淺圓倉承壓式糧倉專用空調控溫儲糧試驗*

盧全祥 林 濤 許國川 李 卓 藺德江 薛 淵 吳曉東

(1 中央儲備糧泉州直屬庫有限公司 362800) (2 河南天碩機電設備工程有限公司 450045)

近年來，民用分體式空調控溫技術在淺圓倉儲糧中的應用愈發(fā)廣泛，在改善糧食儲藏條件、延緩糧食品質劣變、降低蟲害活動率、減少熏蒸及通風次數(shù)等方面取得了良好的效果，但是隨著使用時間的推移，普通民用空調用于糧食儲藏的缺陷也進一步顯現(xiàn)，主要表現(xiàn)在以下幾點：

(1)倉房熏蒸和進出倉作業(yè)狀態(tài)下，內機密封效果有限，存在空調內機銅管、換熱器、貫流風機、電路板和排水管等不同程度腐蝕，大量粉塵粘附換熱設備影響控溫效果以及排水堵塞漏水等問題。

(2)普通空調在運行過程中，空調內機存在制冷失效、自燃的安全風險，危害儲糧安全。

(3)普通空調在運行時的除濕結水作用影響糧食保質保水。

(4)沒有提供遠程控制接口，無法與智能化系統(tǒng)對接。

(5)隨著氣調儲糧的應用，倉房對于氣密性的要求越來越高，分體式空調由于內外機結構的特點，對倉房氣密性有較大影響。

中儲糧泉州直屬庫在平房倉專用空調的使用基礎上，對淺圓倉專用空調進行升級應用，在有效克服民用分體式空調使用缺點的同時，在淺圓倉專用空調送風方式、保溫氣密處理、安全性等方面均有較大的提升。

1 材料

1.1 試驗倉情況

本次試驗選取036倉為試驗倉，031倉為對照倉，兩座倉房均為2015年建成交付使用的淺圓倉，采用鋼筋砼結構，頂高29.5 m，檐口高度26.4 m，倉內直徑20 m，墻體厚度260 mm，設計堆糧線高23.5 m，單倉設計容量5000 t。屋頂采用60 mm厚聚氨酯現(xiàn)發(fā)泡和3+3 mm厚APP防水卷材施工，屋面和外立面采用白色丙烯酸涂料粉刷，通風口、門窗、出料溜管中部采用保溫材料充實等保障倉房具有良好的保溫隔熱性能。通風口外沿采用氣密膠條粘接，溜管和入糧口采用氣密閥門，大門采用雙槽管和雙層薄膜密閉，保證倉房具有較好的氣密性。地坪采用水泥砼底板加防水卷材施工，其他工藝孔洞采用發(fā)泡膠和玻璃膠處理，保證倉房具有良好的防潮性能。

1.2 供試糧情

本次試驗所選試驗倉、對照倉儲存的都是2019年江蘇產小麥，入倉時間均為2019年7月，各項品質指標基本一致，試驗期間糧溫及外部條件接近，主要指標如表1。

表1 供試糧情

2 方法

2.1 空調參數(shù)

試驗倉選用河南生產的承壓式糧倉專用空調，型號TS-LS051/Q22，機組材質為304不銹鋼，整機尺寸2100 mm×1205 mm×980 mm，制冷量22 kW，最大功耗8.5 kW/h，風量4500 m3/h，余壓300 Pa，控溫范圍16℃～45℃。

對照倉選用的是3P壁掛式空調，型號為KF-72GW(JY01)，室內機尺寸1178 mm×326 mm×253 mm，室外機尺寸980 mm×790 mm×440 mm，制冷量7260 W，最大功耗2.95 kW/h，風量1100 m3/h，控溫范圍16℃～45℃。

2.2 空調安裝方案對比

2.2.1 承壓式糧倉專用空調 淺圓倉專用空調整體安裝在室外倉頂平臺，平臺居中于2臺軸流風機風口，采用10號槽鋼的承重支架搭建，底部鋪鍍鋅格柵，設備僅有出風管和回風管與倉房連通，出風管和回風管分別連接2臺軸流風機風口，連接處采用保溫三通靜壓箱，三通上方安裝有電動氣密渦輪蝶閥，送回風管道采用管徑450 mm，壁厚8 mm 的PVC硬質管材，管道外面包裹3 cm的保溫棉，外面2 mm厚304不銹鋼板材密封。安裝方式如圖1所示。

圖1 承壓式空調安裝示意圖

2.2.2 民用分體式壁掛式空調 分體壁掛式空調安裝于倉內圈梁下方，每倉3臺，內機安裝空調密封槽管、托水盤，排水管采用管徑32 mm的304不銹鋼管從內機圈梁沿外墻鋪設到倉底，外接U形管。

2.3 保溫氣密處理

中儲糧泉州直屬庫位于東南沿海高溫高濕地區(qū)，淺圓倉每年5月～11月長時間開展控溫氣調儲糧應用，因此對倉房保溫氣密性能要求較高。

在設備安裝過程中，機組的進出風口采用直徑450 mm的圓形不銹鋼風口，風口和內層殼體采用密封焊接，確保風口和殼體連接處不滲漏，風機和出風口采用帆布卡箍連接，減少機組振動造成管道氣密性下降。設備蒸發(fā)器側和冷凝器之間的連接管路，采用密封盒內灌樹脂密封處理，管道和電線連接完成后在密封盒導入環(huán)氧樹酯密封隔絕,見圖2。

圖2 倉房密閉處理示意圖

淺圓倉空調排水孔的密封是難點。利用U形管水封原理(如圖2)，空調開啟前，將U形管加滿水，空調開機期間，冷凝水順著排水管流入，從排水口自然流出，管內積水阻斷了倉內氮氣外泄，本裝置應用解決了氣調與空調共用的矛盾。

圖3 空調集排水器示意圖

2.4 送風方式改造

由于新型專用空調送風量大、風壓高，出風口溫度低，送風風程可達30 m，倉頂距離糧面不到10 m，軸流風口直吹糧面，極容易導致溫差過大引起糧面結露。通過在送風口下方30 cm安裝錐形環(huán)狀送風分配器，往四周送風，起到分散作用，可有效避免糧面結露問題。

2.5 智能化改造

淺圓倉專用空調采用本地觸摸屏和遠程集成軟件雙控制，通過在送風口處安裝溫度傳感器、風速傳感器、煙霧傳感器等模塊，設備具備遠程實時調整設定空調溫度、風量參數(shù)、超溫告警、短信報警等智能化功能。

3 應用效果

3.1 控溫效果

度夏期間，空調控溫儲糧從5月中旬開始至10月下旬結束?？照{開啟關閉采用時控器控制，開啟時間為白天8:00～18:00，高溫季節(jié)適當延長，空調設定溫度在20℃～22℃。

從圖4可以得出，試驗倉36號倉控溫期間倉溫始終低于31號倉，36號倉在控溫期間倉溫最高為22.0℃，最低為20.4℃，均在空調設定溫度20℃～22℃范圍內，倉溫波動較小，分體式空調應用倉房在控溫期間倉溫最高為25.2℃，最低為20.1℃，最高倉溫超過空調設定溫度范圍，溫度波動較大。

圖4 31號倉和36號倉倉溫隨外溫變化趨勢

從圖5可以得出，專用空調應用倉房在控溫期間表層平均糧溫起始為16.5℃，結束控溫時表層平均糧溫為19.8℃，升高3.3℃，分體式空調應用倉房在控溫期間表層平均糧溫起始為16.2℃，結束控溫時表層平均糧溫為21.5℃，升高5.3℃，可以看出專用空調控溫效果明顯好于分體式空調。

圖5 31號倉和36號倉表層糧溫隨外溫變化趨勢

3.2 氣調效果

氣調儲糧開展時間為4月至11月，基本覆蓋控溫儲糧時間段。在氣調儲糧開展前，進行倉房正壓500 Pa半衰期的氣密性檢測，經檢測，31號倉半衰期301 s，36號倉325 s(倉房專用空調改造前氣密半衰期311 s，改造前后氣密變化不大)。在控溫氣調期間，起始氮氣濃度相同條件下，對同時間段內氮氣濃度變化趨勢進行對比，如圖6。

圖6 氮氣濃度變化趨勢

從圖6可以看出，31號倉氮氣濃度從99%降至97%為16 d，36號倉氮氣濃度從99%降至97%則需要20 d，36號倉氮氣濃度下降速度明顯比31號倉更慢，一方面因為倉房氣密性較好，另一方面可能跟倉溫變化幅度不大，熱脹冷縮影響不明顯有關系。

3.3 糧食品質變化

空調控溫期間，降低倉溫的同時，倉濕也會保持在較低值，從而影響表層糧食水分變化。31號倉控溫前表層水分12.1%，全倉水分12.0%，控溫結束后表層水分12.0%，全倉水分12.0%；36號倉控溫前表層水分12.1%，全倉水分12.0%，控溫結束后表層水分11.9%，全倉水分12.0%。

3.4 空調運行狀況

空調控溫儲糧期間，對空調運行狀況進行監(jiān)控，31號倉出現(xiàn)2次輕微的內機漏水、1次制冷失效的問題，36號倉未出現(xiàn)不良的運行狀況。試驗過程中發(fā)現(xiàn)，由于分體式空調銅管大部分在倉內，雖有保溫措施，但始終無法避免銅管外壁結露滴落至糧面上，專用空調則沒有此類問題。

3.5 能耗分析

在空調運行時間相等的情況下，根據(jù)兩倉控溫起始對電表讀數(shù)的統(tǒng)計，31號倉單個控溫周期總計能耗3180 kW·h，空調控溫噸糧能耗為 0.54 kW·h/t，36號倉單個控溫周期總計能耗2939 kW·h，空調控溫噸糧能耗0.50 kW·h/t，36號倉噸糧能耗略低于31號倉。同時在氣調期間，兩倉設定相同的氮氣目標濃度上下限，31號倉單個氣調周期總計能耗11970 kW·h，氣調儲糧噸糧能耗2.04 kW·h/t，36號倉單個氣調周期總計能耗10024 kW·h，氣調儲糧噸糧能耗1.71 kW·h/t。綜上所述，31號倉氣調控溫噸糧能耗2.59 kW·h/t，36號倉氣調控溫噸糧能耗2.22 kW·h/t，36號倉噸糧能耗比31號倉低0.37 kW·h/t。

3.6 建設費用

專用空調建設費用9萬元，其中設備費4.5萬元，管道、承臺、線路建設費用4.5萬元。分體壁掛式空調建設費用4.5萬元，其中設備費1.6萬元，管道、排水管、密封裝置建設費用2.9萬元。兩者相差4.5萬元。

4 結論與討論

4.1 試驗倉36號倉倉溫始終低于31號倉，倉溫控制在設定溫度20℃～22℃內，而對照倉31號倉控溫期間倉溫波動較大，最高倉溫達到25.2℃，同時試驗倉36號倉控溫期間表層平均糧溫始終低于31號倉，由此可見，糧倉專用空調控溫效果要優(yōu)于家用分體式空調。

4.2 試驗倉36號倉表層水分控溫前后下降0.2個百分點，全倉水分沒變化，對照倉31號倉表層水分控溫前后下降0.1個百分點，全倉水分沒變化。由此可見，兩種空調對糧食水分的影響均不大，對于空調控溫帶來水分損耗的疑慮可以消除。

4.3 試驗倉房36號倉專用空調改造前后氣密性變化不大，氣密性好于31號倉，控溫氣調期間氮氣濃度下降速度明顯比31號倉慢，因此專用空調更適用于氣調儲糧的要求。

4.4 家用分體式空調由于結構缺陷，維護困難，倉房氣調需要散氣方能維修，并且內機始終存在漏水、自燃以及銅管外壁結露等問題，這對糧食安全儲藏有較大的影響，尤其是在氣調儲糧長時間密閉的情況下，糧倉專用空調則可以較好地避免此類問題。

4.5 通過能耗分析對比，試驗倉房36號倉在控溫噸糧能耗、氣調噸糧能耗均低于31號倉，氣調控溫整體噸能耗比31號倉低0.37 kW·h/t。因此，雖然糧倉專用空調的前期投入較大，但應用成本較分體式空調有較大優(yōu)勢。