糧倉專用空調(diào)結(jié)合內(nèi)環(huán)流控溫技術(shù)應(yīng)用探析

吳文強(qiáng) 黃明智 林小龍 潘剛 楊建國 黃早異 李燕

【摘要】本文通過研究內(nèi)、外機(jī)均在倉外的糧倉專用空調(diào)（相當(dāng)于小型谷物冷卻機(jī)）結(jié)合內(nèi)環(huán)流的綜合技術(shù)應(yīng)用，確保東南地區(qū)能夠安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地達(dá)到準(zhǔn)低溫乃至低溫儲糧。本技術(shù)應(yīng)用徹底解決了一般空調(diào)在控溫過程中的安全性、穩(wěn)定性問題，在達(dá)到更好的控溫效果的同時，提升了控溫的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】糧倉專用空調(diào)；內(nèi)環(huán)流；控溫；東南地區(qū)

東南地區(qū)因氣候因素，夏季要達(dá)到準(zhǔn)低溫或低溫儲糧，控溫的難度大、成本高。如何為東南地區(qū)提供一套安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的控溫解決方案，迫在眉睫。

當(dāng)前，糧庫在進(jìn)行控溫技術(shù)應(yīng)用過程中，大多數(shù)使用的是家用空調(diào)或工業(yè)空調(diào)（以下簡稱一般空調(diào)），這些空調(diào)均由倉內(nèi)內(nèi)機(jī)和倉外外機(jī)組成。由于儲備糧倉空調(diào)運行的環(huán)境較差，如粉塵較多、熏蒸作業(yè)等，這些不利環(huán)境對空調(diào)內(nèi)機(jī)的破壞力非常大，受影響的部位主要是倉內(nèi)內(nèi)機(jī)的電路板及電線線路等電氣元件，空調(diào)使用的安全性、運行效率及使用壽命都大大降低。如果空調(diào)遭到破壞，輕則空調(diào)內(nèi)機(jī)漏水，重則發(fā)生火災(zāi)事故，這些都將直接威脅到安全儲糧。雖然，各糧庫對空調(diào)進(jìn)行了如安裝接水盤、鋪防火毯、制作防火罩等安全防護(hù)措施，但仍無法徹底解決一般空調(diào)存在安全隱患。一般空調(diào)因在倉內(nèi)的運行環(huán)境較差，在使用2～3年之后，所耗用的功率也隨之大大增加，維護(hù)維修費用也隨之增高。因此，應(yīng)用內(nèi)外機(jī)均在糧倉外的糧倉專用空調(diào)就顯得尤為重要。

1試驗倉選擇

在中央儲備糧邵武直屬庫有限公司（以下簡稱本單位）選擇二座類型一致的倉房為試驗倉、對照倉。

1.1倉房情況

試驗倉、對照倉均為平房倉，長50m，寬20m，堆糧線4m，倉墻厚50cm，倉頂水泥預(yù)制板架空式隔熱層。通風(fēng)系統(tǒng)為單側(cè)一機(jī)三道地上籠，共4組。倉頂1.1kW軸流風(fēng)機(jī)3臺。

空調(diào)安裝情況：其中，試驗倉18#倉安裝2臺糧倉專用空調(diào)，制冷功率5.3kW/臺，制冷量13kW/臺；對照倉24#倉安裝4臺格力牌空調(diào)，制冷功率2kW/臺，制冷量5kW/臺。

1.2儲糧情況

試驗倉18#倉儲藏2016年產(chǎn)晚秈稻，數(shù)量2 327t；對照倉24#倉儲藏2015年產(chǎn)晚秈稻，數(shù)量2 336t。

2試驗方法與數(shù)據(jù)分析

2.1試驗過程中的主要技術(shù)應(yīng)用

2.1.1設(shè)施設(shè)備改造

2.1.1.1環(huán)流管道的隔熱改造

試驗1 8#倉外所有的環(huán)流管道進(jìn)行保溫隔熱處理，保溫材料的隔導(dǎo)熱系數(shù)在0.05W/m·k以下，保溫材料外部進(jìn)行外部防護(hù)處理，以防止風(fēng)雨侵蝕。經(jīng)過多種材料對比，選擇性價比較高的復(fù)合硅酸鹽做為保溫材料，保溫材料厚度為10cm；保溫材料的外部使用0.5cm的鋁板進(jìn)行全封閉防護(hù)；經(jīng)測試隔熱效果在17℃左右。

2.1.1.2保溫管安裝注意事項

確保保溫效果的同時做到美觀大方。安裝時注意：保溫材料除達(dá)到導(dǎo)熱系數(shù)的要求外，還應(yīng)具有柔性好、可塑性強(qiáng)的特點，能夠適應(yīng)變徑交接處、彎管等不同部位的保溫處理；保溫材料安裝時要注意分段的保溫材料之間不能留有縫隙；外部防護(hù)材料（鋁板）必須現(xiàn)場制作，注意各個彎頭處理以及環(huán)流風(fēng)機(jī)等特殊部位處理，確保工藝到位；保溫材料與外部防護(hù)材料之間不能留有縫隙。

2.1.1.3糧倉專用空調(diào)安裝

在試驗18#倉的背陽面安裝2臺糧倉專用空調(diào)，2臺專用空調(diào)安裝的水平位置：2臺空調(diào)的間距以及2臺空調(diào)距倉墻的間距均相等（即將倉房三等分）；2臺專用空調(diào)安裝的垂直位置：空調(diào)倉內(nèi)送風(fēng)口距倉頂30cm左右，空調(diào)進(jìn)氣口在送風(fēng)口下方60cm（設(shè)備出產(chǎn)時已固定）。

2.1.1.4專用空調(diào)安裝注意事項。

專用空調(diào)的自重較一般空調(diào)大，設(shè)計安裝方案時要考慮墻體承重問題；安裝時注意做好孔洞的密封處理，送風(fēng)口、進(jìn)氣口制作的雙層槽管應(yīng)與倉墻做好密封處理，同時便于薄膜的裝、拆。

2.1.2相關(guān)技術(shù)應(yīng)用

2.1.2.1冬季蓄冷

試驗18#倉于2016年10月18日開始入庫，2016年11月7日入庫滿倉，入庫過程中及入庫結(jié)束后，使用7.5kW離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行均衡水分及降溫通風(fēng)，并于冬季氣溫最低的時段進(jìn)行蓄冷，通風(fēng)結(jié)束后的糧溫對比情況見表1。

2.1.2.2春夏季保冷

春季氣溫開始回升時，進(jìn)行門窗、孔洞等密閉隔冷保冷。

2.1.2.3啟用專用空調(diào)結(jié)合內(nèi)環(huán)流進(jìn)行控溫

本試驗開始之前試驗倉與對照倉均使用一般空調(diào)進(jìn)行控溫。試驗18#倉環(huán)流管保溫及專用空調(diào)安裝施工于2017年8月23日結(jié)束。試驗倉專用空調(diào)連續(xù)開機(jī)試機(jī)一周，測試專用空調(diào)的安全性、穩(wěn)定性。通過一周試機(jī)，專用空調(diào)運行情況良好。試機(jī)結(jié)束后開始進(jìn)行專用空調(diào)結(jié)合內(nèi)環(huán)流控溫性能測試；同時，制定經(jīng)、濟(jì)性對比方案，根據(jù)兩座倉的具體情況，確定試驗倉專用空調(diào)開啟一臺結(jié)合內(nèi)環(huán)流進(jìn)行控溫，制冷量13.5kW，功率5.3kW，在對比時段內(nèi)，前5d24h進(jìn)行內(nèi)環(huán)流，后4h專用空調(diào)運行期間啟動內(nèi)環(huán)流；對照倉一般空調(diào)開啟3臺，制冷量15kW，功率6kW（對照倉未安裝保溫管，未啟動內(nèi)環(huán)流）。試驗倉未安裝專用空調(diào)之前使用一般空調(diào)控溫；對照倉夏季全程使用一般空調(diào)進(jìn)行控溫。

2.1.2.4專用空調(diào)使用過程中的注意事項

注意事項包括兩點：一是專用空調(diào)倉內(nèi)送風(fēng)風(fēng)閥調(diào)節(jié)送風(fēng)方向時應(yīng)與糧面平行或適度朝上，不能朝下對著糧面送風(fēng)；二是專用空調(diào)風(fēng)量較高，降溫速度快，要注意出風(fēng)口下方及其送風(fēng)方向?qū)?yīng)糧堆的糧情檢查，尤其是設(shè)備啟動運行的初期，可以通過定期松動糧面，防止溫差過大引起的結(jié)露。

2.2相關(guān)數(shù)據(jù)分析

2.2.1控溫均溫數(shù)據(jù)分析

2017年8月29日至2017年9月13日，試驗倉運用專用空調(diào)結(jié)合內(nèi)環(huán)流進(jìn)行控溫，分析試驗倉控溫數(shù)據(jù)，不難看出，試驗倉使用專用控調(diào)結(jié)合內(nèi)環(huán)流控溫均溫效果良好：一是對表層糧溫控溫效果顯著，同時，在一定程度上降低了表層糧溫。試驗前8月29日試驗倉表層平均糧溫20℃，表層最高糧溫23.2℃，最低糧溫17.7℃；9月13日試驗結(jié)束時，試驗倉表層平均糧溫20℃，表層最高糧溫23.1℃，最低糧溫17.2℃；試驗倉表層平均糧溫沒有變化，最高糧溫降低0.1℃，最低糧溫降低0.5℃。對照倉表層平均糧溫升高0.9℃，最高糧溫升高0.8℃，最低糧溫升高1.1℃；二是內(nèi)環(huán)流起到較好的均溫效果。對比試驗倉前后數(shù)據(jù)，中層最高糧溫由22.2℃均衡至20.5℃，底層最高糧溫由23.2℃均衡至18.3℃，對其它層點糧溫也起到了較好的均溫效果；三是內(nèi)環(huán)流充分運用了冷心作用，輔助了專用空調(diào)控溫。而且在內(nèi)環(huán)流過程中，冷心“損失”不大，試驗倉專用控調(diào)結(jié)合內(nèi)環(huán)流控溫冷心平均溫度只升高了0.6℃，且仍處于低溫狀態(tài)，糧情穩(wěn)定。具體控溫、均溫數(shù)據(jù)情況見表2。

2.2.2經(jīng)濟(jì)性對比數(shù)據(jù)分析

2017年9月5日至2017年9月13日，兩倉進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比運行（注：2017年9月14日起試驗倉開始做熏蒸準(zhǔn)備，試驗對比結(jié)束）。

試驗18#倉運行1臺13.5kW專用空調(diào)，功率5.3kW，運行時段早上9點至晚上22點，用電量680kW·h；對照24#倉運行3臺5kW一般空調(diào)，總功率6kW，運行時段早上9點至晚上22點，用電量702kW·h；試驗倉使用專用空調(diào)能耗略低于一般空調(diào)。

3結(jié)果分析

3.1安全性、穩(wěn)定性方面分析

試驗中24#倉因一臺空調(diào)出現(xiàn)較大的故障，無法開機(jī)使用。后期經(jīng)濟(jì)性對比只能開啟3臺運行，一般空調(diào)的穩(wěn)定性稍差。內(nèi)、外機(jī)均在倉外專用空調(diào)受倉內(nèi)不良環(huán)境的影響較小，專用空調(diào)的安全性、穩(wěn)定性優(yōu)于一般空調(diào)。

3.2經(jīng)濟(jì)性方面分析

糧倉專用空調(diào)達(dá)到經(jīng)濟(jì)運行的原理：一是利用倉內(nèi)已制冷的“冷”空氣做為專用空調(diào)制冷空氣的來源，降低了機(jī)器運行能耗；二是充分運用內(nèi)環(huán)流技術(shù)后，糧堆冷心被充分利用，在本試驗的經(jīng)濟(jì)性運行中也證明了專用空調(diào)的功率略小于一般空調(diào)也能達(dá)到同樣或更好的控溫效果。專用空調(diào)結(jié)合內(nèi)環(huán)流技術(shù)在能耗方面可以做到與一般空調(diào)持平或者更低；三是如果使用制冷量比一般空調(diào)稍大的專用空調(diào)，在達(dá)到設(shè)定溫度后，專用空調(diào)自動停機(jī)，降低了能耗。本試驗中，一般空調(diào)安裝4臺（5kW/臺），專用空調(diào)安裝2臺（13.5kW/臺）。一般空調(diào)因其制冷量較小，要達(dá)到控溫要求，需全部4臺全部連續(xù)開機(jī)。而專用空調(diào)制冷量大，可以在雙機(jī)運行達(dá)到預(yù)定溫度后，只開啟1臺進(jìn)行單機(jī)運行制冷控溫，降低能耗的同時，能達(dá)到同樣或更好的控溫效果。

3.3綜合分析

安裝1臺13.5kW的專用空調(diào)費用在2.35萬元（本試驗倉型實際使用1臺13.5kW專用空調(diào)即可），4臺一般空調(diào)含安裝費用在2.2萬元。通過對本庫一般空調(diào)使用情況進(jìn)行匯總分析，一般空調(diào)在糧倉使用的壽命在5～8年，每年的維護(hù)維修費用逐年增高；專用空調(diào)的使用壽命參照本庫谷冷機(jī)的使用情況，將達(dá)到15～20年，每年維護(hù)保養(yǎng)費用較低；雖然專用空調(diào)一次性投資稍大，但綜合分析投資、運行成本，專用空調(diào)的投資綜合成本將小于一般空調(diào)。

3.4使用條件參數(shù)及范圍分析

3.4.1制冷量要求

專用空調(diào)的制冷量可以與一般空調(diào)匹數(shù)相當(dāng)或略低10%以內(nèi)；如使用專用空調(diào)結(jié)合內(nèi)環(huán)流控溫，根據(jù)倉房不同的隔熱性能以及冷心情況，專用空調(diào)制冷量按每平方米15～18W配置，可以達(dá)到較好的控溫效果，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運行模式。

3.4.2倉房條件

要求在可以達(dá)到蓄冷、保冷要求的倉房使用；冬季蓄冷條件要求中心平均糧溫降至5℃以下，能達(dá)到2～C以下的倉房內(nèi)環(huán)流效果更佳；倉房的隔熱圍護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到準(zhǔn)低溫倉的有關(guān)要求。

3.4.3內(nèi)環(huán)流要求

夏季開始內(nèi)環(huán)流時，中心冷心平均糧溫與表層平均糧溫之間的平均溫差在8℃及以上，溫差越大，內(nèi)環(huán)流效果越好。夏季充分利用內(nèi)環(huán)流將糧堆的冷心充分進(jìn)行利用，可以降低能耗，同時達(dá)到更好的控溫效果。

3.4.4環(huán)流管道要求

使用倉外環(huán)流管道進(jìn)行內(nèi)環(huán)流的倉房，環(huán)流管道要求進(jìn)行有效的保溫處理，保溫材料的隔導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)在0.06W/m·k（厚度在10cm）以下為宜，保溫材料外部要進(jìn)行外部防護(hù)處理，以防止風(fēng)雨侵蝕。

3.5技術(shù)工藝流程分析

3.5.1冬季蓄冷

冬季進(jìn)行階梯式通風(fēng)降溫，并在冬季氣溫最低的時段將中心糧溫降至預(yù)定值。

3.5.2春季保冷

春季氣溫即將開始回升時，及時進(jìn)行隔熱密閉，進(jìn)行保冷。

3.5.3夏季綜合使用冷心

綜合分析本庫運用內(nèi)環(huán)流技術(shù)情況，采用準(zhǔn)低溫儲藏工藝時，夏季使用冷心階段分為：

初夏，當(dāng)倉溫超過24%，在白天氣溫較高時段開啟專用空調(diào)并啟動環(huán)流風(fēng)機(jī)下行式通風(fēng)，倉溫低于22℃時，停止使用專用空調(diào)，環(huán)流風(fēng)機(jī)可選擇時段繼續(xù)運行。

夏季高溫季節(jié)，根據(jù)表層糧溫的情況，連續(xù)或階段開啟專用空調(diào)并啟動環(huán)流風(fēng)機(jī)下行式通風(fēng)，專用空調(diào)設(shè)定溫度（23±1）℃，當(dāng)倉溫低于23℃時專用空調(diào)自動停機(jī)，環(huán)流風(fēng)機(jī)繼續(xù)運行。

夏末，當(dāng)倉溫超過24℃，在白天氣溫較高時段開啟專用空調(diào)并啟動環(huán)流風(fēng)機(jī)下行式通風(fēng)，倉溫低于22℃，停止使用專用空調(diào)，環(huán)流風(fēng)機(jī)可選擇時段繼續(xù)運行。

3.5.4秋季通風(fēng)

進(jìn)入秋季，停止使用專用空調(diào)和內(nèi)環(huán)流，進(jìn)行階梯式通風(fēng)降溫，同時進(jìn)行糧面翻耙，為冬季蓄冷做好充分準(zhǔn)備。

4結(jié)論

專用空調(diào)結(jié)合內(nèi)環(huán)流控溫技術(shù)在安全性、穩(wěn)定性方面優(yōu)于一般空調(diào)。專用空調(diào)結(jié)合內(nèi)環(huán)流控溫技術(shù)運行的經(jīng)濟(jì)性與一般空調(diào)相比也具有優(yōu)勢，能耗可以做到與一般空調(diào)持平或更低，專用空調(diào)配置的總功率可以與一般空調(diào)相當(dāng)或略低（10%以內(nèi)）。內(nèi)環(huán)流技術(shù)的充分運用及專用空調(diào)技術(shù)的不斷提升，該技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性仍有較廣的開發(fā)空間。

從投資綜合成本、維護(hù)保養(yǎng)等方面的綜合評價。專用空調(diào)結(jié)合內(nèi)環(huán)流控溫技術(shù)的綜合投資及運行成本優(yōu)于一般空調(diào)。專用空調(diào)結(jié)合內(nèi)環(huán)流的技術(shù)工藝可以為東南地區(qū)提供了安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的控溫解決方案。通過該技術(shù)應(yīng)用成果的逐步推廣，將取得較好的經(jīng)濟(jì)、社會效益。

本次試驗受安裝時間限制，設(shè)備運行對比的時間稍短，下一步將對本應(yīng)用進(jìn)行全程試驗分析，做進(jìn)一步的探索，繼續(xù)做專用空調(diào)和一般空調(diào)功率相同或?qū)Ｓ每照{(diào)功率更低一些試驗。在對比過程中充分運用內(nèi)環(huán)流技術(shù)，從而進(jìn)一步提升專用空調(diào)結(jié)合內(nèi)環(huán)流的經(jīng)濟(jì)性，力爭進(jìn)一步降低專用空調(diào)的功率配置。進(jìn)一步提升專用空調(diào)的機(jī)械性能，試用高能效、變頻式專用空調(diào)，提升專用空調(diào)的經(jīng)濟(jì)性。同時在本庫及分庫高大平房倉、淺圓倉等不同的倉型進(jìn)行推廣應(yīng)用，充分發(fā)揮這些倉型冷心充裕的優(yōu)點，發(fā)揮內(nèi)環(huán)流在控溫及降低能耗中所起的作用。