空調(diào)控溫儲(chǔ)糧應(yīng)用試驗(yàn)*

白 巖，呂佳鑫，李 鶴*，張中山，郭晨曦，田 淇

（1.沈陽師范大學(xué)糧食學(xué)院，沈陽 110034；2.錦州中孚倉儲(chǔ)有限公司，遼寧 錦州 121000）

就我國(guó)儲(chǔ)糧生態(tài)區(qū)域劃分來看，遼寧地區(qū)處于低溫高濕與中溫干燥儲(chǔ)糧區(qū)交界地帶，冬季氣候寒冷干燥，春秋兩季溫升、溫降迅速，夏季多雨、高溫高濕。遼寧地區(qū)冬長(zhǎng)于夏的氣候特點(diǎn)有利于低溫儲(chǔ)糧，但春季氣溫回升快、夏季高溫的特點(diǎn)對(duì)儲(chǔ)糧安全十分不利。當(dāng)?shù)叵募酒骄鶜鉁卦?1～25℃之間，大部分地區(qū)7月氣溫最高，平均氣溫達(dá)22～25℃，8月次之。有時(shí)還存在夏季超過35℃甚至達(dá)到40℃的極端高溫天氣，且夏季雨水集中，6～8月降雨量占全年降雨量的60%～75%。因此在夏季來臨時(shí)應(yīng)密切關(guān)注過夏糧情變化。

本文記錄分析了平房倉入夏儲(chǔ)糧空調(diào)控溫試驗(yàn)情況，試驗(yàn)采用較高空調(diào)工作溫度，意在減少能量消耗，降低結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)，保證儲(chǔ)糧安全度夏。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)倉房及糧情

選用11#倉為試驗(yàn)倉，18#倉為對(duì)照倉，兩倉均為磚混結(jié)構(gòu)平房倉。試驗(yàn)倉糧堆尺寸為：長(zhǎng)63.63m，寬14.47 m，高4.7 m；對(duì)照倉糧堆尺寸為：長(zhǎng)52.1m，寬19.6 m，高2 m。各倉儲(chǔ)糧基本情況見表1。

表1 儲(chǔ)糧基本情況

1.2 主要儀器設(shè)備

試驗(yàn)倉房在糧面以上掛墻安裝2臺(tái)空調(diào)，空調(diào)機(jī)型號(hào)：KFR-140T2W/SY-C(E4)。

糧情測(cè)控系統(tǒng)采用遼寧寬甸千益糧食測(cè)溫儀器廠產(chǎn)品，人工敷設(shè)測(cè)溫電纜。試驗(yàn)倉倉內(nèi)分上、中、下三層，每層均布15根測(cè)溫電纜，每根電纜有4個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，共計(jì)180個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。對(duì)照倉倉內(nèi)分上、下二層，每層均布12根測(cè)溫電纜，每根電纜有6個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，共計(jì)144個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。上層測(cè)溫點(diǎn)布置在糧面下0.3～0.5 m處，下層測(cè)溫點(diǎn)布置在距糧倉底部0.3～0.5 m處，且兩側(cè)電纜離倉墻內(nèi)側(cè)0.3～0.5 m。

試驗(yàn)倉空調(diào)及測(cè)溫點(diǎn)布置見圖1所示，對(duì)照倉測(cè)溫點(diǎn)布置見圖2所示。

圖1 試驗(yàn)倉空調(diào)及測(cè)溫點(diǎn)布置圖

圖2 對(duì)照倉測(cè)溫點(diǎn)布置圖

1.3 試驗(yàn)方法

玉米收購后經(jīng)烘干、過篩除雜等工序入倉存放，利用冬季進(jìn)行通風(fēng)降溫，并在春季封閉倉窗、倉門以保持低溫狀態(tài)[1-2]。當(dāng)6月初外界氣溫開始迅速升高影響到倉溫時(shí)，試驗(yàn)倉開啟空調(diào)進(jìn)行控溫操作。空調(diào)控溫期間，設(shè)定空調(diào)在倉溫25℃時(shí)開始運(yùn)行、倉溫22℃時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。試驗(yàn)倉空調(diào)控溫試驗(yàn)至9月初外界持續(xù)高溫已過、氣溫逐漸回落時(shí)結(jié)束。對(duì)照倉選擇在夜間22:00點(diǎn)～早6:00點(diǎn)倉外溫度較低時(shí)，利用軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)排除倉內(nèi)糧堆空間上積熱[3]。溫度監(jiān)測(cè)記錄設(shè)定在早上7～9點(diǎn)之間完成，同時(shí)注意檢查觀測(cè)確認(rèn)溫度異常點(diǎn)，及時(shí)更換溫度傳感器[2]。并注意觀察糧情，做好糧面防結(jié)露措施。

2 結(jié)果與分析

6月7日，試驗(yàn)倉內(nèi)空調(diào)預(yù)設(shè)啟閉溫度點(diǎn)后，隨倉溫升高，空調(diào)開始運(yùn)行。至9月6日外溫開始穩(wěn)定下降后關(guān)閉空調(diào)，完成空調(diào)控溫操作。試驗(yàn)倉空調(diào)控溫過程中，外溫、倉溫及糧溫情況見表2，對(duì)照倉外溫、倉溫及糧溫情況見表3。

2.1 倉溫溫升情況對(duì)比分析

由表2、表3可見，在空調(diào)控溫時(shí)段內(nèi)，倉外溫度最大變幅為8℃，倉溫最大變幅為3.3℃；相較試驗(yàn)倉的情況，對(duì)照倉倉溫最大變幅為5.5℃，高于試驗(yàn)倉2.2℃，且倉溫的最高值較試驗(yàn)倉高出2.7℃。試驗(yàn)倉平均倉溫為24.2℃，對(duì)照倉平均倉溫為26.3℃。結(jié)果顯示，試驗(yàn)倉倉溫受空調(diào)控溫作用影響，溫升幅度低于對(duì)照倉，糧堆最高溫度也得到有效控制。

2.2 糧堆溫升情況對(duì)比分析

由表2、表3可見，試驗(yàn)倉空調(diào)啟動(dòng)前倉內(nèi)溫度22.1℃，糧堆平均溫度為6.1℃，糧堆上層均溫為17.3℃。此時(shí)對(duì)照倉倉內(nèi)溫度22.4℃，糧堆平均溫度為15.3℃，糧堆上層均溫為21.1℃。此時(shí)兩倉的溫度差異與糧倉結(jié)構(gòu)、倉儲(chǔ)量及冬季糧堆通風(fēng)降溫幅度等因素有關(guān)。

空調(diào)控溫期間，試驗(yàn)倉糧堆平均溫度為10.5℃，糧堆平均溫度最大升幅為6.9℃，糧堆上層平均溫度升幅為6.7℃；對(duì)照倉糧堆平均溫度為17.8℃，糧堆平均溫度最大升幅為5.6℃，上層平均糧溫升幅為6.1℃。倉內(nèi)糧溫變化情況表明糧堆溫升現(xiàn)象符合夏季糧堆溫度梯度規(guī)律[4]。倉內(nèi)各層糧食溫度受倉外溫度影響均在上升，而糧堆表層溫升明顯。全倉糧溫最高點(diǎn)均出現(xiàn)在糧堆表層，最低點(diǎn)在糧堆底層。試驗(yàn)倉基礎(chǔ)糧溫低，其糧溫升幅大于對(duì)照倉，但試驗(yàn)倉表層糧堆均溫為22.0℃，低于對(duì)照倉表層糧堆均溫（25.2℃）。試驗(yàn)倉和對(duì)照倉倉溫、糧堆表層溫度隨外溫變化趨勢(shì)對(duì)比見圖3所示。

圖3 外溫、倉溫、糧堆表層溫度變化趨勢(shì)比較

2.3 糧堆表層溫度不均衡現(xiàn)象解析

空調(diào)控溫階段，試驗(yàn)倉糧堆表層最高與最低溫度差值范圍為4.8～10.8℃，對(duì)照倉糧堆表層最高與最低溫度差值范圍為1.0～5.4℃。如圖4所示，試驗(yàn)倉糧堆表層溫度差異較大。

圖4 糧堆表層最高溫度、最低溫度變化趨勢(shì)比較

試驗(yàn)倉糧堆表層溫度數(shù)據(jù)差異巨大有幾個(gè)影響因素：①糧倉隔熱性能一般是試驗(yàn)倉糧堆表層溫差大的主要原因。受外溫影響，糧堆表層溫度最高點(diǎn)由控溫初期的東南區(qū)域轉(zhuǎn)到控溫后期的西南區(qū)域，低溫點(diǎn)則出現(xiàn)在糧倉北側(cè)和東北側(cè)區(qū)域?？販亻_始時(shí)，糧堆表層最高溫度（即是糧堆最高溫度）與糧堆表層

最低溫度差值達(dá)8.2℃（見表2），表層糧溫不均衡現(xiàn)象明顯；②控溫空調(diào)布置位置也是糧堆表層各點(diǎn)溫度差異較大的原因之一。試驗(yàn)倉空調(diào)沿倉北墻長(zhǎng)度上均勻布置，在兩臺(tái)空調(diào)之間冷氣流相向傳播一段距離后發(fā)生匯合[5]，冷氣流下沉使這一區(qū)域糧堆表層降溫速度快，造成溫度分布不均[6]。各點(diǎn)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)顯示，表層糧溫最低點(diǎn)出現(xiàn)在兩臺(tái)空調(diào)冷氣流傳播的交匯區(qū)，而與空調(diào)出風(fēng)口距離相同的東、西墻附近區(qū)域，因墻體周邊熱空氣較多，降溫效果較弱。在空調(diào)控溫中期，冷熱空氣趨于均衡，這種差異逐漸減小（見圖4）；③糧堆表層降溫均衡性還受到空調(diào)出風(fēng)口面積、高度、送風(fēng)量及冷氣循環(huán)情況影響[7-8]。試驗(yàn)倉所用柜式空調(diào)懸掛在糧面以上位置，出風(fēng)口位置偏上、面積較小，就全倉范圍來說，送風(fēng)路徑差異大，冷氣流循環(huán)不暢，從而形成糧堆表層降溫的不均衡現(xiàn)象。

表2 試驗(yàn)倉倉溫、外溫及糧溫情況 ℃

表3 對(duì)照倉倉溫、外溫及糧溫情況 ℃

2.4 糧堆表層結(jié)露情況分析

一方面，空調(diào)控溫時(shí)間段內(nèi)，試驗(yàn)倉倉內(nèi)濕度范圍在58.2%～69.9%之間，對(duì)照倉倉濕范圍為55.6%～73.5%，而同時(shí)期外濕為53.2%～75.4%?？梢?，倉濕環(huán)境與糧濕接近平衡，可使14%左右的糧食水分維持在穩(wěn)定狀態(tài)，且不會(huì)因濕度大而產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。

另一方面，試驗(yàn)倉表層溫度不均衡現(xiàn)象明顯，存在因溫差較大而引起糧堆表層結(jié)露的條件。由表2、表3可以看出，空調(diào)控溫初期，倉溫與糧堆表層最低溫度差值較大，分別為8.7℃、10.8℃、7.6℃、6.4℃、6℃。一般水分14%的糧堆表層出現(xiàn)結(jié)露的露點(diǎn)溫差通常為6～7℃，所以，這一階段糧堆表層最低溫度點(diǎn)附近局部糧面有可能出現(xiàn)由空間“熱”氣流帶來的結(jié)露現(xiàn)象，應(yīng)加強(qiáng)管理[9]。隨著空調(diào)控溫的持續(xù)進(jìn)行，糧堆表層最低溫度點(diǎn)與倉溫之間溫差范圍降到5.4～3.1℃，不足以繼續(xù)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。對(duì)照倉糧堆表層最低溫度點(diǎn)與倉溫之差在0.5～5.1℃，溫差較小，不會(huì)出現(xiàn)糧面結(jié)露現(xiàn)象。

再者，還應(yīng)密切注意空調(diào)出風(fēng)口位置，是否有結(jié)露水滴出而影響儲(chǔ)糧安全[5,9]?？照{(diào)送風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)溫差較大的情況下，冷氣流下沉迅速，沒有與倉內(nèi)空氣充分混合，可導(dǎo)致結(jié)露水滴出現(xiàn)[5]。所以，應(yīng)適當(dāng)提高空調(diào)出風(fēng)口溫度，以避免這種情況發(fā)生，還應(yīng)調(diào)整出風(fēng)口葉片角度，防止結(jié)露水外流[10]。

3 結(jié)論

3.1 空調(diào)控溫技術(shù)是儲(chǔ)糧安全度夏的有效措施

對(duì)儲(chǔ)糧合理實(shí)施空調(diào)控溫操作，可有效減少夏季高溫高濕地區(qū)儲(chǔ)糧受外溫的影響，從而達(dá)到安全儲(chǔ)糧要求：糧堆最高溫度≤25℃，糧堆平均溫度≤15℃。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)倉房的維護(hù)，保證隔熱效果。還需注意儲(chǔ)糧冬季通風(fēng)不宜降溫過度，以減少通風(fēng)能耗過高和避免次年夏季糧堆表層出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

3.2 空調(diào)控溫溫度范圍設(shè)置合理

按設(shè)定的空調(diào)控溫工作范圍完成控溫操作，儲(chǔ)糧綜合能耗在0.28 kW·h/t。如降低控溫開機(jī)溫度，空調(diào)工作時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)，能耗增加，還會(huì)因空調(diào)出風(fēng)口溫度低，在出風(fēng)口處發(fā)生結(jié)露水滴落糧面的現(xiàn)象。空調(diào)開啟溫度限定為倉溫25℃比較合理。

3.3 建議

（1）可增設(shè)空氣循環(huán)風(fēng)扇以輔助冷氣流循環(huán)，解決氣流死角的問題，均衡降溫[11]。

（2）調(diào)整空調(diào)設(shè)置參數(shù)及布置位置，以提高冷氣利用效率[7-8]。

（3）改變空調(diào)出風(fēng)口形狀，如選用圓柱柜式空調(diào)替代上部送風(fēng)模式的傳統(tǒng)立柜式空調(diào)，送風(fēng)面積大，氣流上下分布較好[12]，可考慮改變空調(diào)送風(fēng)方式[13]。