同隔熱材料對倉內溫度變化的影響圖

2.1.3 糧堆上層溫度分析

糧堆垂直方向設置11層糧溫檢測點，通過對各層檢測溫度分析發(fā)現，當倉內溫度發(fā)生變化時，上層（1～4層）糧堆易受影響，中、下層（4～11層）糧堆溫度趨于穩(wěn)定狀態(tài)，故選取糧堆上層溫度進行分析。糧堆是熱的不良導體，由圖4可知，糧堆上層溫度變化趨勢整體與倉內溫度變化趨勢相同。在測試第1周時，各試驗倉糧堆上層溫度均隨倉內溫度的下降而下降，分別降低了2.6 ℃（21號倉）、1.0 ℃（74號倉）和1.2 ℃（75號倉）。在第1周測試后，3個倉房表現出不同的溫度變化趨勢，21號倉糧堆上層溫度下降速率逐漸減小，糧堆上層溫度逐漸趨于穩(wěn)定，維持在27.1 ℃，74號倉和75號倉受倉內溫度影響較大。

圖4 不同隔熱材料對糧堆上層溫度變化的影響圖

2.2 相對濕度變化

通過濕度監(jiān)測發(fā)現（圖5），21號倉的倉內相對濕度相對穩(wěn)定（35%～45 %），且不隨室外環(huán)境溫度的變化而變化。而74號倉和75號倉倉內相對濕度易受室外相對濕度的影響，在第1周和第4周倉內相對濕度變化趨勢與室外相對濕度相反，在第2周和第3周相對濕度變化與室外相同，且室外變化越大其倉內相對濕度變化就越大。

圖5 不同隔熱材料倉房相對濕度變化圖

2.3 大豆水分含量變化

在安全水分內（≤13.0%），大豆儲藏期的水分減量會降低經濟效益，影響糧食的加工品質。由表2可知，21號倉和75號倉的大豆水分含量在試驗測試期間無變化，74號倉大豆的水分含量于7月25日檢測時下降了0.3%，說明1#和2#反射隔熱涂料可有效維持淺圓倉大豆的水分，對儲藏期間的節(jié)糧減損具有較好的效果。

表2 不同隔熱材料倉內大豆水分變化表

3 結論

（1）與鋪設菱鎂板相比，1#和2#反射隔熱涂料均可降低約9 ℃的倉頂溫度，能有效減少外界高溫對淺圓倉內部溫度及水分的影響。

（2）3種隔熱材料在試驗第1周，隨著外界溫度的增加，倉內溫度均呈現下降趨勢，均表現出較好的隔熱降溫效果。在整個測試期間，鋪設菱鎂板的74號倉和噴涂2#反射隔熱涂料的75號倉倉內溫度受外界溫度影響較大，而噴涂1#反射隔熱涂料的21號倉，倉內溫度受外界溫度影響較小，在試驗前3周倉內溫度保持下降趨勢至穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）3個淺圓倉糧堆上層溫度變化趨勢與倉內溫度變化相似，噴涂1#反射隔熱涂料的21號倉可有效降低糧堆上層溫度并維持糧堆上層溫度的穩(wěn)定。

（4）整體比較而言，噴涂1#反射隔熱涂料的淺圓倉具有較好的隔熱效果，使倉內和糧堆上層溫度、濕度維持在較好的環(huán)境中，維持大豆水分不變，有利于節(jié)糧減損，提高經濟效益。