華南地區(qū)大米冷凝控溫儲藏的效益分析

王晨陽 黃信 曾勇 余少張 陳喜江 王建

摘要：空調(diào)控溫儲糧是在高溫季節(jié)開啟空調(diào)，控制倉內(nèi)空間和上層糧食溫度，進而控制糧食呼吸強度，延緩糧食品質(zhì)變化的綠色儲糧技術(shù)。文章以加裝隔熱板的平房倉為對象，使用冷凝機對倉房溫度進行控制，分析了控溫期間倉溫、外溫、糧溫和開門作業(yè)時長等與單位能耗之間的關(guān)系，探討了華南地區(qū)大米冷凝控溫儲藏的經(jīng)濟性。研究結(jié)果表明，在冷凝控溫過程中，耗電量與外界溫度和開門作業(yè)時長密切相關(guān)，企業(yè)需根據(jù)外界溫度及時調(diào)整冷凝設(shè)定溫度，同時減少進出倉作業(yè)時長，從而實現(xiàn)準(zhǔn)低溫儲存，提高企業(yè)控溫儲糧經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：大米儲藏；冷凝控溫；糧溫；倉溫；外溫；作業(yè)時長；經(jīng)濟性

中圖分類號：TS205 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20210319

低溫儲糧是當(dāng)今世界公認(rèn)最為綠色的儲糧技術(shù)，低溫儲糧不僅能夠抑制有害生物的繁殖，還能延緩糧食品質(zhì)劣變。華南地區(qū)常年高溫，不利于糧食儲藏。由于低溫儲糧成本高，大多糧食倉儲和加工企業(yè)采用控溫儲糧技術(shù)。使用空調(diào)控溫可以降低倉溫與糧溫，張會娜等[1]認(rèn)為低溫可以阻礙害蟲的新陳代謝、抑制酶活性和使細(xì)胞原生質(zhì)脫水的機制來抑制害蟲生長，減少因害蟲造成的糧食損耗。于金旺等[2]認(rèn)為控溫儲糧可以減少化學(xué)藥劑的使用，從而使儲糧品質(zhì)得到更好的保護。大米沒有外殼保護，營養(yǎng)物質(zhì)直接暴露于外，對外界溫度、濕度的影響比較敏感；同時，因其具有食品的屬性，在儲藏過程中不能出現(xiàn)害蟲，需采用控溫儲糧技術(shù)進行儲藏。沈波等 [3]、姜立均等 [4]、王麗娜等 [5]使用冷凝機對倉溫及糧堆上層進行降溫，有效延緩了大米品質(zhì)劣變及蟲害的發(fā)生。因此，實施控溫儲糧具有極其重要的意義[6]。本研究擬采用冷凝控溫技術(shù)儲藏大米，考察控溫期間倉溫、外溫、糧溫和開門作業(yè)時長與單位能耗之間的關(guān)系，以期為華南地區(qū)濕熱環(huán)境下的準(zhǔn)低溫儲糧提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 控溫倉房及儲糧情況

控溫平房倉及其儲糧情況見表1。

1.2 倉房改造

根據(jù)文獻[7]對倉房進行隔熱保冷改造，倉房內(nèi)墻及倉頂加裝雙面彩鋼聚氨酯夾芯板，隔熱板規(guī)格及屬性為夾芯板厚50 mm，單面彩鋼板厚0.426 mm，防火等級B1，保溫容重38～42 kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.018～0.024 W/（m·K）。

1.3 制冷機組配置

倉房裝配GNJ-QF10CG/D型冷凝機6臺，其工作負(fù)荷及功率情況見表2。

1.4 實驗方法

冷凝機分別安裝在倉房外側(cè)的東北面和西南面，每側(cè)各3臺。冷凝機具有變頻功能，當(dāng)倉溫高于設(shè)定溫度3 ℃時，冷凝機工作將倉溫降低到設(shè)定溫度附近，之后開始變頻降低壓縮機功率，使壓縮機處于低功率狀態(tài)。

冷凝機配備專用電表，倉溫及外溫取當(dāng)天平均值。根據(jù)實際需求，控溫期間開啟3臺冷凝機，運行滿一個月后改換另3臺冷凝機。將冷凝機從1～6進行編號（見圖1），控溫期間開啟1、3、5號冷凝機或2、4、6號冷凝機。3臺冷凝機運行期間溫度設(shè)定一致，控溫期間3—5月份設(shè)定為15 ℃，6—7月份設(shè)定為16.5 ℃，8—12月設(shè)定為15 ℃，觀察并記錄控溫期間冷凝機耗電量。

2 結(jié)果與分析

2.1 控溫效果分析

分析3—7月控溫期間不同月份單位能耗與室外均溫（外溫）及作業(yè)時長關(guān)系。3月份的單位能耗最高出現(xiàn)在28日，為14.67 kW/h，當(dāng)天外溫為16 ℃，并有5 h的作業(yè)時長，且在此前9 d均有進出倉作業(yè)，連續(xù)的開門作業(yè)使得倉溫難以維持穩(wěn)定，冷凝機需要不斷工作來降低倉溫，導(dǎo)致耗電量增加。單位能耗最低出現(xiàn)在18日，為3.33 kW/h，當(dāng)天外溫為23 ℃，相鄰數(shù)天均無進出倉作業(yè)，不存在倉內(nèi)外冷熱空氣對流，所以耗電量較少。4月份的單位能耗最高出現(xiàn)于8日，為9.63 kW/h，當(dāng)天作業(yè)時長2 h，外溫25 ℃。單位能耗最低出現(xiàn)于3日，為2.08 kW/h，當(dāng)天無作業(yè)，外溫17 ℃。開門作業(yè)會導(dǎo)致倉內(nèi)外冷熱空氣對流，使得倉溫升高，冷凝機運行降溫導(dǎo)致了耗電量增加。而較高的外溫不利于冷凝機向倉外排熱，大大降低了冷凝機的工作效率，使得耗電量增加。所以較長的作業(yè)時間和較高的外溫都使得耗電量增加。5月份無進出倉作業(yè)，觀察期間單位能耗最高出現(xiàn)于8日，為8.25 kW/h，當(dāng)天外溫29.5 ℃。單位能耗最低出現(xiàn)于23日，為5.46 kW/h，當(dāng)天外溫27 ℃。高溫環(huán)境不利于冷凝機對外排熱，導(dǎo)致了壓縮機工作效率大大降低，從而使得耗電量增加。低溫環(huán)境下冷凝機排出的熱可以更快地被環(huán)境吸收，這使得壓縮機工作效率大大提高，耗電量也大為降低。此外，當(dāng)外溫一定時，不同運行狀態(tài)下的冷凝機也會造成耗電量的不同，具體表現(xiàn)為壓縮機滿功率運行時耗電量大，變頻到低功率狀態(tài)時耗電量少。所以，高溫環(huán)境和處于滿功率運行下的冷凝機都會使耗電量增加。6月份無進出倉作業(yè)，觀察期間單位能耗最高出現(xiàn)于14日，為12.13 kW/h，當(dāng)天外溫30 ℃。單位能耗最低出現(xiàn)于7日，為3.54 kW/h，當(dāng)天外溫27 ℃。與5月類似，較高的外溫不利于排熱進而導(dǎo)致耗電量增加，而壓縮機運行狀態(tài)不同也會導(dǎo)致其耗電量不同。7月份的單位能耗最高出現(xiàn)于18日，為16.5 kW/h，當(dāng)天外溫為31 ℃。單位能耗最低出現(xiàn)于20日，為7.33 kW/h，外溫也為31 ℃。較高的外溫導(dǎo)致了耗電量整體的增加，此外具有變頻功能的壓縮機在滿功率運行時也會使耗電量增加，變頻功能會使相同外溫環(huán)境下的冷凝機具有不同的耗電量。

耗電量方面，在冷凝機運行期間，耗電量最高為7月份的8 804 kW·h，最低為12月份的1 900 kW·h。冷凝機耗電量因外溫、作業(yè)時長及壓縮機運行狀態(tài)的不同而產(chǎn)生較大差異。

2.2 與未安裝冷凝機的倉房進行對比分析

經(jīng)過10個月的控溫觀察，在配備了冷凝機的條件下，可以將倉溫控制在一定的低溫狀態(tài)。當(dāng)設(shè)定溫度為15.0 ℃時，3月份外溫為21 ℃左右時，可以維持室內(nèi)溫度在16.5 ℃左右；4月份外溫為21.5 ℃左右時，可以維持倉溫在16.2 ℃左右；5月份外溫為28 ℃左右時，可以維持室內(nèi)溫度在17.4 ℃左右；6月份設(shè)定冷凝目標(biāo)溫度為16.5 ℃，在外溫為29 ℃左右時，可以維持倉溫在18.1 ℃左右；7月份外溫為31 ℃左右時，可以維持倉內(nèi)溫度在20 ℃左右；在8—12月，設(shè)定目標(biāo)倉溫為15 ℃時，可使倉溫可維持在17 ℃左右。

為了直觀地看出冷凝機在維持準(zhǔn)低溫過程中所發(fā)揮的作用，將未安裝冷凝機的P9倉與已安裝冷凝機的P10倉進行對比。如圖2和圖3所示，加裝了冷凝機后，在外溫達到30 ℃以上時仍可以使倉溫維持在20 ℃左右，且其中一多半時間可以將倉溫維持在20 ℃以下，這種低溫環(huán)境有利于糧食的儲存，尤其對于成品大米而言。

2.3 經(jīng)濟成本

控溫倉房存放成品大米2 500 t，控溫期間能耗最高的為7月份，日均耗電量284 kW·h，取工業(yè)用電費用1元/（kW·h），該月控溫成本為284元/d；能耗最低的為12月份，日均耗電量為62 kW·h，控溫成本為62元/d。由此可以計算出每月控溫成本，即3月份控溫儲糧成本為200元/d；4月份控溫儲糧成本為150元/d；5月份控溫儲糧成本為134元/d；6月份控溫儲糧成本為203元/d；7月份控溫儲糧成本為284元/d；8月份控溫儲糧成本為214元/d；9月份控溫儲糧成本為282元/d；10月份控溫儲糧成本為197元/d；11月份控溫儲糧成本為189元/d；12月份控溫儲糧成本為62元/d。記錄控溫期間總耗電量為57 783 kW·h，得出控溫成本為57 783元，控溫期間每天的控溫成本為189元，即噸糧控溫儲存成本為0.08元/d，經(jīng)濟成本較低。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

① 冷凝機耗電量與外溫及作業(yè)時長呈正相關(guān)，外溫越高作業(yè)時長越長，耗電量相應(yīng)也就越高。② 變頻功能會影響每個記錄時間段內(nèi)冷凝機的耗電量，在無進出倉作業(yè)期間也可使其在外溫較低時所耗電量高于外溫較高時的耗電量。③ 具有變頻功能的冷凝機能夠根據(jù)倉溫的變化來調(diào)節(jié)壓縮機功率，低功率狀態(tài)能夠降低控溫期間的能耗。④ 配置冷凝機與隔熱板的倉房可以使倉溫長期處于較低水平，該環(huán)境有利于成品糧的儲藏。

3.2 建議

加裝隔熱板與冷凝機的倉房，能使倉溫長期處于準(zhǔn)低溫水平，這為成品大米的儲存提供了理想的環(huán)境。較高的外溫會導(dǎo)致冷凝機的耗電量升高，所以冷凝機外機應(yīng)安裝在陰涼通風(fēng)的位置。為降低由于倉內(nèi)外空氣對流造成的倉溫升高，可在隔熱門的四周加裝橡膠密封條，也可鋪設(shè)地臺使隔熱門與地面接觸更加充分，增大倉房整體的密閉度?？販仄陂g冷凝機的耗電量與外溫和進出倉作業(yè)時長呈正相關(guān)，為降低耗電量，提高儲糧經(jīng)濟效益，在控溫期間應(yīng)減少人員進出倉次數(shù)，合理控制進出倉的作業(yè)時長，進倉后隔熱門應(yīng)及時關(guān)閉到較小縫隙，減少由于倉溫升高造成的能耗增加。

參 考 文 獻

[1]張會娜，呂建華，白旭光，等.控溫對儲糧害蟲防治作用的研究和應(yīng)用進展[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2014，4（11）：30-34.

[2]于金旺，袁旭光，劉增廣.控溫儲藏與常規(guī)儲藏的對比分析[J].糧食科技與經(jīng)濟，2020，45（7）：76-77.

[3]沈波，梁青保，曾遠(yuǎn)青，等.華南地區(qū)空調(diào)控溫儲存大米技術(shù)研究[J].糧食儲藏，2011，40（6）：31-33.

[4]姜立均，宋立新，彭里.空調(diào)控溫準(zhǔn)低溫儲糧技術(shù)實驗探討[J].糧食科技與經(jīng)濟，2018，43（11）：63-65.

[5]王麗娜.高溫高濕地區(qū)物流倉高水分大米冷凝控溫儲藏可行性研究[D].鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2014：24-28.

[6]譚云鶴.珠海地區(qū)平房倉經(jīng)濟控溫儲糧模式研究[D].鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2015：13-22.

[7]王平坪，王波，胡玉林，等.平房倉空調(diào)控溫儲藏稻谷應(yīng)用工藝分析[J].糧食科技與經(jīng)濟，2020，45（8）：65-70+94.

Air-Conditioning and Temperature-Controlled Storage of Rice in South China

Wang Chenyang， Huang Xin， Zeng Yong， Yu Shaozhang， Chen Xijiang， Wang Jian

（ Changping Grain Depot， Guangdong South China Grain Trading Center Co.， Ltd.， Dongguan， Guangdong 523560 ）

Abstract： Air controlled temperature storage grain is a green grain storage technology that turns on air conditioning in high temperature season， controls the temperature of the space in the warehouse and the upper grain， and then controls the respiration intensity of grain and delays the change of grain quality. This paper takes the bunker with heat insulation board as the object， uses the condensing machine to control the temperature of the bunker， analyzes the relationship between the temperature of the bunker， the outside temperature， the duration of the grain temperature and the unit energy consumption during the temperature control period， and discusses the economy of rice condensing and temperature control storage in South China. The research results show that， in the process of condensing temperature control， the power consumption is closely related to the external temperature and opening operation time. Enterprises need to adjust the condensing setting temperature in time according to the external temperature and reduce the operation time in and out of the warehouse， so as to realize the quasi-low temperature storage and improve the economy of grain temperature control and storage.

Key words： condensing temperature control， warehouse temperature， outside temperature， homework time， grain storage quality， economy